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Em tempos de confinamento em casa… Que tal entender o confinamento do concreto?

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A economia na construção de edifícios altos frequentemente leva ao uso de concreto de resistência maior em pilares do que aquele usado em lajes e vigas, pois, sendo um edifício de altura elevada, os esforços solicitantes de compressão nos pilares tornam-se cada vez maiores.

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Edifícios altos

O aumento da resistência do concreto do pilar está diretamente relacionado com a sua capacidade de suportar este tipo de esforço. Como o concreto com resistência maior tem um custo mais elevado que o de resistência menor, adota-se o concreto de resistência maior apenas aonde necessário, ou seja, nos pilares, e o de resistência menor em todo o restante da estrutura, porém essa solução gera algumas complicações construtivas.

Mas como resolver?

Uma maneira de se realizar tal feito é preencher-se a área correspondente aos pilares nas lajes ou vigas com o concreto de resistência maior, o que para o caso de lajes planas apoiadas em pilares, apresenta uma grande vantagem, pois se formam capitéis embutidos que contribuem para o aumento da resistência à punção. Essa solução é apresentada no item 10.13 do ACI 318, 2002, denominada de puddling, que ainda sugere que se estenda essa massa de concreto de resistência maior por 60 cm além da área do pilar. Por outro lado, sua realização efetiva é um tanto quanto dificultosa e resulta em uma solução de qualidade questionável por causa da junta e da má vibração na borda do puddling, além de consumir um tempo considerável para sua execução.

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Puddling

O confinamento pode ser entendido como a restrição da deformação lateral de elementos submetidos a forças axiais por efeito de Poisson. Em decorrência do confinamento ocorrem tensões de compressão triaxial. Ele gera uma compressão transversal que pode ser obtida com a aplicação de pressão ativa, ou de forma passiva, por meio de armaduras transversais e camisas envolventes.

Como um material friccional, o concreto é sensível a pressões hidrostáticas. Quando submetido a tensões confinantes, apresenta um ganho de resistência e ductilidade. Segundo Fedération Internationale du Béton-FIB, 1999, concretos de uso corrente possuem cerca de 75% em volume de agregados. Os agregados são os componentes mais rígidos do concreto e as forças de compressão caminham preferencialmente por meio deles, figura 1-a. Para o equilíbrio são necessárias componentes laterais, que são provenientes da coesão da pasta de cimento, figura 2.1-b. Quando se supera esta coesão, surgem as primeiras microfissuras entre agregados e a pasta de cimento, Figura 2.1-c. As microfissuras crescem com o aumento da carga e o concreto rompe com fissuração paralela à aplicação da carga. O confinamento atua aumentando o efeito da coesão, possibilitando um aumento de resistência, figura 2.1-d. Quando o confinamento é obtido por meio de armaduras transversais, são necessárias grandes deformações laterais para mobilizá-lo e, consequentemente, ocorre um grande aumento da ductilidade.

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Figura 1 Efeito do confinamento sobre o concreto

Confinamento do concreto em pilares

Pilares com diferentes resistências de concreto ao longo da altura ocorrem, entre outros casos, na interface pilar-laje, por exemplo. O confinamento na região de concreto menos resistente é proporcionado pela laje que o rodeia, pela armadura da mesma e pelo concreto do próprio pilar localizado acima e abaixo da camada da laje, Bianchini, 1960.

Destacam-se como principais parâmetros que influenciam o comportamento do pilar como sendo: resistência do concreto à compressão, posição relativa do pilar, relação entre a espessura da laje ou viga e a dimensão da seção do pilar, forma da seção do pilar, carga na laje, armadura da laje e finalmente armadura do pilar.

Este tema é amplo e será mais abordado em outros artigos.

Cristiana Furlan
Cristiana Furlan Caporrino é Engenheira Civil pelo Instituto Mauá de Tecnologia, Mestre em Engenharia de Estruturas pela Universidade de São Paulo (USP) e atualmente doutoranda na mesma área e instituição. Sócia-diretora da Furlan Engenharia e Arquitetura, empresa especializada em projetos e obras. Professora de pós-graduação no Instituto Mauá de Tecnologia, nas disciplinas Gerência de Projetos de Engenharia e Logística de Canteiros de Obras, e, na Fundação Armando Álvares Penteado (FAAP), das disciplinas de graduação Concreto Armado II, Concreto Protendido e Alvenaria Estrutural e da disciplina de pós-graduação Patologias em Alvenarias e Revestimentos Argamassados. Na pós-graduação da Funorte, ministra as disciplinas Estruturas Metálicas I e II e Análise de Estruturas de Concreto por meio de Software. Autora do Livro Patologia em Alvenarias, 2ª Edição, Editora Oficina de Textos. Administra um blog acadêmico no qual divulga novas tecnologias, além de discutir temas teóricos de várias áreas da engenharia. É perita judicial, ministra palestras e cursos e possui vasta experiência em projetos estruturais, tendo participado de projetos de barragens, indústrias, refinarias de petróleo, hospitais e empreendimentos corporativos, além de projetos em mineração, aviação civil, comércio e infraestrutura.

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2 Comments

  1. Perfeitamente Pilares são “Elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes.” (NBR 6118/20141, item 14.4.1.2).
    Pilares-parede são “Elementos de superfície plana ou casca cilíndrica, usualmente dispostos na
    vertical e submetidos preponderantemente à compressão. Podem ser compostos por uma ou mais
    superfícies associadas. Para que se tenha um pilar-parede, em alguma dessas superfícies a menor
    dimensão deve ser menor que 1/5 da maior, ambas consideradas na seção transversal do elemento
    estrutural.” (item 14.4.2.4).
    O dimensionamento dos pilares é feito em função dos esforços externos solicitantes de cálculo, que
    compreendem as forças normais (Nd), os momentos fletores (Mdx e Mdy) e as forças cortantes (Vdx e Vdy) no caso de ação horizontal.
    O dimensionamento dos pilares é feito em função dos esforços externos solicitantes de cálculo, que
    compreendem as forças normais (Nd), os momentos fletores (Mdx e Mdy) e as forças cortantes (Vdx e Vdy) no
    caso de ação horizontal.
    A NBR 6118, na versão de 2003, fez modificações em algumas das metodologias de cálculo das
    estruturas de Concreto Armado, como também em alguns parâmetros aplicados no dimensionamento e
    verificação das estruturas. Especial atenção é dada à questão da durabilidade das peças de concreto.
    Particularmente no caso dos pilares, a norma introduziu várias modificações, como no valor da
    excentricidade acidental, um maior cobrimento de concreto, uma nova metodologia para o cálculo da
    esbeltez limite relativa à consideração ou não dos momentos fletores de 2a ordem e, principalmente, com a
    consideração de um momento fletor mínimo, que pode substituir o momento fletor devido à excentricidade
    acidental. A versão de 2014 mantém essas prescrições, e introduziu que a verificação do momento fletor
    mínimo pode ser feita comparando uma envoltória resistente, que englobe a envoltória mínima com 2ª ordem.

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