concreto armado reforçado com fibras sob cargas de impacto para a

MINISTRIO DA DEFESA

EXRCITO BRASILEIRO

DEPARTAMENTO DE CINCIA E TECNOLOGIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES

CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS DE IMPACTO

PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

Rio de Janeiro

2012

1

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS

DE IMPACTO PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de

Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto

Militar de Engenharia, como requisito parcial para a

obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia

de Transportes.

Orientadores: Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc. e

Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc.

Rio de Janeiro

2012

2

c2012

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Praa General Tibrcio, 80 Praia Vermelha.

Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270

Este exemplar de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poder inclu-

lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer

forma de arquivamento.

permitida a meno, reproduo parcial ou integral e a transmisso entre

bibliotecas deste trabalho, sem modificao de seu texto, em qualquer meio que

esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadmica, comentrios e citaes,

desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referncia bibliogrfica

completa.

Os conceitos expressos neste trabalho so de responsabilidade do autor e dos

orientadores.

625.7 Magalhes Junior, Francisco Lopes de

M188c Concreto armado reforado com fibras sob cargas de impacto para a

segurana de vias pblicas / Francisco Lopes de Magalhes Junior;

orientado por Luiz Antonio Vieira Carneiro, Carlos Alexandre Bastos de

Vasconcellos Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012.

159 f.: il.

Dissertao (mestrado). Instituto Militar de Engenharia. Rio de

Janeiro, 2012. 1. Engenharia de Transportes. 2. Concreto armado. 3. Impacto

balstico. 4. Fibras de ao. I. Carneiro, Luiz Antonio Vieira. II. Vasconcellos, Carlos Alexandre Bastos. III. Ttulo. IV. Instituto Militar de Engenharia.

CDD 625.7

3

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS

DE IMPACTO PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de

Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a

obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia de Transportes.

Orientadores: Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc.

Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc.

Aprovada em 27 de julho de 2012 pela Banca Examinadora:

_____________________________________________________________ Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc. do IME

_____________________________________________________________ Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc. do IME

_____________________________________________________________ Prof. Maria Elizabeth da Nbrega, D.Sc. da UERJ

_____________________________________________________________ Prof. Giuseppe Barbosa Guimares, Ph.D. da PUC/RJ

_____________________________________________________________ Prof. Alaelson Vieira Gomes, D.Sc. do IME

Rio de Janeiro

2012

4

AGRADECIMENTOS

A Deus pela vida e pela oportunidade de estar nesse mundo aprendendo a cada

dia mais.

A minha esposa Lenise pelo companheirismo, apoio e cumplicidade durante

todos os obstculos da vida e da carreira.

A minha sogra Mrcia e ao meu sogro Ferlin pelo carinho e apoio nos momentos

de dificuldades durante o trabalho.

Aos meus orientadores Prof Dsc Carneiro e Prof Dsc Vasconcellos pelas

orientaes e conselhos durante todas as fases de desenvolvimento do mestrado.

Aos companheiros do CAEx (TC Gatti, Maj Malizia, ST Czar, 1 Sgt Lima, 2

Sgt Marcelo Alves, 3 Sgt Santiago, 3 Sgt Machado e 3 Sgt Paiva) pelo apoio

durante os interminveis ensaios na linha de tiro.

Aos tcnicos do laboratrio de concreto do IME (3 Sgt Mauro e Vanderley) pelo

apoio durante a confeco dos corpos de prova e ensaios de caracterizao dos

materiais.

Ao Sr. Eng. Rodrigo Menegaz Mller, Supervisor de Assessoria Tcnica/RJ da

Holcim Brasil S.A., pela doao do cimento utilizado neste trabalho.

A Sr. Carlos Rafael Vieira Guimares do Departamento de Solues Ambientais

da Maccaferri Amrica Latina, pelo fornecimento das fibras de ao utilizadas neste

trabalho.

A FAPERJ pelo apoio financeiro para realizao da pesquisa.

A todos os professores do IME pelo ensinamento.

Ao IME e ao Exrcito Brasileiro por proporcionar todas as condies para a

concluso do mestrado.

5

SUMRIO LISTA DE ILUSTRAES............................................................................................9

LISTA DE TABELAS...................................................................................................13

LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS ................................................................16

LISTA DE SIGLAS......................................................................................................18

1 INTRODUO ............................................................................................ 21

2 REVISO BIBLIOGRFICA ....................................................................... 26

2.1 Breve Resumo Sobre Blindagem ................................................................ 26

2.2 Conceitos Balsticos .................................................................................... 29

2.3 Munio ....................................................................................................... 30

2.3.1 Propelente ................................................................................................... 31

2.3.2 Espoleta ....................................................................................................... 32

2.3.3 Estojo ........................................................................................................... 33

2.3.4 Projteis ....................................................................................................... 33

2.3.5 Calibre ......................................................................................................... 34

2.3.6 Calibres Utilizados ....................................................................................... 34

2.3.6.1 Calibre 9 mm ................................................................................................ 34

2.3.6.2 Calibre 7,62 mm ........................................................................................... 35

2.3.6.3 Calibre 0.50 pol ............................................................................................ 36

2.4 Efeitos de Cargas de Impacto Sobre o Concreto ........................................ 36

2.5 Reforo de Estuturas de Concreto Contra Impactos Balsticos ................... 39

2.5.1 Fibras de Ao ............................................................................................... 40

2.5.2 Fibras de Carbono ....................................................................................... 40

2.5.3 Fibras de Vidro............................................................................................. 40

2.6 Modelos de Previso do Comprimento de Penetrao................................ 41

2.6.1 Mtodo PETRY MODIFICADO .................................................................... 41

2.6.2 Mtodo UKAEA ............................................................................................ 42

2.6.3 Mtodo WHIFFEN ........................................................................................ 43

2.6.4 Mtodo ACE ................................................................................................ 43

2.6.5 Mtodo HALDAR ......................................................................................... 44

2.6.6 Mtodo ADELI e AMIN ................................................................................. 45

6

2.6.7 Mtodo NDRC MODIFICADO ...................................................................... 45

2.6.8 Mtodo AMMANN e WHITNEY.................................................................... 46

2.6.9 Mtodo BRL MODIFICADA ......................................................................... 46

2.7 Estudos Existentes Sobre Cargas de Impacto em Concreto ....................... 48

2.7.1 FORRESTAL et al. (1996) ........................................................................... 48

2.7.2 FREW et al. (1998) ...................................................................................... 50

2.7.3 LUO et al. (2000) ......................................................................................... 52

2.7.4 SONG et al. (2005) ...................................................................................... 55

2.7.5 ZHAN