Estruturas de concreto
Concreto é uma mistura de cimento, areia, pedrinhas (brita) e água. Começa como uma pasta grossa e depois endurece como pedra.
Dois tipos de força são importantes. Compressão é um aperto. Tração é uma esticada. O concreto resiste muito bem à compressão. Resiste mal à tração: aguenta só cerca de um décimo da esticada que aguenta de aperto.
Por isso o concreto simples (sem aço) é usado onde a carga mais aperta: sapatas, paredes grossas, barragens de gravidade, revestimento de canais, lajes de estradas rurais sobre solo firme e pequenos diques.
O concreto simples trinca se for dobrado. Então o mantemos grosso e curto, nunca como uma viga longa e fina.
Estruturas de concreto armado
Quando uma viga se curva, o lado de baixo estica e o lado de cima é apertado. Colocamos barras de aço (vergalhões) perto do lado esticado. O aço é forte na tração. O concreto segura as barras no lugar, divide o aperto e protege o aço da ferrugem.
Por que isso funciona? O concreto agarra a barra, e os dois aumentam e diminuem de tamanho quase igual com o calor e o frio. Assim eles agem como um só corpo.
As barras precisam de uma camada de concreto em volta, chamada cobrimento. O cobrimento impede a entrada de água e ar, para as barras não enferrujarem. Um cobrimento comum é de cerca de 2 a 5 cm, e maior em caixas d'água.
Na fazenda, o concreto armado é usado em caixas d'água, silos, pontes, bueiros, comportas de canais, estruturas de queda, pisos de galpões de gado e prédios de vigas e lajes.
Estruturas de aço
Uma estrutura de aço é feita de peças de aço laminado, como cantoneiras, perfis U e vigas I, unidas por parafusos, rebites ou soldas. O aço é forte tanto no aperto quanto na esticada.
Pontos bons: é forte para o seu peso, pode ser montado rápido, vence grandes vãos e as peças antigas podem ser reaproveitadas. Pontos fracos: enferruja se não for pintado ou galvanizado, perde resistência num incêndio forte, e peças longas e finas podem flambar (curvar para o lado) quando são apertadas.
Uma treliça une barras formando triângulos. Um triângulo não muda de forma, por isso a estrutura fica rígida. Usos na fazenda: estruturas de estufas e galpões de gado, silos de grãos, torres de caixa d'água, suportes de tubos de aspersão e porteiras.
Como escolher entre os três
- Quase só aperto, pesado, vida longa: concreto simples.
- Flexão, pressão da água, forte e durável, sem ser movido depois: concreto armado.
- Vão grande, pouco peso, obra rápida, pode ser movido ou ampliado: aço.
Pense também no custo, nos materiais da região, no solo embaixo e em quanto tempo a obra deve durar.
Experimente: o teste do biscoito
Pegue um biscoito seco. Aperte-o deitado entre as palmas das mãos: é difícil de quebrar. Agora segure as duas pontas e dobre: ele quebra com uma pequena dobra. O biscoito é como o concreto: aguenta bem o aperto, mas é fraco quando dobrado. Agora seque uma placa de argila com um palito fino pressionado na parte de baixo e dobre-a: ela aguenta mais. O palito faz o papel das barras de aço.
Fórmulas e definições principais
- Compressão = aperto; Tração = esticada
- Concreto simples: forte na compressão, fraco na tração
- Concreto armado = concreto + barras de aço na zona esticada
- Cobrimento = camada de concreto em volta da barra (protege da ferrugem)
- Aço: forte nos dois; leve para a sua resistência; enferruja e flamba
Exemplos resolvidos
1. Uma laje de estrada rural fica sobre solo firme e só recebe o peso do veículo para baixo. Concreto simples ou concreto armado?
O solo sustenta a laje por toda a extensão, então ela quase não se curva. Concreto simples basta para tráfego leve. Pode-se colocar uma tela de aço leve para controlar as trincas.
2. Uma ponte sobre um canal é uma viga apoiada em duas paredes. Qual lado da viga estica e onde ficam as barras?
Uma viga apoiada em dois pontos se curva para baixo. A parte de baixo estica. Por isso as barras principais ficam perto da parte de baixo.
3. Uma viga em balanço (presa numa ponta e livre na outra) carrega uma carga. Onde ficam as barras principais?
Uma viga em balanço se curva de modo que a parte de cima estica. Por isso as barras principais ficam perto da parte de cima, junto da ponta presa.
4. Um agricultor quer um galpão de 12 m de largura, sem pilares por dentro, construído rápido. Qual estrutura?
Uma estrutura de treliça de aço. Ela é leve, vence um vão grande e monta rápido.
5. Uma viga tem 300 mm de largura e precisa de 40 mm de cobrimento de cada lado. Qual é a largura do espaço entre os cobrimentos?
300 - 40 - 40 = 220 mm.
6. O concreto simples aguenta 3 N por mm2 de esticada antes de trincar. A parte de baixo de uma viga é esticada com 5 N por mm2. Vai trincar? O que resolve?
5 é maior que 3, então vai trincar. As barras de aço assumem a esticada, e o concreto não precisa mais aguentá-la.
Erros comuns
- Pensar que o concreto é forte em tudo. Ele é forte só no aperto.
- Colocar as barras no meio ou em cima de uma viga simplesmente apoiada. Elas ficam perto da parte de baixo, que estica.
- Usar pouco cobrimento, de modo que o aço enferruja e o concreto estoura.
- Achar que o aço nunca falha. Aço fino flamba, enferruja e perde resistência no fogo.