concreto com fibras

35
1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA UNESP - Campus de Bauru/SP UNESP - Campus de Bauru/SP FACULDADE DE ENGENHARIA FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Civil Departamento de Engenharia Civil 2151 – CONCRETOS ESPECIAIS CONCRETO COM FIBRAS Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS (wwwp.feb.unesp.br/pbastos)

Upload: rodrigorabelo

Post on 05-Aug-2015

103 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: Concreto Com Fibras

1

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNESP - Campus de Bauru/SPUNESP - Campus de Bauru/SP

FACULDADE DE ENGENHARIAFACULDADE DE ENGENHARIADepartamento de Engenharia CivilDepartamento de Engenharia Civil

2151 – CONCRETOS ESPECIAIS

CONCRETO COM FIBRAS

Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS(wwwp.feb.unesp.br/pbastos)

Page 2: Concreto Com Fibras

2

FonteFonte::

Antonio Domingues de Figueiredo, Concreto com fibras. Concreto, Ensino, Pesquisa e Realizações, São Paulo, Ed. Geraldo Cechella Isaia, IBRACON, 2005, pp.1194-1225.

Page 3: Concreto Com Fibras

3

CONCRETO COM FIBRASCONCRETO COM FIBRAS

39.1 INTRODUÇÃOO concreto convencional tem comportamen-to frágil e baixa capacidade de deformação antes da ruptura.

A resistência à tração é baixa.

As fibras são adicionadas para diminuir As fibras são adicionadas para diminuir essas limitações.essas limitações.

As fibras podem aumentar a resistência à As fibras podem aumentar a resistência à tração e a ductilidade.tração e a ductilidade.

Page 4: Concreto Com Fibras
Page 5: Concreto Com Fibras

5

Concreto com fibras é um compósito (material com pelo menos duas fases distintas): matriz (concreto) e as fibras.

Fibras são elementos descontínuos, com comprimento bem maior que a seção transversal. Existem vários tipos: aço, vidro, carbono, nylon, sisal, madeira, etc.

Suas principais características são o módulo de elasticidade e a resistência mecânica.

Existem fibras de baixo módulo (polipropi-leno, náilon), e alto módulo (aço)

Page 6: Concreto Com Fibras

6

A base do desempenho dos concretos reforçados com fibras está no papel exercido pelas fibras de ponte de transferência de tensão pelas fissuras.

Page 7: Concreto Com Fibras

7

As fibras de baixo módulo de elasticidade e baixa resistência são eficientes em concretos com também baixas resistência e módulo, sendo indicadas para melhoria no estado fresco e no processo de endurecimento, para o controle de fissuração plástica em pavimentos.

As fibras de alto módulo e alta resistência (aço) atuam como reforço do concreto endurecido, podendo substituir a armadura convencional.

Page 8: Concreto Com Fibras

8

39.2 Interação Fibra-Matriz39.2 Interação Fibra-Matriz

No concreto simples uma fissura representa uma barreira à propagação de tensões, o que causa uma concentração de tensões na extremidade da fissura.

O trabalho de ponte de transferência de tensão de tração que a fibra realiza através das fissuras no concreto é um mecanismo muito interessante de aumento de energia associada à ruptura do material e à restrição à propagação das fissuras.

Page 9: Concreto Com Fibras

9

Page 10: Concreto Com Fibras

10

Interação Fibra-MatrizInteração Fibra-Matriz

Num determinado instante a concentração de tensões causa a ruptura da matriz, o que leva a uma extensão da fissura, sendo este um processo contínuo até a ruptura completa do concreto, caracterizando um comportamento frágil. De modo que não se pode contar com nenhuma capacidade resistente do concreto fissurado.

Page 11: Concreto Com Fibras

11

Quando se adicionam fibras de resistência e módulo adequados ao concreto, numa quantidade apropriada (teor), o concreto deixa de ter comportamento frágil.

Isso ocorre pelo trabalho de ponte de transferência de tensões, exercido pelas fibras, que minimiza a concentração de tensões na extremidade das fissuras.

Interação Fibra-MatrizInteração Fibra-Matriz

Page 12: Concreto Com Fibras

12

Com isso as fissuras propagam-se com menor velocidade, e o concreto passa a ter um comportamento dúctil, isto é, apresenta uma capacidade resistente após a fissuração.

As fibras provocam o aparecimento de um número maior de fissuras, que se apresentam com aberturas menores.

Interação Fibra-MatrizInteração Fibra-Matriz

Page 13: Concreto Com Fibras

Apresentação da fissura-ção em dormentes de concreto protendido sem e com fibras de aço, após ensaio estático até a ruptura.

Page 14: Concreto Com Fibras

Apresentação da fis-suração em dormen-tes de concreto pro-tendido sem e com fibras de aço, após ensaio estático até a ruptura.

Page 15: Concreto Com Fibras

15

39.2.2 Aspectos Tecnológicos 39.2.2 Aspectos Tecnológicos FundamentaisFundamentais

A capacidade de reforço proporcionado pelas fibras depende diretamente do teor de fibras.

Quanto maior o teor, maior a quantidade de fibras atuando como ponte de transferência de tensão nas fissuras, o que aumenta a resistência pós-fissuração do concreto.

Page 16: Concreto Com Fibras

16

Fig. 5 – Concreto C20 com diferentes consumos de fibra.

Page 17: Concreto Com Fibras

17

Aspectos Tecnológicos FundamentaisAspectos Tecnológicos Fundamentais

Além do teor de fibras, o desempenho após a fissuração depende muito da geometria da fibra.

Fator de forma: definido como o comprimento da fibra dividido pelo seu diâmetro equivalente (diâmetro do círculo com área igual à área da seção transversal da fibra). Valores típicos do fator de forma variam de 30 a 150 para fibras com comprimentos de 6,4 a 76 mm.

Page 18: Concreto Com Fibras

18

Em geral, quanto maior o fator de forma, maior a capacidade resistente após a fissuração do concreto.

Porém, se a fibra for muito longa, ela poderá se romper e não apresentar ganho de resistência após a fissuração.

Aspectos Tecnológicos FundamentaisAspectos Tecnológicos Fundamentais

Page 19: Concreto Com Fibras

19

Fig. 6 – Concreto C30 com fibras de diferentes fatores de forma em função do comprimento (fibra A – 36 mm; fibra B – 42 mm).

Page 20: Concreto Com Fibras

20

A recomendação prática é que a fibra tenha comprimento igual ou superior ao dobro da dimensão máxima do agregado graúdo (pedra). Assim, a fibra reforça o concreto e não apenas a argamassa.

Aumenta-se o comprimento da fibra ou diminui-se a dimensão dos agregados graúdos.

Aspectos Tecnológicos FundamentaisAspectos Tecnológicos Fundamentais

Page 21: Concreto Com Fibras

21

39.3 Controle Específico do Concre-39.3 Controle Específico do Concre-to com Fibrasto com Fibras39.3.1 Tenacidade39.3.1 Tenacidade

Tenacidade é a medida da área sob a curva tensão x deformação, até um certo nível de deformação.

É usada na avaliação dos compósitos e tem como ponto negativo depender das dimensões do corpo-de-prova.

O ensaio mais utilizado no Brasil é o da norma japonesa JSCE-SF4 (1984).

Page 22: Concreto Com Fibras

22

Fig. 9 – Ensaio de flexão com “deflexão” controlada, segundo JSCE – SF4.

Page 23: Concreto Com Fibras

23

A tenacidade é dada pelo Fator de tenacidade (FT), também chamado Resistên-cia equivalente, que é função da área sob a curva, medida até um deslocamento vertical (flecha) determinado (L/150).

Outros tipos de ensaio são apresentados pela ASTM C1399 (2002), que procura eliminar a instabilidade pós-pico.

Um dos ensaios mais promissores na atualidade é o do RILEM TC162 (2002).

Existem também os ensaios em placas de concreto, proposto pela EFNARC (1996).

Page 24: Concreto Com Fibras

24

39.3.2 Trabalhabilidade e Mistura39.3.2 Trabalhabilidade e Mistura

A adição de fibras altera a consistência dos concretos e a trabalhabilidade.

O principal fator é a geometria da fibra, que requer maior quantidade de água e produz a perda da mobilidade do concreto no estado fresco.

Page 25: Concreto Com Fibras

Fonte: http://www.pisosindustriais.com.br/materias/noticia.asp?ID=146Nota: neste endereço, ler texto sobre pisos industriais reforçados com fibras.

Page 26: Concreto Com Fibras

A trabalhabilidade pode ser medida pelo ensaio simples de abatimento, não sendo eficiente para teores muito elevados de fibras.

Trabalhabilidade e MisturaTrabalhabilidade e Mistura

Fonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/163/artigo189448-1.asp Nota: neste endereço, ler texto sobre pisos industriais reforçados com fibras.

Page 27: Concreto Com Fibras

27

Trabalhabilidade e MisturaTrabalhabilidade e Mistura

Outro ensaio é com o cone em posição inver-tida, sendo o concreto com fibra adensado com vibrador de agulha (ASTM C995-94).

Fonte: http://publicacoes.pcc.usp.br/PDF/BT260.pdf

Page 28: Concreto Com Fibras

28

Trabalhabilidade e MisturaTrabalhabilidade e Mistura

Existe também o ensaio VeBe, que depende de equipamento apropriado.

Page 29: Concreto Com Fibras

Fonte: http://publicacoes.pcc.usp.br/PDF/BT260.pdf

Page 30: Concreto Com Fibras

30

A formação de ouriços, que são bolas ou aglomeração de fibras, pode ocorrer quando o volume de fibras é alto, quando as fibras são adicionadas rapidamente, e quando o fator de forma é alto.

Trabalhabilidade e MisturaTrabalhabilidade e Mistura

Page 31: Concreto Com Fibras

31

39.3 Outras Propriedades e 39.3 Outras Propriedades e CaracterísticasCaracterísticas39.3.1 Resistência à Compressão39.3.1 Resistência à Compressão

O objetivo da adição de fibras não é aumentar a resistência à compressão.

As fibras resultam num ganho de tenacidade na compressão.

Maiores teores e fatores de forma resultam maior tenacidade e controle da fissuração.

Page 32: Concreto Com Fibras

32

39.3.2 Fadiga e Esforços Dinâmicos39.3.2 Fadiga e Esforços DinâmicosFadiga: ruptura de um material por esforço cíclico (repetido), que ocorre num nível de tensão inferior ao determinado durante o ensaio estático.

A fadiga ocorre porque a cada ciclo de carregamento, as fissuras tendem a se propagar, diminuindo a área útil para a transferência de tensão.

Quanto mais próxima for a tensão máxima da resistência do material, menor será o número de ciclos necessários para a ruptura.

Page 33: Concreto Com Fibras

33

Fadiga e Esforços DinâmicosFadiga e Esforços Dinâmicos

As fibras de elevados módulo e resistência reduzem a propagação das fissuras, e aumentam o número de ciclos necessários para a ruptura.

Exemplo: fibras de aço (fator de forma = 60, 2 % de volume, com gancho) resultaram em 2.700.000 ciclos de tensão, com variação entre 10 a 70 % da resistência estática.

Page 34: Concreto Com Fibras

34

Mesmo em pequenas quantidades as fibras aumentam a resistência à fadiga.

Essa é uma característica muito importante que as fibras acrescentam nos concretos.

Aplicações: pavimentos (rodovias, aeropor-tos, pisos industriais), dormentes ferroviários, base de máquinas, etc.

A resistência a cargas explosivas e dinâmicas em geral é três a dez vezes maior.

Fadiga e Esforços DinâmicosFadiga e Esforços Dinâmicos

Page 35: Concreto Com Fibras

Sugestão de Textos para Leitura

http://www.anapre.org.br/boletim_tecnico/edicao37.asp