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FADIGA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO
PONTES
DEFINIÇÃO
• A fadiga pode ser definida como um modo de ruptura que envolve a formação e o crescimento de uma fissura em um componente estrutural, decorrente de variações de tensões repetitivas.
É um fenômeno progressivo, pois, em cada ciclo de carregamento, as fissuras tendem a se propagar, diminuindo a área útil para transferência de tensão.
As ações que podem causar a fadiga de um elemento estrutural são:
Carga móvel, ondas do mar, sismos, vento, temperatura, congelamento, e etc.
UM POUCO DE HISTÓRIA:
De acordo com Fuchs e Stephens (1980), os primeiros estudos registrados sobre este
fenômeno datam de 1829, porém foi somente a partir do período compreendido entre os
anos de 1840 a 1850 que o uso da expressão fadiga se consolidou. Segundo Suresh (1998), o emprego do termo fadiga para designar a
fissuração de metais sob cargas repetidas foi utilizado pela primeira vez em um trabalho
realizado por Braithwaite, em 1854.
A maioria dos estudos clássicos sobre fadiga envolveu a análise de materiais metálicos, muito suscetíveis ao
fenômeno. As investigações sobre fadiga no concreto além de surgirem mais tarde, de acordo com Nordby (1958),
depararam-se com a dificuldade de associar os conhecimentos obtidos no concreto simples e no aço
com o comportamento observado no concreto armado.
FADIGA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
A análise de fadiga é de extrema importância, por exemplo, nos
projetos de pontes.
PORQUE????????
Porque embora as ações repetidas possam produzir algum efeito favorável, consolidando o material,
normalmente associa-se a este tipo de ações o efeito desfavorável da danificação do material.
Nos materiais, quando submetidos a carregamentos cíclicos a ruptura pode ocorrer abaixo dos limites de resistência necessários para o caso de carregamento
estático.
COMPORTAMENTO À FADIGA DO CONCRETO
Cargas cíclicas no concreto produzem efeito similar à fluência, isto é, aumentam a deformação do concreto com o aumento de
número de ciclos. A resistência à fadiga do concreto é, portanto,
definida como uma fração da resistência estática que pode ser suportada
repetitivamente para um dado número de ciclos.
COMPORTAMENTO À FADIGA DE BARRAS DE AÇO
Os ensaios de flexão de vigas de concreto armado mostram que, após um grande número
de ciclos de carga, a armadura pode romper com tensão inferior à resistência medida em
ensaio estático.Os fatores que influenciam a resistência das barras de aço à fadiga são: tensão aplicada,
diâmetro das barras, tipo de viga, geometria das deformações, curvatura das barras e emendas.
Observações Gerais
Existem poucos registros de danos em obras devido a Fadiga.
Dificilmente a ruptura ou colapso ocorre exclusivamente devido ao efeito da Fadiga
Contribui na deterioração progressiva da estrutura- Fissuração
- Problemas com grandes deformações- Redução localizada de rigidez estrutural
- Redução da vida útil
VIDA ÚTIL X DURABILIDADE
• VIDA ÚTIL: estrutura pode ser definida como o tempo durante o qual a mesma mantém um desempenho satisfatório, sob certas condições de uso e exposição.
• DURABILIDADE: capacidade genérica de um determinado material de se manter íntegro - ou utilizável, sob certas condições de exposição.
VERIFICAÇÃO DE SEGURANÇA À FADIGA EM ALGUMAS NORMAS
Os critérios de verificação de segurança à fadiga é citado em algumas normas, como:
Norma Brasileira NBR 6118/03 CEB-FIP Model Code 1990 As prescrições nos diferentes códigos, seguem
linhas semelhantes, contemplando o comportamento dos materiais componentes.
CASOS REGISTRDOS NA LITERATURA:
Estádio do Morumbi (SP) 1995/1996Problemas com vibração excessiva
Realização de ensaios dinâmicos de vibração forçadaLevantamento das características dinâmicas da
estruturaSimular a excitação induzida pelos torcedores
Correção: Aumentar a Rigidez ou o Amortecimento da Estrutura
Vista parcial da arquibancada com equipamentos para o ensaio dinâmico
Ponte sobre o rio Ribeira do Iguape Rodovia Regis Bittencourt – BR116
Problema detectado - Fissura nos tubulões de um dos pilares centrais
O CASO DA PONTE I-35W
Ponte sobre o rio Mississipi no estado de Minneapolis no EUA