IV Seminário de Iniciação Científica

Transcrição

1 385 AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E DO MÓDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO QUANDO SUBMETIDO A CARREGAMENTO PERMANENTE DE LONGA DURAÇÃO (Dt = 9 dias) Wilson Ferreira Cândido 1,5 ;Reynaldo Machado Bittencourt 2,4 ;Liana de Lucca Jardim Borges 3,5 1 Aluno orientando 2 Pesquisador Co-orientador 3 Pesquisadora Orientadora 4 Laboratório de Concreto, Furnas Centrais Elétricas S.A. 5 Curso de Engenharia Civil, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, UEG RESUMO O presente trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à compressão e o módulo de elasticidade do concreto, após ser submetido a carregamento permanente e constante durante 9 dias. As variáveis estudadas foram: três classes de resistência à compressão do concreto (2, 3 e 4 MPa) e duas idades de início de carregamento permanente (7 e 28 dias). Para tanto, foram confeccionados 96 corpos de prova cilíndricos de concreto de dimensões 15cm x 3cm, sendo que, para cada classe de resistência e idade de início de aplicação de carregamento permanente, foram utilizados 16 corpos de prova. O método utilizado baseou-se no ensaio de fluência, de acordo com a NBR 8224:1983, em que, na idade especificada, os corpos de prova foram submetidos a um carregamento permanente e constante correspondente a 4% de sua resistência à compressão, por 9 dias. Os resultados mostraram que a resistência à compressão do concreto, para as classes estudadas, não foi afetada pelo carregamento permanente. Entretanto, o módulo de elasticidade, para os concretos de 2MPa e 3MPa, apresentaram um acréscimo significativo para as idades de carregamento aos 7 e 28 dias. Para o concreto de 4 MPa, o módulo de elasticidade não foi influenciado. Palavras Chave: Concreto; Módulo de Elasticidade; Efeito Rüsch. Introdução O cálculo ou dimensionamento de uma estrutura deve garantir que ela suporte, de forma segura, estável e sem deformações excessivas, todas as solicitações a que estará submetida durante sua execução e utilização. Para que isso seja possível, são introduzidos nos cálculos os coeficientes de segurança. 385

2 386 Durante a verificação da segurança, em relação a estados-limites últimos, onde pode ocorrer o colapso ou qualquer outra forma de ruína estrutural que determine a paralisação do uso da estrutura, a resistência característica do concreto à compressão (f ck ), normalmente referida aos 28 dias de idade, é minorada por um coeficiente de segurança γ c. Segundo Fusco (1995), esse coeficiente leva em consideração a variabilidade intrínseca do concreto, o fato do processo de produção do concreto da estrutura ser significativamente diferente do processo de fabricação dos corpos de prova de controle e eventuais defeitos localizados. Além desse coeficiente de segurança, a resistência de cálculo do concreto é reduzida pelo coeficiente de modificação k mod (Fusco, 1995) que é composto pelas variáveis k 1, k 2 e k 3. Esses coeficientes consideram o acréscimo de resistência do concreto após a idade de controle (k 1 ), a relação entre as resistências do concreto da estrutura e as de corpos de prova (k 2 ) e a diminuição da resistência do concreto para ações permanentes de longa duração (k 3 ). Na falta de dados experimentais, Fusco (1995) sugere adorar k 1 = 1,2, k 2 =,95 e k 3 =,75, resultando, portanto, em k mod =,85. A variável k 3, tema desta pesquisa, foi estudada por Rüsch (196) e, desde então, se teve pouco avanço sobre esse assunto. O estudo desta variável é de grande relevância, uma vez que as estruturas de concreto são submetidas a carregamentos permanentes, devido ao seu peso próprio e às ações variáveis, durante toda a sua vida útil, e o valor desta variável influi sobre o valor da variável k mod que é utilizada no cálculo das estruturas.o módulo de elasticidade do concreto, determinado após o ensaio de carregamento permanente, é outro tema abordado, onde, até o momento, não foram encontradas bibliografias que tratam desse assunto. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar a influência do carregamento permanente de longa duração (9 dias) e da idade de início de carregamento (7 e 28 dias) sobre a resistência à compressão e módulo de elasticidade dos concretos (2, 3 e 4 MPa). Material e Métodos O fluxograma apresentado na Figura 1 detalha as variáveis empregadas no programa experimental. Foram moldados um total de 96 corpos de prova cilíndricos com 15 cm de diâmetro e 3 cm de altura, sendo 16 amostras para cada resistência e idade de início de carregamento. A Tabela 1 descreve a quantidade de corpos de prova utilizados e os ensaios executados com estas amostras, para cada idade de carregamento e resistência à compressão. 386

3 387 f ck (MPa) (7 dias) (28 dias) (7 dias) (28 dias) (7 dias) (28 dias) Figura 1 - Fluxograma do programa experimental Tabela 1 - Quantidade de corpos de prova empregados em cada ensaio para f ck de 2, 3 e 4MPa. Ensaio Idade Número de corpos de prova Resistência à compressão t 3 Módulo de elasticidade t 3 permanente de longa duração t 4 Resistência à compressão (referência) t Módulo de elasticidade (referência) t Total 16 t = 7 ou 28 dias. As figuras 2 e 3 mostram os ensaios de resistência à compressão e de modulo de elasticidade do concreto realizados de acordo com as normas NBR 5739:1994 e NBR 8522:23, respectivamente, realizados nas idades apresentadas na Tabela 1. Figura 2 - Ensaio de resistência à compressão. Figura 3 - Ensaio de módulo de elasticidade do concreto. 387

4 388 A metodologia empregada para a aplicação do carregamento permanente de longa duração foi baseado no ensaio de fluência, de acordo com a NBR 8224:1983, em que na idade especificada (7 ou 28 dias), os corpos de prova foram submetidos a um carregamento permanente e constante da ordem de 4% de sua resistência à compressão, na idade especificada, por um período de 9 dias. A Figura 4 apresenta as etapas do ensaio. (a) (b) (c) Figura 4 - (a) Colocação dos corpos de prova na prensa; (b) Corpos de prova posicionados; (c) Aplicação do carregamento à base de nitrogênio. Após o ensaio de carregamento permanente de longa duração (9 dias), 2 corpos de foram ensaiados à compressão e os dois restantes foram determinados o módulo de elasticidade com a obtenção de sua resistência à compressão ao final do ensaio. Ao término dos ensaios de módulo de elasticidade, todos os corpos de prova foram ensaiados à compressão. Resultados e Discussão Como se pode observar nos gráficos da Figura 5, a resistência à compressão do concreto submetido ao carregamento permanente de longa duração não foi afetada. Isso ocorreu, provavelmente, porque em níveis relativamente baixos de solicitação, o concreto mantém-se com poucas alterações na sua configuração inicial, com falhas pré-formadas e fissuras na zona de transição. Como o sistema de falhas e fissuras é estável, o concreto apresenta comportamento praticamente elástico-linear. De acordo com a Figura 6-(a) e 6-(b), nas duas idades estudadas, o módulo de elasticidade do concreto submetido ao carregamento permanente foi maior que os resultados obtidos com os corpos de prova de referência. Já o concreto de f ck igual a 4MPa (Figura 2.6-(c)) o módulo de elasticidade não foi afetado. 388

5 389 Resistência à compressão (MPa) ,2 29, 32,6 33,5 (a) Resistência à compressão (MPa) ,2 37,3 42,1 42,6 (b) Resistência à compressão (MPa) ,6 47,1 51,2 54,7 (c) Figura 5 - Resultados de resistência à compressão do concreto após o ensaio de carregamento permanente de longa duração: (a) f ck =2 MPa, (b) f ck =3 MPa, (c) f ck =4 MPa, Mòdulo de Elasticidade (GPa) ,7 5,6 49,4 38,7 (a) Mòdulo de Elasticidade (GPa) ,7 53,4 4,9 55,4 (b) Mòdulo de Elasticidade (GPa) ,1 49,4 47,3 45,8 (c) Figura 6 - Resultados de módulo de elasticidade do concreto após o ensaio de carregamento permanente de longa duração: (a) f ck =2 MPa, (b) f ck =3 MPa, (c) f ck =4 MPa, 389

6 39 Conclusões Diante dos resultados apresentados, é possível afirmar que a resistência à compressão dos concretos estudados (2, 3 e 4MPa), para uma faixa de carregamento correspondente a,4f ck, não foi influenciada pelo carregamento permanente de longa duração. Desta forma, o efeito Rüsch, que é a redução da resistência à compressão do concreto devido a um carregamento permanente de longa duração, parece não ocorrer para este nível de carregamento (,4f ck ) e estas classes de resistência estudadas. Os resultados de módulo de elasticidade serviram para confirmar a hipótese que não basta analisar apenas o efeito do carregamento permanente sobre a resistência à compressão do concreto, mas sim sobre o módulo de elasticidade também. s Bibliográficas? Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 5739: Concreto: ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994.? Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 8224: Concreto endurecido: determinação da fluência. Rio de Janeiro, 1983.? Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 8522: Concreto: determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação e da curva tensão-deformação. Rio de Janeiro, 23.? Fusco, P. B. Técnicas de armar as estruturas de concreto. São Paulo:Pini, 1995.? Rusch, P. B. Researches toward a general flexural theory for structural concrete.jornal of the American Concrete Institute. United States of America, 196. Agradecimentos Os autores agradecem a Furnas Centrais Elétricas S.A. pela doação de materiais e realização dos ensaios. 39