Tubos de Concreto. Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto. Antonio D. de Figueiredo

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1 ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto Antonio D. de Figueiredo Tubos de Concreto 1

2 Principais Aplicações Tripé das obras de engenharia Controle Controle da qualidade qualidade de execução execução EMPREENDIMENTO Projeto baseado em modelo confiável Controle Controle da da qualidade qualidade do do produto produto Controle de produção e Controle de recebimento 2

3 Obras de Saneamento Básico O bom desempenho de uma obra de infra-estrutura depende de 3 fatores fundamentais: Elaboração de um Projeto adequado a realidade de uma população; Aquisição de um Produto que atenda os requisitos especificados em projeto; Execução que resulte em uma Obra econômica, segura, durável e que atenda as anseios da população; Comparação de Custos COMPARAR SISTEMA COMPLETO E NÃO APENAS PREÇO UNITÁRIO DOS PRODUTOS! Custo global e desempenho global é que devem ser otimizados. Existência de Normalização do Sistema proposto e Conformidade com especificação. 3

4 Comparação de Custos Analisar as variáveis intervenientes: Condições ambientais; Solicitações (carregamentos, agentes agressivos, etc.); Manutenção; Impacto no entorno da obra. Projeto 4

5 Projeto Dimensionamento hidráulico Características geométricas; Vazão, declividade e profundidade; Locação em planta e cortes; Medidas de proteção contra erosão e entupimentos. Dimensionamento de cargas atuantes Determinação de carregamentos; Dimensionamento do tubo. Projeto Estrutural Carga total / Fe = Carga de Fissura (Ruptura) Onde : Carga total = carga de terra + carga móvel + carga localizada Fe = fator de equivalência (conforme bases de assentamento) Carga Fissura = carga de resistência mínima do tubo - ABNT 5

6 Classes de Tubo - ABNT RESISTÊNCIA DOS TUBOS DE CONCRETO PARA ESGOTO SANITÁRIO DIÂMETRO NOMINAL CARGAS MÍNIMAS DE FISSURA (kn/m) CARGAS MÍNIMAS DE RUPTURA (kn/m) (MM) EA2 EA3 EA4 EA2 EA3 EA Controle de Qualidade NBR 8890/2007 Tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - Requisitos e Métodos de Ensaios NBR 15319/2006 Tubos de concreto, de seção circular, para cravação - Requisitos e Métodos de Ensaios Norma Técnica do material não pode ser ignorada! 6

7 Controle de Produto Acabado O controle de recebimento dos tubos previsto na NBR 8890/2007 prevê : inspeção visual e dimensional, compressão diametral, permeabilidade e estanqueidade da junta, e absorção. Produto inspeção visual e dimensional, 7

8 Controle de Produto Acabado absorção estufa balança equipamentos para fervura dos corpos de prova Fibras de aço A utilização do concreto reforçado com fibras de aço ocorre no Brasil há vários anos. Isto veio acontecendo sem que se tivesse à disposição qualquer norma nacional sobre o assunto. Houve a publicação, pela ABNT, da norma NBR 15530:07 Fibras de aço para concreto - Especificação. Diversas aplicações 8

9 Construção de túneis com concreto projetado reforçado com fibras de aço Caves na Califórnia Channel Tunnel Rail Link - London 9

10 Channel Tunnel Rail Link - London Segmentos com fibras de aço e polipropileno Tubos de concreto para água pluvial e esgoto 10

11 Introdução Trabalhos anteriores: Avaliação comparativa de desempenho (CHAMA NETO e FIGUEIREDO, 2003). Caracterização do comportamento mecânico do componente (FIGUEIREDO et al, 2007). Viabilização do uso das fibras de aço na revisão da norma NBR Tubo de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários. Introdução A concepção da NBR é similar à norma européia NBN EN1916 Concrete pipes and fittings, unreinforced, steel fibre and reinforced, com algumas inovações na avaliação do componente. É a primeira norma do Brasil a parametrizar o uso do concreto reforçado com fibras de aço. 11

12 Introdução Desenvolvida em paralelo com a norma de especificação da própria fibra (NBR 15530:07). Aqui serão comentados os aspectos específicos do uso da fibra na produção dos tubos. Especialmente: ensaio de compressão diametral. Produção dos tubos Tubos são componentes pré-moldados de concreto, controlados como produto acabado. Pode possuir marca de conformidade ou certificado de conformidade de terceira parte. Preocupação SABESP: controle de recepção. 12

13 Produção de tubos Produção de tubos 13

14 Produção de tubos Concepção da norma para o uso das fibras A nova norma considera os tubos produzidos com CRFA como tubos reforçados. Podem ser utilizados nas mesmas condições que aqueles armados convencionalmente. Deve haver identificação específica para os tubos reforçados com fibras. Não se permite troca do tipo de reforço sem prévia qualificação específica. 14

15 Concepção da norma para o uso das fibras A norma, prevê um plano de controle dos tubos que chegam à obra abordando: Tolerâncias dimensionais; Defeitos; Capacidade resistente (ensaio de compressão diametral). Princípios básicos da engenharia: Não houve revogação da necessidade do controle da qualidade em nenhum setor da engenharia. É inconcebível utilizar tubos sem controle de aceitação do componente, qualquer que seja o reforço. Princípio básico: o controle da qualidade não pode ser baseado em critérios intuitivos como: Amizade Confiança Necessidade de redução de custo, Etc. 15

16 Concepção da norma para o uso das fibras Os tubos reforçados com fibras seguem a mesma classificação adotada para os tubos de concreto armado convencional. Parâmetros básicos de classificação: Carga de fissura - tubos armados. Carga mínima isenta de dano - tubos reforçados com fibras. Estas cargas são determinadas no ensaio de compressão diametral. Diferença básica entre fibra e tela: reforço da espessura do tubo 16

17 Trabalho da Fibra: ponte de transferência de tensão na fissura Super fissura Fibra longa Eliminação de fragilidade Constatou-se uma razoável capacidade de suporte pós-fissuração mesmo para baixos teores em tubos não conformes segundo a norma. 17

18 Ensaio de compressão diametral Filosofia P D 18

19 Filosofia P D Filosofia P D 19

20 Ensaio de compressão diametral A norma prevê dois procedimentos diferentes para a qualificação dos tubos, sejam eles armados convencionalmente ou com fibras. Apesar de algumas diferenças o princípio básico do ensaio é muito similar. O nível das exigências é mais alto para os tubos de CRFA. Ensaio de compressão diametral No ensaio do tubo convencional submetese o mesmo a um carregamento contínuo até a sua ruptura e determina-se: carga de fissura (0,25 mm) carga de ruptura (máxima). No ensaio do tubo de CRFA o procedimento visa também verificar o nível de resistência pós-fissuração (ductilidade). 20

21 Ensaio de compressão diametral: O ensaio para tubos de concreto com fibras Ensaio de compressão diametral A norma prevê para a carga de classificação do componente que: Os tubos que forem reforçados com fibras não poderão apresentar qualquer dano Os tubos convencionalmente armados poderão apresentar fissuras com aberturas de até 0,25mm 21

22 Ensaio de compressão diametral As diferenças no procedimento de ensaio não implicam numa resposta diferente do componente (FIGUEIREDO et al, 2007), podendo-se comparar os resultados diretamente. Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma 22

23 Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma 23

24 Ensaio de compressão diametral 40kg/m 3 NBR - Araraquara Instabilidade Carga (kn) Carga máxima Inicio da fissuração Deformação diametral média (mm) Ensaio de compressão diametral Carga (kn) kg/m 3 EN Araraquara Carga máxima Carga máxima no re-carregamento Manutenção da carga de 120kN Descarregamento Re-carregamento Deformação diametral média (mm) 24

25 Ensaio de compressão diametral Carga na deformação crítica de re-carregaemnto (mm) EN1916 NBR Linear (EN1916) Linear (NBR) Teor de fibras (kg/m 3 ) Demais exigências Um único tipo de fibra pode ser utilizado no reforço dos tubos: A I aço trefilado resistência mínima do aço de 1000 MPa ancoragem em gancho fator de forma mínimo de 40. Objetivo: otimizar a capacidade de reforço da fibra para o tubo dado que a resistência da fibra tem papel preponderante para isto. Já foi comprovado em estudos anteriores (CHAMA NETO, FIGUEIREDO, 2003). 25

26 Demais exigências A norma admite que surjam fibras aparentes na superfície externa do tubo, não definindo isto como causa de rejeição do tubo. Não se admite fibras aparentes na superfície interna e na ponta do tubo, dado que isto pode comprometer o desempenho do componente. Demais exigências Os tubos produzidos com concreto com fibras deverão também atender a todos os requisitos estabelecidos para o concreto: Permeabilidade Estanqueidade Absorção Tolerância dimensional. 26

27 Comentários finais A norma apresenta uma postura inovadora mas conservadora: Introduz uma nova tecnologia no mercado brasileiro O uso do concreto com fibras estará restrito a tubos com diâmetro nominal igual ou inferior a um metro. Exigências maiores para o tubo com fibras em relação ao armado convencional (carga de fissura carga isenta de dano) Melhor comportamento mecânico Maior durabilidade Comentários finais Esta norma é uma grande inovação: Foi publicada antes mesmo de se ter uma aplicação regular do produto. Introduziu algumas novidades em relação à normalização internacional como a exigência de se controlar a carga máxima pósfissuração. 27

28 Obrigado! 28

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