Avaliação do Comportamento de Vigas de Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras de Aço

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1 Avaliação do Comportamento de Vigas de Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras de Aço Alexandre Rodrigues de Barros Paulo César Correia Gomes Aline da Silva Ramos Barboza Universidade Federal De Alagoas Maceió - AL Outubro/12 Núcleo de Pesquisas Tecnológicas

2 Objetivo principal O objetivo principal do trabalho é avaliar o comportamento de vigas de concreto autoadensável armado, com e sem o reforço de fibras de aço, submetidas às solicitações normais e tangenciais, até o estado limite último de esgotamento da capacidade resistente, e compará-las com o comportamento de vigas de concreto armado convencional. 2

3 MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL Materiais - Cimento CP II-Z 32; - Resíduo do beneficiamento do mármore e granito (RBMG) passado na peneira # 0,3 mm; - Areia média natural quartzosa (d máx = 2,4 mm); - Brita com d máx = 12,5 mm; - Aditivo plastificante (concretos de referência); - Aditivo superplastificante; - Água (fornecida pela concessionária local); - Aço para concreto armado CA-50; e - Fibras de aço (l f = 30 mm e d f = 0,6 mm l f /d f = 50) Tipo A I (NBR 15530; 2007). Figura 1 Ilustração da fibra de aço utilizada. 3

4 MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL Produção dos concretos - Concreto autoadensável (CAA) (baseado nos estudos de LISBÔA (2004) e CAVALCANTI (2006)) - Concreto autoadensável reforçado com fibras de aço (CAARFA) - Concreto de referência (CREF) - Concreto de referência reforçado com fibras de aço (CREF-F) Concreto de referência: método de dosagem proposto pela ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland). Utilizou-se aditivo plastificante para promover a trabalhabilidade desejada, correspondente a uma consistência do concreto fresco classificada como média. Os agregados miúdos e graúdos foram mantidos os mesmos utilizados na mistura do CAA. Tabela 1 - Classificação das consistências dos concretos (ANDOLFATO, 2002). 4

5 MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL Produção dos concretos Tipos de concreto Tabela 2 Resumo das dosagens propostas para o estudo. D máx agregado graúdo (mm) RBMG Aditivo superplastificante Aditivo plastificante Fibras de aço Adensamento CAA 12,5 Sim Sim Não Não Autoadensável CAARFA 12,5 Sim Sim Não Sim Autoadensável CREF 12,5 Não Não Sim Não Vibrado CREF-F 12,5 Não Não Sim Sim Vibrado Definição da fração volumétricas de fibras a ser adicionada na dosagem de CAA (TVIKSTA; 2000), através da Equação 1: Sendo, m m f l f a quantidade de fibra adicionada f em kg/m³; l Fsf f o comprimento da fibra; e d f o (Equação 1) diâmetro equivalente da seção transversal da 78,5 d f fibra. Fração volumétrica utilizada de 1% (78,5 kg/m³), de tal forma que não fossem prejudicadas as propriedades de fluxo do CAA no estado fresco. 5

6 MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL Produção dos concretos Tabela 3 Dosagens dos concretos estudados. Concreto Cimento (kg/m³) RBMG (kg/m³) Água (kg/m³) Areia (kg/m³) Brita (kg/m³) Aditivo (kg/m³) Fibras de aço (kg/m³) ,5 mm Plastificante* Superplastificante** CAA , CAARFA , ,5 CREF , ,8 0 0 CREF-F , ,8 0 78,5 *Plastificante dosado em solução, com 0,162% de sólidos, em relação ao cimento. **Superplastificante dosado em solução, com 0,6% de sólidos, em relação ao cimento. Para viabilizar as comparações entre os concretos, a relação água/cimento e o consumo de cimento foram mantidos constantes e iguais a 0,5 e 400 kg/m³, respectivamente. 6

7 MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL Ensaio das vigas armadas Figura 3 Posicionamento dos extensômetros nas vigas. 7

8 RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado fresco Tabela 4 Resultados dos ensaios no estado fresco. Tipos de concreto Abatimento (cm) Diâmetro final (mm) - D f T 50 (s) CAA ,7 CAARFA ,0 CREF CREF-F Ensaio de espalhamento Faixa ideal dos parâmetros: D f : 600 mm a 750 mm T 50 : 3 a 7 s 8

9 RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Tabela 5 Resultados dos ensaios no estado endurecido. Tipos de concretos f c (MPa) E c (GPa) f ctm (MPa) CAA 42,9 39,6 4,4 CAARFA 47,3 35,4 10,6 CREF 39,9 39,9 4,6 CREF-F 39,1 36,4 5, CAA CAARFA CREF CREF-F Concretos Compressão Módulo elasticidade Tração 9

10 Carga [kn] Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado 250 E CAA CAARFA CREF CREF-F ,8-1,6-1,4-1,2-1 -0,8-0,6-0,4-0,2 0 Deformação [ ] 0 Figura 4 Resultados das medições feitas na região comprimida das vigas. 10

11 Carga [kn] Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado 250 E CAARFA CREF CREF-F Deformação [ ] Figura 5 Deformações na armadura longitudinal das vigas. 11

12 Carga [kn] Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado E CAA CAARFA CREF CREF-F Deformação [ ] Figura 6 Deformações nos estribos (posição E1). 12

13 Carga [kn] Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido E2 Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado CAA CAARFA CREF CREF-F Deformação [ ] Figura 7 Deformações nos estribos (posição E2). 13

14 Carga [kn] Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado CAA (40 kn) CAARFA (80 kn) CREF (20 kn) CREF-F (60 kn) Flecha [mm] Figura 8 Curvas carga x flecha das vigas de concreto armado ensaiadas (indicação na legenda da carga de ocorrência da primeira fissura). 14

15 RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios no estado endurecido Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado F u = 201,44 kn (CAA) F u = 206,92 kn (CAARFA) F u = 112,98 kn (CREF) F u = 158,76 kn (CREF-F) Figura 9 Configuração da fissuração final das vigas ensaiadas. 15

16 CONCLUSÕES As conclusões apresentadas nesse estudo foram obtidas a partir de estudos iniciais sobre concretos autoadensáveis reforçados com fibras de aço, e portanto, apontam uma tendência do possível comportamento desse concreto após a inclusão das fibras de aço, tanto no estado fresco, quanto no endurecido. Estudos complementares estão sendo desenvolvidos. CAA com fibras apresentou menor fluidez, porém, ainda assim, foi possível alcançar a propriedade de autoadensabilidade do concreto, referente à capacidade de preenchimento, avaliada através do ensaio de espalhamento. A adição das fibras de aço favoreceu o aumento das resistências à tração na flexão dos concretos. Onde, por sua vez, o CAARFA destacou-se entre os demais concretos, apresentando, em relação ao CAA, aumento bastante significativo na resistência à tração na flexão. Foi verificado que nas vigas confeccionadas com concretos autoadensáveis (CAA e CAARFA) houve indicação de menores deformações nos estribos, observada através dos níveis de carregamento alcançados pelos concretos. Contudo, a adição das fibras de aço ao CAA não trouxe benefício evidente para o concreto, no combate aos esforços de cisalhamento atuantes na viga. Nas vigas de concretos com fibras de aço, foi observada uma sensível melhora no controle da fissuração, principalmente na região central, nas fissuras verticais de flexão, onde ocorreu um maior número de fissuras com menores espaçamentos entre elas, em comparação com as vigas de concreto sem reforço das fibras de aço. 16

17 FIM AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE VIGAS DE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO Alexandre Rodrigues de Barros Paulo César Correia Gomes Aline da Silva Ramos Barboza Obrigado! 17

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