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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC - como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheira Civil

UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2017/02

ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA ADERNCIA AO-CONCRETO SOB O EFEITO DE ALTAS TEMPERATURAS

Vanessa Aparecida Jernimo (1), ngela Costa Piccinini (2)

UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense (1)[email protected], (2)[email protected]

RESUMO

O concreto armado um material compsito formado pela interao entre o concreto e o ao e deve suas boas caractersticas aderncia entre o concreto e s barras da armadura, em que o concreto absorve os esforos de compresso e o ao os de trao, majoritariamente. Em contato com altas temperaturas, o concreto sofre alteraes qumicas e fsicas, em que ocorre a desidratao da pasta de cimento e variaes volumtricas nos agregados, ocasionando fissurao. Neste mbito, torna-se bastante pertinente estudar a aderncia entre o ao e o concreto aps exposio a altas temperaturas. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento da tenso de aderncia de duas classes de concreto aps a exposio a diferentes nveis de temperatura. Nesta pesquisa, utilizou-se o ensaio de arrancamento direto (Pull out test) proposto pela RILEM CEB/FIP RC6:1983, que o mais usual, de fcil execuo e fornece dados coerentes para anlise. Foram ensaiados, aos 28 e aos 90 dias de idade, corpos de prova em concreto de classes 30 MPa e 65 MPa, expostos s temperaturas ambiente (23C), 400C e 800C. Alm da resistncia aderncia, foram avaliados o comportamento da resistncia compresso e do mdulo de elasticidade. A curva do comportamento da aderncia foi semelhante de compresso, em que, aos 400C, estatisticamente, no houve variao significativa em relao a temperatura ambiente e, aos 800C, perda expressiva de resistncia em todos os casos.

Palavras-Chave: Aderncia, altas temperaturas, concreto armado, ensaio de arrancamento, Pull Out Test.

1 INTRODUO

O concreto armado, de grande utilizao na construo civil, um material compsito

formado pela interao entre o concreto e o ao. Para Leonhardt e Momming (1977,

p. 45), [...] o concreto armado deve suas boas caractersticas de material de

construo firme ligao por aderncia entre o concreto e as barras da armadura..

Scotton (2013, p. 16), menciona que [...] o compsito possui bom custo benefcio

quando comparado a outros materiais estruturais e, e quanto ao fator tcnico, possui

bom desempenho em relao resistncia mecnica. .

A ABNT NBR 6118 (2014) refere-se aos elementos de concreto armado como [...]

aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderncia entre concreto e

armadura, e nos quais no se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da

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materializao dessa aderncia. . Tavares et al (2014, p. 149) expressam que a [...]

aderncia responsvel pela ancoragem da armadura no concreto e, ainda, serve

para impedir o escorregamento dessa armadura nos segmentos entre fissuras,

limitando a abertura destas. . Arajo (2014, p. 1) afirma que [...] em virtude de sua

baixa resistncia trao, o concreto fissura na zona tracionada do elemento

estrutural. Desse momento em diante, os esforos de trao passam a ser absorvidos

pela armadura. . Desse modo, impedindo as runas bruscas das estruturas. Quanto

maior aderncia, maior a possibilidade de se obter maior nmero de fissuras com

menor abertura individual das mesmas, o que melhora as condies de proteo da

armadura. . (CASTRO, 2002, p. 6).

A aderncia na interface ao-concreto pode ocorrer por trs mecanismos: por adeso

superficial, por atrito e uma parcela dominante de aderncia mecnica. Porm, como

citam Oliveira e Jacintho (2012, p. 2), esta diviso [...] unicamente didtica, no

sendo possvel determinar-se cada componente isoladamente, devido

complexidade dos fenmenos envolvidos. .

Alguns autores, inclusive Arajo (2014), citam que as tenses de aderncia variam ao

longo da pea, entretanto, para efeito de projeto, considera-se um valor mdio. Castro

(2002) assegura que o conhecimento do comportamento da aderncia essencial

para um correto dimensionamento das ancoragens e emendas por transpasse, clculo

dos deslocamentos considerando a contribuio do concreto tracionado, controle de

fissuras e armadura mnima.

Segundo Negro e Pimentel (2012) e Arajo (2014), vrios fatores influenciam o

comportamento da aderncia ao-concreto, tais como: o tipo de configurao das

nervuras da barra, o dimetro da barra e o estado em que se encontra sua superfcie,

a disposio na hora do lanamento do concreto, a relao gua cimento, as

resistncias mecnicas do concreto, o adensamento, a idade de ruptura, entre outros.

Caetano (2008) afirma que, com o incremento da resistncia do concreto, a aderncia

favorecida, porm, tcnicas de confinamento devem ser empregadas para controlar

a tendncia de estes romperem de forma frgil, como em rupturas prematuras por

fendilhamento. A NBR 8953 (ABNT, 2015) classifica os concretos em grupos de

resistncia, o grupo I e o grupo II, podendo este ltimo ser designado de Concreto de

Alto Desempenho (CAD), ou seja, apresenta desempenho melhor do que os concretos

usuais pertencentes ao grupo I, cujo limite so os concretos com resistncia de

50MPa. Castro (2002, p. 2) alega que esse material [...] no s apresenta resistncia

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mais elevada que os concretos usuais, mas tambm, dentre outras caractersticas,

uma boa durabilidade e uma boa trabalhabilidade. .

Em situaes nas quais ocorrem variaes de temperatura, como o caso dos

incndios, o ao aquece mais rpido do que o concreto devido a sua maior

condutividade trmica, portanto, eles sofrem maior dilatao. As tenses de

aderncias so solicitadas e tentam impedir que o cobrimento arrebente

(LEONHARDT e MOMMING, 1977). Nestas situaes, a estrutura de concreto armado

sofre reduo de sua capacidade, entretanto, por critrios de segurana, necessrio

que ela tenha uma resistncia mnima para que o local possa ser evacuado e as

chamas extintas (SCOTTON, 2013). Segundo Silva (2009) e Lima (2005), em contato

com altas temperaturas, o concreto sofre alteraes qumicas e fsicas, em que ocorre

a desidratao da pasta de cimento e variaes volumtricas nos agregados,

ocasionando fissurao. Neste mbito, torna-se bastante pertinente estudar a

aderncia ao e concreto aps exposio a altas temperaturas. No que tange o

comportamento da aderncia em altas temperaturas, Castro (2002) postula que dois

modos de ruptura podem ser tradicionalmente considerados, sendo eles a ruptura por

arrancamento e a ruptura por fendilhamento.

Desta forma, o presente trabalho tem como principal objetivo avaliar os efeitos sofridos

pela aderncia entre o concreto de duas classes de resistncia e a armadura em ao

nervurado aps a exposio a diferentes nveis de temperatura. Como objetivos

especficos, se prope a anlise comparativa entre diferentes temperaturas para a

resistncia compresso e resistncia de aderncia por meio do mtodo Pull out Test

analisando diferentes grupos e idades de concreto, com o mesmo dimetro de

armadura.

2 MATERIAIS E MTODOS

Os ensaios foram realizados no Laboratrio de Materiais de Construo Civil,

Laboratrio Experimental de Estruturas e Laboratrio de Ensaios Mecnicos, situados

no IPARQUE (Parque Cientfico e Tecnolgico da Universidade do Extremo Sul

Catarinense), em Cricima (SC).

A matriz experimental contempla corpos de prova de concreto simples e concreto

armado. Os concretos utilizados possuem resistncia mdia compresso aos 28

dias de 30 MPa e 65 MPa, ou seja, grupo I e grupo II, respectivamente. Os traos

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foram definidos tendo como base as pesquisas de Scotton (2013) e Caetano (2008) e

esto apresentados na Tabela 01. Para a produo do concreto, foi empregado

cimento do tipo CP IV, marca Votorantim Cimentos. O agregado mido apresentou

mdulo de finura igual a 2,37, dimenso mxima caracterstica 2,4 mm e massa

especfica aparente 2,36g/cm. O agregado grado apresentou mdulo de finura igual

a 6,65, dimenso mxima caracterstica 19 mm e massa especfica aparente 3,00

g/cm. Utilizou-se gua originria da rede pblica de abastecimento de Cricima (SC)

e o aditivo superplastificante Tec-flow 7000 da marca Grace, com densidade de 1,075

- 1,115 g/cm. As armaduras utilizadas foram em ao nervurado de classe CA-50,

marca Gerdal, com dimetro de 12,5 mm e resistncia caracterstica de escoamento

de 500 MPa.

Tabela 01 Traos dos concretos

Concretos Trao

Cimento: Areia: Brita Relao a/c Aditivo Grupo

C30 1: 2,5: 3,5 (110,84: 277,10: 387,94) kg

0,51 60,4 kg

0% Grupo I

C65 1:1,34:2,16 (176,35: 2