Avaliação do Comportamento de Vigas de Concreto ... a uma consistência do concreto fresco classificada como média. ... prejudicadas as propriedades de fluxo do CAA no estado fresco

Maceió - AL

Outubro/12

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

Núcleo de Pesquisas Tecnológicas

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OBJETIVOS

• 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.

INTRODUÇÃO OBJETIVO

Avaliação do comportamento de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço

54º Congresso Brasileiro do Concreto - I SILAMCAA

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• Materiais

- Cimento CP II-Z 32;

- Resíduo do beneficiamento do mármore e granito (RBMG) passado na peneira # 0,3 mm;

- Areia média natural quartzosa (dmáx = 2,4 mm);

- Brita com dmáx = 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 (lf = 30 mm e df = 0,6 mm lf/df = 50) – Tipo A I (NBR 15530; 2007).

Figura 1 – Ilustração da fibra de aço utilizada.

OBJETIVOS INTRODUÇÃO MATERIAIS E PROG. EXPERIMENTAL



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• 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).




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Tabela 2 – Resumo das dosagens propostas para o estudo.




Tipos de

concreto

Dmáx 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

f

ff

sfd

lmF

5,78

Definição da fração volumétricas de fibras a ser adicionada na dosagem de CAA (TVIKSTA;

2000), através da Equação 1:

(Equação 1)

Sendo, mf a quantidade de fibra adicionada

em kg/m³; lf o comprimento da fibra; e df o

diâmetro equivalente da seção transversal da

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.

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Concreto Cimento (kg/m³) RBMG (kg/m³) Água (kg/m³) Areia (kg/m³) Brita (kg/m³) Aditivo (kg/m³) Fibras de aço (kg/m³)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

12,5 mm Plastificante* Superplastificante**

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CAA 400 200 194,4 785 790 0 8 0

CAARFA 400 200 194,4 785 790 0 8 78,5

CREF 400 0 198,85 875 895 1,8 0 0

CREF-F 400 0 198,85 875 895 1,8 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.

Tabela 3 – Dosagens dos concretos estudados.

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.




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• Ensaio das vigas armadas




Figura 3 – Posicionamento dos extensômetros nas vigas.

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• Ensaios no estado fresco

OBJETIVOS INTRODUÇÃO RESULTADOS E DISCUSSÕES



Tabela 4 – Resultados dos ensaios no estado fresco.

Tipos de

concreto

Abatimento (cm) Diâmetro final (mm) - Df T50 (s)

CAA --- 705 3,7

CAARFA --- 630 5,0

CREF 13 --- ---

CREF-F 12 --- ---

Faixa ideal dos parâmetros:

Df: 600 mm a 750 mm

T50: 3 a 7 s

Ensaio de espalhamento

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• Ensaios no estado endurecido




Tabela 5 – Resultados dos ensaios no estado endurecido.

Tipos de concretos fc (MPa) Ec (GPa) fctM (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 5,2

0

10

20

30

40

50

CAA CAARFA CREF CREF-F

Concretos

Compressão Módulo elasticidade Tração

10





E4

Flexão a quatro pontos de vigas de concreto armado

0

50

100

150

200

250

-2 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0

Deformação [‰]

Carg

a [

kN

]

CAA

CAARFA

CREF

CREF-F

Figura 4 – Resultados das medições feitas na região comprimida das vigas.

11






Figura 5 – Deformações na armadura longitudinal das vigas.

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Deformação [‰]

Carg

a [

kN

]

CAARFA

CREF

CREF-F

E3

12






Figura 6 – Deformações nos estribos (posição E1).

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7

Deformação [‰]

Carg

a [

kN

]

CAA

CAARFA

CREF

CREF-F

E1

13






Figura 7 – Deformações nos estribos (posição E2).

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7

Deformação [‰]

Carg

a [

kN

]

CAA

CAARFA

CREF

CREF-F

E2

14






Figura 8 – Curvas carga x flecha das vigas de concreto armado ensaiadas (indicação na

legenda da carga de ocorrência da primeira fissura).

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8 10 12 14

Flecha [mm]

Carg

a [

kN

]

CAA (40 kN)

CAARFA (80 kN)

CREF (20 kN)

CREF-F (60 kN)

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Figura 9 – Configuração da fissuração final das vigas ensaiadas.

Fu = 201,44 kN (CAA) Fu = 206,92 kN (CAARFA)

Fu = 112,98 kN (CREF) Fu = 158,76 kN (CREF-F)

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OBJETIVOS INTRODUÇÃO 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.

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OBJETIVOS INTRODUÇÃO FIM



Obrigado!

AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE

VIGAS DE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO

Alexandre Rodrigues de Barros

Paulo César Correia Gomes

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