FACULDADE ALFA ALMENARA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

BRUNO ALVES RICCALDONE

GABRIEL FERREIRA DO CARMO

ROBSON DA SILVA FERNANDES

ESTUDO DAS MELHORIAS DO CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRAS

ANCORADAS

ALMENARA

2019

GABRIEL FERREIRA DO CARMO

BRUNOALVES RICCALDONE

ROBSON DA SILVA FERNANDES

ESTUDO DAS MELHORIAS DO CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRAS

ANCORADAS

Trabalho de conclusão de Curso de Engenharia

Civil da ALFA- Faculdade de Almenara, como

requisito parcial para a obtenção do título de

bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Marfan Luz Dias

Engenheiro Civil - Esp. em Estruturas

ALMENARA-MG

2019

FOLHA DE APROVAÇÃO

AQUI, INSERIR A ATA

AGRADECIMENTOS

Toda pesquisa nos enriquece de conhecimentos, sejam estes científicos ou pessoais.

E em meio deles, pessoas transitam nessa busca, juntamente com o nosso grupo, onde não

podemos deixar de agradecer primeiramente à Deus, nossa maior força, aos nossos pais que

sempre nos apoiaram e não mediram esforços para a realização do projeto, ao nossos

professores Ednardo Nascimento e Viviane Toledo, de bastante conhecimento e dedicação e

Marfan Luz, que nos orientou e nos amparou a todo tempo, a empresa Arcelor Mittal , que

além do conteúdo sobre as fibras Dramix, nos doou um saco das fibras, a toda instituição Alfa

de Almenara, estendendo a todos funcionários, a nossa família, nossos colegas e amigos que

de uma forma ou de outra foram essenciais para a conclusão do trabalho.

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência a tração do concreto com fibra de aço

(CRFA), e comparar essa nova tecnologia com o concreto convencional. A fibra utilizada foi

a Dramix 65/60 BG da ArcelorMittal, sendo todo o processo feito no laboratório da ALFA-

Faculdade de Almenara-MG, como ensaios de slump test, rompimento e cálculos, sendo esses

essenciais para uma tese conclusiva. Foi observado também algumas outras vantagens deste

compósito especial, entre eles, um dos mais importantes, o controle da propagação das

fissuras, usando o referencial teórico para embasar todo o conhecimento necessário para

desenvolver a metodologia, desde o traço do concreto até o método de rompimento. Buscando

e realizando um resultado final satisfatório.

Palavras chave: Concreto. fibras de aço. Tração.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the tensile strength of steel fiber concrete (CRFA),

and we compared this new technology with conventional concrete. The fiber used was

Dramix 65/60 BG from ArcelorMittal, and the whole process was done at the Alfa Almenara-

MG Faculty laboratory, such as slump test, rupture and calculus tests, which are essential for

a conclusive thesis. It was also observed some other advantages of this special composite,

among them, one of the most important, the control of the crack propagation, using the

theoretical framework to base all the necessary knowledge to develop the methodology, from

the concrete trace to the rupture method. Seeking and achieving a satisfactory end result.

Keywords: Concrete. steel fibers. traction.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas;

NBR– Normas Técnicas Brasileiras;

CP–Cimento Portland;

CRFA- Concreto Reforçado com Fibras de Aço;

Kgf –Quilograma-força;

MPa –Mega pascal;

mm – Milímetro;

% - Porcentagem;

MG – Minas Gerais;

P – Tensão;

A– Área;

h – Altura;

𝝅 –Pi;

d – diâmetro

TBM – Tunnel Boring Machine

Lista de figuras

Figura01 – Matriz concreto com Fibras de Aço.......................................................................13

Figura 02 - O combate da fibra na fissura do concreto.............................................................14

Figura 03 - Rompimento do corpo de prova, com esforço de tração........................................18

Figura04 - Piso com fibra de aço..............................................................................................20

Figura 05 - Fibras em túneis, agilizando o processo executivo e garantindo qualidade da

obra...........................................................................................................................................22

Figura 06 - Tubos de concreto com fibras de aço....................................................................23

Figura 07 –Radier...................................................................................................................24

Figura 08 - Betoneira recebendo os materiais para a produção do concreto...........................26

Figura 09 - fibra Dramix 3D 65/60..........................................................................................27

Figura 10 -teste do abatimento do CRFA..............................................................................28

Figura 11 - Foram moldados 14 corpos de prova para os rompimentos.................................29

Figura 12 - Rompimento por compressão diametral...............................................................230

Figura 13 - Rompimento por compressão diametral................................................................31

Sumário

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 9

2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................. 11

2.1 Matriz Concreto ................................................................................................................. 11

2.2 As Fibras de Aço ................................................................................................................ 11

2.3 Tipos de Fibras ................................................................................................................... 13

2.4 Produção das fibras ............................................................................................................ 15

2.5 principais condicionantes que garantem o desempenho do CRFA .................................... 16

2.6 Utilidades das fibras ........................................................................................................... 18

2.7 Propriedades do concreto que melhoram com a adição das fibras de aço ......................... 23

3 METOLOGIA ....................................................................................................................... 24

3.1 Materiais ............................................................................................................................. 25

3.2 Moldes para o rompimento ................................................................................................ 26

3.3 Analise e Discursões .......................................................................................................... 29

3.3.1 Rompimento dos corpos de provas ................................................................................. 29

3.4 Cálculos dos esforços ......................................................................................................... 31

4. CONCLUSÃO ..................................................................................................................... 32

5.Referencial Bibliografico.....................................................................................................37

9

1 INTRODUÇÃO

Os Compósitos são materiais para a construção civil cuja sua utilização já ocorria

desde o Antigo Egito, como está relatado nas Sagradas Escrituras. "Naquelaépoca oFaraó deu

ordem para os inspetores e capatazes: não continueis a fornecer palha ao povo, palha essa que

serve como matéria prima para a fabricação dos tijolos, como antes acontecia" (Êxodo 5, -7)

(FIGUEIREDO, 2000).

Nos dias de hoje a utilização de compósitos cresceu em diversidade, podendo ser

encontrado em várias aplicações na área da construção civil como, telhas, painéis de vedação

vertical, túneis e pavimentos, onde o concreto reforçado com fibras vem progressivamente

ampliando sua aplicação (FIGUEIREDO, 2000).

Como o próprio nome já diz, os compósitos são materiais compostos basicamente

por duas fases: a matriz e as fibras de aço. As fibras podem atuar como um reforço da matriz

em função das propriedades desta e das próprias (FIGUEIREDO, 2000).

O concreto convencional, formado por aglomerante, agregados naturais, água e

aditivos é hoje o material mais utilizado na construção civil. Conforme Figueiredo (2011) isso

acontece devido ao baixo custo e a capacidade de se acomodar a distintas condições de

produção. No entanto, o mesmo ainda possui algumas deficiências, como a dificuldade de

ocupar totalmente peças esbeltas com uma grande área de aço, baixa ductilidade, retração

plástica e permeabilidade em ambientes úmidos, que acarretam as várias patologias, como por

exemplo as fissuras.O combate a amenização ou extinção destas carências viraram o foco de

pesquisa de vários especialistas, o que resultou no surgimento ao longo dos anos, os

chamados concretos especiais, os quais trouxeram alguns avanços significativos em relação

ao concreto genuíno (BRAS; NASCIMENTO 2015).

Os concretos especiais podem ser definidos como materiais de características

específicas devido ao aprimoramento da tecnologia, que melhorou as deficiências do concreto

tradicional ou incorporou propriedades não inerentes a este material, além de atender

particularidades de cada obra, com produtos para serem empregados em locais/condições em

que o concreto convencional não pode ser aplicado (FIGUEIREDO et al, 2004). Desta forma

foram desenvolvidos vários tipos os concretos leves, de alto desempenho, auto adensável,

massa, pesado, rolado, com retração compensada, com polímeros, fibras e outros (BRAS;

NASCIMENTO, 2015, pg.2).

O CRFA (CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO) é uma mistura

heterogênea, um material que combina as características de seus componentes de maneira

10

adequada, visando uma maior resistência estrutural e maior comportamento pós fissuração.

Essa nova tecnologia vem para sanar as patologias estruturais do concreto tradicional, porém

o seu uso necessita de estudo minucioso, compreensão e aperfeiçoamento do seu

comportamento durante esse processo. (BRAS; NASCIMENTO, 2015, p.3)

A pesquisa desejou alcançar um bom resultado para o combate das patologias

ocasionadas nos concretos convencionais, substituindo as malhas soldadas pelas fibras,

sanando a elevação de fissuração e aumentando a resistência a tração.

Serão realizados testes como, Slump Teste (teste de abatimento), corpos de prova e

assim buscamos alcançar uma maior resistência a tração e combate as fissurações. Focaremos

também na trabalhabilidade, para que o mesmo alcance um bom acabamento.

O objetivo desse trabalho é controlar as patologias e testar a resistência dessa nova

tecnologia, para a obtenção de melhorar se não melhor dizendo, sanar os problemas que o

concreto convencional apresenta.

11

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 Matriz Concreto

É no Império Romano (300 anos antes de Cristo) que nasce a primeira concepção do

concreto. O concreto romano é uma composição de agregados (cacos de pedras calcárias

como mármores), areia, cal Pozolana e água. A Pozolana, é um material silicioso (rocha) de

origem vulcânica encontrada em abundancia na época, em Pozzuoli, região do vulcão

Vesúvio (BUNDER,2016).

O concreto de cimento Portland já é, por si só, um compósito, formado por três fases

principais: a pasta de cimento, os agregados miúdos e os graúdos. Tem várias vantagens

como, a capacidade de produção de estruturas com inúmeras variações de forma. Também

tem a capacidade de apresentar uma grande variação de suas propriedades em função do tipo

de componentes principais e de suas proporções, bem como de utilização ou não de uma

variedade grande de aditivos para diversas adições. No entanto, o concreto, apresenta algumas

limitações como o comportamento de ruptura frágil e pequena capacidade de deformação,

quando comparado com outros materiais estruturais como o aço (MEHTA e MONTEIRO,

1994). Além disso, o concreto apresenta resistência à tração bem inferior à resistência à

compressão cuja relação está, geralmente, em torno de 0,07 e 0,11. Este comportamento está

ligado às fissuras que se formam ou já estão presentes no concreto, que prejudicam muito

mais o material quando solicitado à tração do que à compressão. De maneira muito

simplificada, pode-se entender este comportamento, típico dos materiais frágeis. É bem

intuitivo imaginar que dois cubos sobrepostos conseguem transferir tensão pelo contato

quando comprimidos, como ocorre quando são empilhadas caixas sobre as quais se pretende

apoiar algum tipo carga. Por outro lado, quando o conjunto é tracionado, como ocorre quando

as caixas são desempilhadas, o conjunto não oferece resistência à separação, ou seja, tem

resistência à tração nula (FIGUEIREDO, 2000).

2.2 As Fibras de Aço

O surgimento das fibras em concreto se deu no ano de 1911, onde foi sugerido por

Grahan o uso dela em conjunto com armadura tradicional, objetivando aumentar a resistência

do concreto. Porém foi na década de 60 que surgiram muitas aplicações práticas e o começo

do desenvolvimento de caráter técnico.

Mas foi em 1971 que essa tecnologia foi utilizada para fins estruturais, na produção

de painéis desmontáveis de 3250 mm² e 65mm de espessura, contendo 3% das fibras aço

12

estiradas a frio, com 0,25 mm de diâmetro e 25 mm de comprimento. A utilização desses

painéis foi em um estacionamento no aeroporto de Heathrow, em Londres(ACETTI e

PINHEIRO, 2000) citado por (SCOARIS, 2005).

A fabricação das fibras de aço, vem a partir de fios de aço ou chapa laminadas, com

baixo teor de carbono, para que depois de pronta será adicionado ao concreto (FIGUEIREDO,

2000).

Não é de hoje que estão procurando aumentar cada vez mais a resistência do

concreto. E a fibra de aço vem solucionando esse problema, as convencionais telas soldadas

estão sendo substituída por essas fibras que adicionada ao concreto combate aos esforços de

tração, retração e com isso alcançam um melhor resultado e ductibilidade. Esse tipo de

concreto é mais eficiente ainda em obras de grande porte (BELGO BEKAERT, 2019).

A evolução dessa tecnologia vem alcançando ótimos resultados hoje, pois esse novo

concreto consegue sanar as patologias que acontecia nos concretos convencionais. Antes não

era possível uma tecnologia tão satisfatória e eficiente (BELGO BEKAERT, 2019).

O material mais utilizado na construção civil é o concreto. Tal compósito, que teve

uma grande evolução desde a sua origem, ainda é objeto de frequentes e incansáveis estudos

nos presentes dias. Atualmente, é possível devido o crescimento tecnológicos para obter

diferentes tipos de concretos, com diferentes aplicações, facilitando assim o seu emprego em

diversos ramos da engenharia civil (SHIMOSAKA, 2017, p.18).

Segundo Mehta e Monteiro (2008), a baixa resistência do concreto à tração, resulta na

rápida propagação das microfissuras que possui, quando o material é submetido a uma tensão

aplicada. (SHIMOSAKA, 2017, p.19).

A adição de fibras de aço no concreto, resulta na melhoria da ductilidade e da

tenacidade do material, assim como um aumento de resistência desse compósito, quando

exposto a um carregamento que tende a gerar tensões de tração (GAVA et al, 2014). Apesar

do mercado do concreto reforçado com fibras ser ainda pequeno, quando comparado à

produção total de concreto, houve um crescimento anual de 20% na América do Norte

(MEHTA e MONTEIRO, 2008) (SHIMOSAKA, 2017, p.19).

13

Figura 1: Matriz concreto com Fibras de Aço

Fonte: (AWA) S.D.

Segundo SHIMOSAKA de 2017 de acordo com a NBR 15530 (ASSOCIAÇÃO...,

2007) as fibras podem ser classificadas em três tipos (ancoradas, corrugadas e retas) e se

dividem em três classes (cada uma de acordo com a sua origem). Além disso, podem ser

incorporadas ao concreto com diferentes teores.

2.3 Tipos de Fibras

As fibras de aço são elementos descontínuos produzidos com uma variedade de

formatos, dimensões. Há três tipos mais utilizados de fibras de aço disponíveis no mercado

brasileiro. O primeiro tipo a ser produzido foi a fibra de aço corrugada. Ela é produzida a

partir do fio chato que sobra da produção da lã de aço, tratando-se, portanto, de uma sobra

industrial. Este fio é cortado, no comprimento desejado, o qual varia de 25mm, a 50mm, e

conformado longitudinalmente para se obter o formato corrugado. Isto tem por objetivo

melhorar a aderência da fibra com a matriz. Tem como vantagens principais o baixo custo e a

pouca ou nenhuma interferência na consistência do concreto. (FIGUEIREDO, 2000).

O segundo tipo de fibras de aço foi desenvolvido e posteriormente produzido com o

objetivo específico de atuar como reforço estrutural do concreto. Trata-se de uma fibra com

ancoragem em gancho e seção retangular produzida a partir de chapas de aço que são cortadas

na largura da fibra e, concomitantemente, conformadas de modo, a se obter o formato

desejado da ancoragem em gancho (FIGUEIREDO, 2000, p.11).

14

O terceiro tipo de fibras de aço possui um formato similar ao do segundo com a

diferença básica na forma circular característica da seção transversal. Estás fibras são

produzidas a partir de fios trefilados progressivamente, até se chegar ao diâmetro desejado.

Com isto, acabam por apresentar uma resistência mecânica maior, a qual pode ser ainda maior

quando da utilização de aços com maior teor de carbono. Apresentam comprimentos variando

de 25mm a 0mm e diâmetros de 0,5mm a 1,0mm(FIGUEIREDO, 2000, p.11).

As fibras de aço para reforço de concreto são produzidas a partir de fios de aço

trefilados de primeira qualidade e têm ancoragem nas dobras das suas extremidades, em

forma de gancho. Assim, elas apresentam maior resistência mecânica. Seus comprimentos

variam de 30 mm a 60 mm e os diâmetros de 0,55 mm a 0,90 mm. A resistência à tração é

sempre superior a 1.000 MPa (ARCELORMITTAL, 2016).

O desempenho dos compósitos reforçados com fibras é controlado principalmente pelo

teor das fibras, pelo seu fator de forma, pelas suas propriedades físicas e da matriz e pela

aderência entre as duas fases (HANNANT, 1994).

Por definição, as propriedades mecânicas da mistura heterogênea dependem do teor de

fibras que são incorporadas no material, visto que estas formam o componente estrutural. Em

princípio, quanto maior for esse teor, melhor será o desempenho, pois maior será o número de

fibras que interceptará cada microfissura, evitando assim a propagação das mesmas

(GARCEZ, 2006).

Quando se utiliza baixos teores, ocorrem mudanças principalmente no comportamento

plástico e na tenacidade do compósito, expressos pelo alongamento da curva Tensão x

Deformação. Com a utilização de altos teores essa curva (Tensão x Deformação) alonga-se

em níveis maiores e no estágio da pós-fissuração o valor da resistência à tração pode passar a

superar o encontrado na pré-fissuração da matriz cimentícia. (Braz; Nascimento, 2015 p.5).

15

Figura 2: O combate da fibra na fissura do concreto.

FONTE: (OZÓRIO, GUIMARÃES E MIGLORINE; 2012)

O avanço nas pesquisas acerca das propriedades do concreto reforçado com fibras

tende a melhorar cada vez mais o desempenho deste material e abrir novos campos de

investimento e de aplicação. Segundo Figueiredo (2000), para algumas aplicações, o concreto

reforçado com fibras apresenta vantagens tecnológicas e econômicas em relação ao

convencional, como é o caso de revestimento de túneis, do concreto projetado, dos

pavimentos, dos pré-moldados, entre outras aplicações. Para isso é preciso que, além do

aperfeiçoamento deste material em si, o estudo do comportamento estrutural do mesmo sirva

como referência para que sua aplicação seja feita de forma otimizada e segura e as pessoas

tenham mais visão sobre essa excelente tecnologia (Braz; Nascimento, 2015).

2.4 Produção das fibras

As fibras de aço Dramix® são produzidas a partir de fios de aço trefilados cuja

matéria-prima é o fio máquina. São comercializadas em diversos comprimentos e diâmetros,

em pentes com as fibras coladas entre si ou em fibras soltas, dependendo da utilização. Sua

função é reforçar o concreto, substituindo completamente a armadura tradicional nas

seguintes aplicações: pisos e pavimentos industriais, revestimentos de túneis (concreto

projetado, anéis segmentados) e elementos pré-fabricados (tubos de concreto, refratários,

placas, cofres, etc.)(ACELORMITTAL, 2018).

As fibras de aço ela evita os esforços a retração, ganho de ductibilidade, elevado

controle a fissuração, aumento da resistência ao impacto e aumento da resistência a fadiga.

16

1. Dramix® 3D 45/30 BL: comprimento 30 mm, diâmetro 0,62 mm, resistência à tração

1.270 N/mm2;

2. Dramix® 3D 45/35 BL: comprimento 35 mm, diâmetro 0,75 mm, resistência à tração

1.225 N/mm2;

3. Dramix® 3D 45/50 BL: comprimento 50 mm, diâmetro 1,05 mm, resistência à tração

1.115 N/mm2;

4. Dramix® 3D 65/35 BG: comprimento 35 mm, diâmetro 0,55 mm, resistência à tração

1.345 N/mm2;

5. Dramix® 3D 65/60 BG: comprimento 60 mm, diâmetro 0,90 mm, resistência à tração

1.160 N/mm2;

6. Dramix® 3D 80/60 BG: comprimento 60 mm, diâmetro 0,75 mm, resistência à tração

1.225 N/mm2.

Cabe ressaltar que quanto menor for o diâmetro da bitola, maior vai ser o fator de

forma, para um mesmo comprimento. E quanto maior for o fator de forma, melhor vai ser o

desempenho da fibra inserida no composto. E é com essa informação que é possível ver as

aplicações das fibras (BELGO BEKAERT, 2019).

2.5 principais condicionantes que garantem o desempenho do CRFA

O desempenho dos compósitos reforçados com fibras é controlado principalmente pela

quantidade de fibras, pelo seu fator de forma, pelas suas propriedades físicas da matriz e pela

aderência entre as duas fases (HANNANT, 1994; BRAZ; NASCIMENTO, 2015).

Por definição, as propriedades mecânicas da mistura heterogênea dependem do teor de

fibras que são incorporadas no material, visto que estas formam o componente estrutural. Em

princípio, quanto maior for esse teor, melhor será o desempenho, pois maior será o número de

fibras que impedirá cada microfissura, evitando assim a propagação continua das mesmas

(GARCEZ, 2006). Quando se utiliza baixos teores, ocorrem mudanças principalmente no

comportamento plástico e na tenacidade do compósito, expressos pelo alongamento da curva

Tensão X Deformação. Com a utilização de altos teores essa curva (Tensão x Deformação)

alonga-se em níveis maiores e no estágio da pós-fissuração o valor da resistência à tração

pode passar a superar o encontrado na pré-fissuração da matriz cimentícia (Braz; Nascimento,

2015, p.5).

Já o fator de forma trata-se da relação entre o comprimento e o diâmetro da

circunferência virtual da fibra que utilizara na matriz, cuja área seria equivalente à seção

17

transversal da mesma. Este é um dos principais parâmetros de caracterização desse elemento e

indica a sua eficiência para melhorar a tenacidade do compósito. Segundo Mehta e Monteiro

(2008), um maior fator de forma pode tanto significar uma melhora na resistência ao esforço

de arrancamento da fibra, pelo aumento do comprimento de sua ancoragem, como um

aumento ao seu número, que podem interromper uma fissura, decorrente da utilização de um

número maior de fibras mais delgadas (BRAZ; NASCIMENTO, 2015, p.6).

O mecanismo de arrancamento, são ensaios simulando a tração do concreto, avaliando

assim a resistência da fibra em si e do conjunto fibra-matriz cimentícia, quanto maior for a

fibra, maior será sua ancoragem assim evitando a microfissuras causadas pelo esforço de

tração. (Braz; Nascimento, 2015, p.6).

Segundo Chanh (2005), o melhor desempenho desse componente no concreto no

estado endurecido, está diretamente relacionado com fibras de maior fator de forma (maior

comprimento), uma vez que essas melhoram a aderência fibra-matriz. Sabe-se que o

comportamento é controlado pela interação fibra-matriz e sua eficiência é determinada pelo

processo de arrancamento das mesmas. O mecanismo de arrancamento das fibras de aço tem

sido um aspecto arduamente investigado, visto que este processo determina o comportamento

do compósito após sua fissuração (BRAZ; NASCIMENTO 2015, p.6).

Figura 3 - Rompimento do corpo de prova, com esforço de tração.

Figura – (Gonçalves, Lima, Rodrigues; 2016)

18

Em relação às propriedades físicas da relação fibra-matriz, destacando o fator de

elasticidade, o teor de ar incorporado, a resistência a compressão e tração, o ar incorporado no

concreto é definido como ar introduzido intencionalmente, por meio de um apropriado agente,

sendo este diferente do ar aprisionado. Como afirmou Mehta e Monteiro (2008) podem-se

encontrar vazios preenchidos por ar dentro do concreto de duas formas: por meio de bolhas de

ar incorporado ou por meio de vazios de ar aprisionado. Os vazios de ar presos, que na

maioria das vezes são causados por deficiência nas dosagens e escolha dos materiais, são

nefastos à qualidade final do concreto. (BRAZ; NASCIMENTO, 2015).

Já as bolhas de ar incorporado têm o papel de substituir parte do agregado miúdo com

as seguintes vantagens: possui melhor coeficiente de forma, é elástico e movimenta-se sem

atrito, diminuem a porcentagem de vazios acidentais e irregulares, aumenta a coesão, diminui

a exsudação, impede a sedimentação e obtura a passagem de água, diminuindo os vazios

capilares. A desvantagem do ar incorporado é que, se com o aumento do seu teor não houve

uma redução do consumo de água no concreto, a resistência mecânica do mesmo diminui

proporcionalmente (SANTANA, 2008) citado por (BRAZ; NASCIMENTO, 2015).

Um dos principais problemas patológicos do concreto é o aparecimento de fissuras.

Elas podem aparecer tanto no concreto fresco como após a cura do concreto (MOSCATELI;

2011, p.30).

De acordo com a ABNT NBR 6118:2007, as fissuras não devem ultrapassar: - 0,1 mm

para peças não protegidas, em meio agressivo; - 0,2 mm para peças não protegidas em meio

não agressivo; - 0,3 mm para peças protegidas (revestidas) (MOSCATELI, 2011, p.30).

2.6Utilidades das fibras

As fibras podem ser utilizadas como armadura principal em todos os tipos de pisos e

pavimentos apoiados sobre o solo, tais como:

Pisos industriais para todos os segmentos (áreas de produção, estocagem, docas etc.);

Pisos comerciais (shoppings, hipermercados, lojas etc.);

Radiers (casas e prédios);

Pisos de aeroportos;

Pavimentos rodoviários, portuários e aeroportuários;

Pisos para câmaras frias;

19

Pisos estaqueados, nos quais o solo praticamente não tem capacidade de suporte,

porém esta é uma solução mista, em que a fibra atua em conjunto com uma armadura

localizada (vergalhão).

Figura 4 - Piso com fibra de aço

Fonte -(ARCELOR MITTAL, 2016).

Qualquer tipo de piso pode ser feito com fibras de aço. Na aplicação, pode haver o

afloramento das fibras. Isso está relacionado à elaboração do traço de concreto específico para

pisos (granulometria contínua, teor adequado de argamassa e trabalhabilidade adequada).

Outro item fundamental é o cuidado na aplicação do concreto ainda na fase de endurecimento.

As fibras que afloram podem ser retiradas logo após o preenchimento com a argamassa do

piso. Caso algumas fibras permaneçam na superfície, não haverá nenhum comprometimento

estrutural, pois elas são armaduras descontínuas e não propagam a oxidação. Além disso,

20

como têm diâmetro da ordem de décimos de mm, sua expansão por oxidação não deteriora a

estrutura do concreto (ARCELORMITTAL, 2016).

O concreto projetado com fibra agiliza o processo executivo, garantindo uma maior

garantia à obra, principalmente por melhorar as propriedades do concreto, como a de

transformar a ruptura frágil em ruptura com ductilidade (ARCELORMITTAL, 2016).

O reforço de estruturas de concreto com fibras descontínuas e aleatoriamente

distribuídas na matriz tem como papel principal controlar a propagação de fissuras no

concreto, alterando o seu comportamento mecânico após a ruptura da matriz, melhorando

consideravelmente a capacidade de absorção de energia do concreto, ou seja, sua tenacidade,

transformando um material de característica frágil em dúctil. Isso ocorre porque as fibras

criam pontes de transferência de tensão através das fissuras, preservando uma certa

capacidade portante das seções (ARCELORMITTAL, 2016).

21

Em Anéis Segmentados para Revestimento de Túneis, a substituição das armaduras

convencionais por Dramix®, em túneis escavados TBM (Tunnel Boring Machine), agiliza o

processo de fabricação, mantendo a capacidade de carga dos anéis e proporcionando maior

durabilidade e resistência, tanto na produção, estocagem e transporte dos anéis como durante

o processo executivo (ArcelorMittal 2016).

Nos tubos de concreto, as fibras de aço permitem aumento de produtividade com a

redução de mão de obra e eliminam cortes e perdas de aço no processo de fabricação

(ArcelorMittal 2016).

Figura 5 - Fibras em túneis, agilizando o processo executivo e garantindo qualidade da obra.

Fonte -(ArcelorMittal 2016).

22

Tubos de concreto condutores de águas e esgoto podem ser produzidos com fibra de

aço. Em capas de compressão, as fibras de aço substituem as telas convencionais utilizadas,

conferindo às capas maior segurança no combate aos efeitos da retração, conforme figura 6

(ArcelorMittal 2016).

Figura 6 -Tubos de concreto com fibras de aço

Fonte -(ArcelorMittal 2016).

23

Figura 7. Radier

Fonte: (ArcelorMittal, 2016).

A incorporação das fibras de aço ao concreto não aumenta sua resistência à tração e à

compressão. Em dosagens usuais (de 10 kg/m2 a 50 kg/m2), as fibras não alteram os

resultados obtidos nos ensaios de resistência à compressão nem nos ensaios de resistência à

tração obtidos pela flexão. A fibra aumenta a resistência pós-fissuração.

A quantificação da ductilidade é medida pela tenacidade, que é obtida de ensaios de

tração na flexão, com deformação controlada, em corpos de prova prismáticos. Nos diversos

planos de ensaio realizados no Brasil, foram seguidos os procedimentos da norma japonesa

JSCE – SF4 ou da norma americana ASTM C1018 a exemplo do que ocorre em outros países.

2.7 Propriedades do concreto que melhoram com a adição das fibras de aço

As principais propriedades melhoradas são:

o Ganho de ductilidade;

o Elevado controle de fissuração em toda a estrutura;

o Aumento da resistência ao impacto;

o Aumento da resistência à fadiga.

24

3 METODOLOGIA

A pesquisa pode ser classificada como experimental, descritiva, tendo em vista

definir a influência que se obtém os concretos com a adição das fibras de aço, analisando os

resultados desde o abatimento (Slump test) até o seu estado de cura final aos 28 dias. Foram

analisados dados numéricos, provenientes dos ensaios experimentais com corpos de prova,

classificando assim a pesquisa como quantitativa. Dessa forma, é possível enquadrar a

pesquisa como sendo qualitativo – quantitativo. (SHIMOSAKA, 2017).

Todo teste realizado, foi feito em uma prensa com valor máximo de 120.000 Kgf, e

mesmo não sendo adequada aos ensaios de resistência a tração, mas sim a compressão, nós

adaptamos uma um pedaço de viga de aço em perfil “I” com aproximadamente 200 mm de

altura X 1000 mm de comprimento, no sentido horizontal (deitada), para obter a altura

necessária para o bom funcionamento mecânico do equipamento. Manuseamos, desde a

produção dos corpos de prova até o rompimento do mesmo, concretizado no laboratório de

Engenharia Civil da Faculdade Alfa, com sede localizada em Almenara-MG.

25

3.1 Materiais

Para a moldagem dos corpos de prova e realização dos ensaios de resistência à

Tração por Compressão Diametral de Concreto Reforçado com Fibras de Aço; os seguintes

materiais e objetos foram utilizados para o traço 2:2:1.

2 baldes de 12 litros de areia média

2 baldes de 12 litros de brita N°1

1 balde de 12 litros cimento (CPII)

2 kg de fibra de aço Dramix 3D 65/60 BG

8 litros de água potável

Figura 8: Betoneira recebendo os materiais para a produção do concreto.

Fonte: (autores 2019)

Foi feita a mistura na ordem, para que não aconteça nenhuma inconsistência, deixando

a betoneira ligada por alguns minutos para uma mistura heterogênea.

26

Foi utilizado a fibra Dramix® 3D 65/60 da Arcelor Mittal para os testes conforme

figura abaixo:

Figura 9: fibra Dramix 3D 65/60

Fonte: (autores 2019)

3.2 Moldes para o rompimento

Foram utilizados moldes (fôrmas) para corpos de prova de ensaio e peso variando de

3,835 quilogramas à 3,716 quilogramas (cheios), sendo estas fôrmas de corpo de prova de

material metálico.

Segundo NM 63: 1996 o processo se inicia no molde de slump teste, que acontece da

seguinte maneira: Primeiro foi depositado 1/3 da quantidade em um recipiente cônico, a

matriz-fibra foi golpeada 25 vezes com uma haste, logo após foi colocado a 2ª parte de 3,

repetindo o mesmo processo com a haste e pôr fim a 3ª e última parte, fazendo também 25

movimentos de golpes, depois levantamos lentamente o equipamento cônico de slump test

deixando somente o compósito, colocamos ao lado o equipamento novamente, porém

invertido apoiando uma das extremidades da haste sobre ele e usamos uma régua

perpendicular ao topo do concreto entre a sua superfície e a outra extremidade da haste,

27

medidos em centímetros deu o seu abatimento. No caso o abatimento deu 7 centímetros

conforme figura abaixo:

Figura 10: teste do abatimento do CRFA.

Fonte: os autores (2019)

28

Figura 11: Foram moldados 14 corpos de prova para os rompimentos.

Fonte: Os autores(2019)

Foram passados óleo queimado nas formas para o concreto não fixar na mesma, e

assim o processo de desforma seja mais fácil.

29

3.3 Analise e Discussão

3.3.1 Rompimento dos corpos de provas

Após a cura durante 7 dias, foram rompidos 7 corpos de provas conforme figura

abaixo.

Figura 12: Rompimento por compressão diametral

Fonte: Autores (2019)

O rompimento foi realizado com o corpo de prova deitado, dando uma resistência de

1,59 MPA, calculada por compressão diametral presentes na NBR 7222: 1994 – Argamassa e

concreto – determinação da Resistência.

30

Aos 28 dias de cura foram rompidos mais 7 corpos de provas, com resistência

indicando na figura abaixo.

Figura 13: Rompimento por compressão diametral

Fonte: Autores (2019)

O rompimento foi realizado com o corpo de prova deitado, dando uma resistência de

2,23 MPA, calculada por compressão diametral presentes na NBR 7222: 1994 – Argamassa e

concreto – determinação da Resistência.

31

3.4 Cálculos dos esforços

Calculo da tração por compressão diametral do corpo de prova aos 28 dias.

(Conforme ABNT NBR 7222:2011)

FÓRMULA

𝑹𝑻 = 𝟐 × 𝑹𝑻 =𝟐𝒙𝝅 × 𝑭

𝝅𝒙𝒅𝒙𝒉

𝑹𝑻 =𝟐𝒙𝟕𝟎𝟎𝟎𝑲𝒈𝒇

𝟑, 𝟏𝟒𝒙𝟏𝟎𝒄𝒎𝒙𝟐𝟎𝒄𝒎

𝑹𝑻 =𝟏𝟒𝟎𝟎𝟎

𝟔𝟐𝟖

𝑹𝑻 =𝟐𝟐, 𝟐𝟗𝒌𝒈𝒇

𝟏𝟎

𝑹𝑻 =2,23 mpa

Calculo da rensão de tração característica do concreto do corpo prova sem fibras

conforme NBR 6118:2014.

FÓRMULA

Ftk= 0,06 x fck + 0,7

Ftk= 0,06 x 25 mpa + 0,7

Ftk= 1,9 mpa

A resistência a tração do concreto sem fibra, teve os valores quase o mesmo, pois as

diferenças de valores entre eles foram de 0,3 MPA.

32

4. CONCLUSÃO

Conseguimos concluir, que houve um aumento de resistência a tração do concreto

adicionado com fibras, comparado ao sem fibras. Podendo assim observar, que houve um

aumento notório e gradativo da resistência no intervalo dos ensaios de rompimentos dos

corpos de provas. Onde, no primeiro ensaio, aos 7 dias da cura do compósito, a resistência a

tração não houve uma melhora significativa, comparado ao concreto convencional no mesmo

período de cura. Entretanto, no período de cura final que foi aos 28 dias, houve um ganho de

aproximadamente 17 % de resistência, sendo 1,9 MPA do convencional e 2,23 MPA com

fibra de aço.

Observamos também o controle das fissurações, pelo motivo de melhor distribuição

das tensões nas fibras, atuando como um obstáculo ao interceptarem as propagações das

microfissuras.

Salientamos que, a pesquisa precisa de ser continuada, com outros traços e teores de

fibras, uma vez que o fornecimento da mesma foi moroso, pela logística complicada da região

e a dificuldade de adquirir as fibras aqui. Dando-nos pouco tempo para diversos testes em

laboratório, para um desfecho mais minucioso e preciso.

33

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICOS

ABNT NBR 6118: 2004. Projeto de estruturas de concreto - Procedimento

ABNT NBR – 7222:1994 – Argamassa e concreto

ABNT NBR 15530: Fibras de aço para concreto – Especificações. Rio de Janeiro, 2007.

ACTTI; RIBEIRO – 2000

ACELORMITAL; 2018

ARAÚJO D. L.; CARMO L. C.; NUNES F. G. T.; TOIEDO FILHO R. D. Modelagem

computacional de vigas de concreto armado reforçado com fibras de aço submetidas a

cisalhamento. Disponível em:

<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-

41952010000100005&lang=pt>. Rev. IBRACON Estrut. Mater. vol.3 no.1 São

Paulo Mar. 2010.

Belgo Bekaert, saiba quais são os 6 principais tipos de fibras DRAMIX.

https://blog.belgobekaert.com.br/tipos-de-dramix/ Outubro, 2019.

BRAZ, M. C. A; NASCIMENTO, F. B. C; Concreto reforçado com fibras de aço.

Disponível

em:<https://periodicos.set.edu.br/index.php/fitsexatas/article/viewFile/2638/1528>CONCRET

O REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO. Novembro, 2015.

BUNDER; 2016.

CHANH; 2005.

Copyright N.V. As fibras de aço Dramix® estão em conformidade com a norma ABNT:

NBR 15530:07 – Fibras de Aço para Concreto. Aços Longos. Disponível em:

<file:///C:/Users/gabri/Downloads/Solu%C3%A7%C3%A3o-Dramix-2018%20(1).pdf>.

Outubro, 2018.

FABIANA. O.; O Concreto: sua origem, sua história. Disponível em:

<https://www.academia.edu/30709030/O_CONCRETO_SUA_ORIGEM_SUA_HIST%C3%

93RIA.> Junho de 2016.

FIGUEIREDO A. D.; Concreto com fibras de aço. Disponível em:

<http://www.pcc.usp.br/files/text/publications/BT_00260.pdf>. São Paulo, 2000.

34

GONÇALVES, LIMA B. H. Glauco Francisco de. GONÇALVES. Comportamento do

concreto reforçado com fibras de aço carbono: resistência à compressão e tração por

compressão diametral. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano

04, Ed. 04, Vol. 06, pp. 83-131. Abril de 2019. Disponível

em<https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/concreto-reforcado>.

GABRIEL P. G. Concreto com fibras, Notas de estudo de Engenharia Civil. Disponível em:

<https://www.docsity.com/pt/concreto-com-fibras/4749244/>6 de Dezembro de 2010.

MIGLIORINI, A.V.; GUIMARÃES, A.T.C.; Ozório, B.P.M.Fibras de aço em blocos de

concreto: estudo para utilização em ambientemarítimo. Disponível

em:<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1517-

70762012000200006>vol.17 no.2 Rio de Janeiro 2012.

SHIMOSAKA, T. J.Influência doteordediferentes

tiposdefibrasdeaçoemconcretosautoadensáveis.disponível

em:<http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/2303/1/PB_PPGEC_M_Schimosaka%2C

%20Tobias%20Jun_2017.pdf>;Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em

Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial à

obtenção do título de mestre; f. 98 – 103 Pato Branco, 2017.

MOSCATELLI, I.; FIBRAS DE AÇO EM CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

APLICADOS A PAVIMENTO. Disponível em:

<http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/258685/1/Moscatelli_Ivo_M.pdf>Campin

as - SP 2011.

SCOARIS, M. R.; “CONCRETOS REFORÇADOS COM FIBRAS: AVALIAÇÃO DAS

PROPRIEDADES MECÂNICAS ATRAVÉS DO MÉTODO DA

MATURIDADE”.Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, da

Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre

em Engenharia Civil <http://livros01.livrosgratis.com.br/cp037659.pdf> Ilha Solteira, maio de

2005.