Análise dos Efeitos de Ações Especiais em Concretos Projetados Reforçados com Fibras de Aço usados em Túneis Rodoviários.

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Nota-se que a norma se atém ao produto fibra, sem regular a verificação de desempenho da mesma no concreto possibilitando uma garantia de comportamento mínimo, mas não de desempenho, pois isso depende de outros fatores como consumo de fibras e a resistência da matriz.

Para Figueiredo (2005) isso ocorre porque o concreto reforçado com fibras de aço tem seu desempenho dependente da interação entre fibra e matriz. Quando adicionadas ao concreto as fibras de aço dificultam a propagação das fissuras devido o seu elevado módulo de elasticidade. Pela capacidade portante pós-fissuração que o compósito apresenta, as fibras permitem uma redistribuição de esforços no material mesmo quando utilizada em baixos teores (FIGUEIREDO, 2000).

- Dosagem

Na dosagem do concreto com fibras deve ser considerado, além do tipo de fibra a ser utilizada, as propriedades da matriz de concreto, a qual deve ser dosada de modo a atender as seguintes exigências de desempenho: trabalhabilidade, resistência à compressão, resistência à tração na flexão, etc. (HELENE e TERZIAN, 1992).

Para escolha da fibra inicialmente leva-se em consideração a aplicação a que o concreto reforçado com fibras se destina. No caso do concreto projetado, há uma forte restrição com relação ao comprimento da fibra, uma vez que o concreto deverá passar por uma tubulação. O Instituto Americano de Concreto - ACI (1984) recomenda que o comprimento da fibra seja metade do diâmetro interno do mangote.

Segundo estudos a dosagem da fibra para uma dada matriz de concreto pode ocorrer independentemente da dosagem da mesma, tendo por objetivo apenas alcançar o nível de desempenho esperado quanto à tenacidade. Assim diretrizes práticas para a matriz é a compatibilização do tamanho do agregado graúdo com o comprimento da fibra.

- METODOLOGIA

3.1 Materiais

- Concreto

O concreto a ser utilizado neste estudo será o Concreto de Cimento Portland, definido como sendo o material resultante da mistura de determinadas proporções de um aglomerante (o cimento Portland), com um agregado miúdo (a areia), um agregado graúdo (a brita) e água.

Se necessário, pode-se utilizar aditivos.

- Fibras de Aço

Assim na escolha das fibras de aço serão analisadas as características geométricas, o processo produtivo e as propriedades físicas, químicas e mecânicas que melhor se adéquam a proposta.

3.2. Confecção dos Traços

Como forma de analisar as propriedades proporcionadas pela fibra ao concreto serão aplicados teores diferentes de fibra de aço no concreto básico. Assim será dosado o traço de concreto com teores diferentes de fibras.

Definida a dosagem do traço e os teores de fibra a serem empregados, segue-se para o processo de execução. A mistura será realizada mecanicamente com o auxílio de uma betoneira de modo a garantir homogeneidade.

3.3. Moldagem dos Corpos de Provas

A partir das concretagens serão confeccionados corpos de prova prismáticos de cada traço de concreto com seu respectivo teor de fibra, para posterior rompimento nos ensaios de impacto e fadiga.

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3.4. Ensaios

Depois de definido os traços do concreto, os teores de fibras e a quantidade de corpos de provas serão executados os seguintes ensaios:

3.4.1. Ensaio de Queda de Esfera

É um método simples, preconizado pelo ACI (1989), o qual consiste na queda de uma massa sobre uma esfera de aço que é apoiada sobre um determinado ponto fixo do corpo de prova. Este ensaio é meramente comparativo possuindo assim um caráter qualitativo.

Tem como parâmetro avaliar o ganho de desempenho que o concreto apresenta quando adicionado fibras de aço.

O melhor desempenho está associado ao material que exigir um maior número de quedas da massa para se produzir a primeira fissura e, posteriormente, o colapso do material.

3.4.2. Ensaio com Pêndulo de Charpy

É um ensaio simples e de baixo custo. Este é realizado por um pêndulo de impacto, da seguinte forma: o corpo de prova é fixado em um suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de aço endurecido - é liberado de uma altura pré-estabelecida, causando a ruptura do corpo de prova.

A altura de elevação do martelo após o impacto, em comparação com a anterior, fornece a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.

3.4.3 Ensaio de Fadiga

A fadiga é a ruptura de um material por esforço cíclico, que ocorre num nível de tensão inferior ao determinado durante o ensaio estático. Isto ocorre no concreto devido à propagação das microfissuras existentes no material.

Os aparelhos de ensaio de fadiga são constituídos por um sistema de aplicação de cargas, que permite alterar a intensidade e o sentido do esforço, e por um contador de número de ciclos. O ensaio é realizado de diversas maneiras, de acordo com o tipo de solicitação que se deseja aplicar: torção, tração, compressão, flexão, flexão rotativa.

O teste é interrompido assim que o corpo de prova se rompe.

- CRONOGRAMA

Referências Bibliográficas

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Manual of concrete practice: part 5. State-of-the-art report on fiber reinforced shotcrete. (ACI 506.1R). ACI Committee 506. American Concrete Institute. Detroit, USA, 1984. 13p.

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Manual of concrete practice: part 5. ACI. Measurement of properties of fiber reinforced concrete. (ACI 544.2R-89). ACI Committee 544. Detroit, USA, 1989. 11p.

BENTUR, A.; MINDESS, S. Fibre Reinforced Cementitious Composities. New York: Elsevier Science Publishers, 1990.

FIGUEIREDO, A. D. Concreto com Fibras de Aço. 2000. 69 p. Boletim Técnico, Série BT/PCC/260– Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.

FIGUEIREDO, A. D.