relatório final victor

UNIVERSIDADE DE SO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS

Relatrio Cientfico de Progresso

Iniciao Cientfica

Concretos convencionais confinados por Polmeros Reforados com Fibras

Aluno: Victor Raiz

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Carrazedo

So Carlos, Julho de 2013

3

Sumrio

1. INTRODUO ........................................................................................................................................ 9

2. OBJETIVOS .......................................................................................................................................... 11

3. REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................................................................... 11

3.1. CONFINAMENTO COM FRP ........................................................................................................... 11

3.2. EFEITO DO CONFINAMENTO EM PILARES CIRCULARES ...................................................................... 14

4. METODOLOGIA ............................................................................................................................... 15

4.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS ................................................................................................. 16

4.1.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................ 16

4.2. ESTUDO DE TRAO ....................................................................................................................... 17

4.2.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................... 17

5. RESULTADOS ....................................................................................................................................... 17

5.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS ................................................................................................. 17

5.1.1. COMPOSIO GRANULOMTRICA .......................................................................................... 17

5.1.2. MASSA ESPECFICA .............................................................................................................. 19

5.1.3. MASSA UNITRIA NO ESTADO SOLTO ..................................................................................... 21

5.1.4. MASSA UNITRIA NO ESTADO COMPACTADO .......................................................................... 22

5.2. ESTUDO DE TRAO ....................................................................................................................... 23

5.2.1. TEOR DE ARGAMASSA .......................................................................................................... 26

5.2.2. ENSAIOS ESTTICOS ............................................................................................................. 27

5.2.3. DIAGRAMA DE DOSAGEM ..................................................................................................... 27

5.2.3.1. LEI DE ABRAMS ................................................................................................................... 27

5.2.3.2. LEI DE LYSE ......................................................................................................................... 28

5.2.3.3. LEI DE MOLINARI ................................................................................................................. 29

6. ENSAIOS DEFINITIVOS .......................................................................................................................... 31

6.1. CONCRETO .................................................................................................................................. 31

6.1.1. CLASSE DE RESISTNCIA ....................................................................................................... 31

6.1.2. CONCRETAGEM ................................................................................................................... 32

6.1.3. CURA ................................................................................................................................. 33

6.1.4. PROPRIEDADES .................................................................................................................... 34

6.1.4.1. MDULO DE ELASTICIDADE .............................................................................................. 34

6.1.4.2. RESISTNCIA COMPRESSO ............................................................................................ 35

4

6.2. CORPOS DE PROVA ...................................................................................................................... 36

6.3. CAMISA DE REFORO E RESINA ..................................................................................................... 37

6.3.1. APLICAO ......................................................................................................................... 38

6.4. ENSAIO ESTTICO ........................................................................................................................ 40

6.4.1. INSTRUMENTAO............................................................................................................... 40

6.4.2. PROCEDIMENTO .................................................................................................................. 42

6.5. RESULTADOS ............................................................................................................................... 43

6.5.1. DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO DO CORPO DE PROVA NO CONFINADO ........................... 44

6.5.2. DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO DA FIBRA DE CARBONO .................................................. 45

6.5.3. DIGRAMA TENSO X DEFORMAO DA FIBRA DE VIDRO .......................................................... 48

6.6. COMPARAO COM MODELOS TERICOS .................................................................................... 49

7. REFERNCIA .................................................................................................................................... 52

5

ndice de Figuras

FIGURA 1 FIBRA DE VIDRO ..................................................................................................................................... 12

FIGURA 2 FIBRA DE CARBONO ............................................................................................................................... 13

FIGURA 3 DISTRIBUIO DA PRESSO LATERAL DE SEO QUADRADA E CIRCULAR. .......................................... 15

FIGURA 4 SECAGEM E ARMAZENAMENTO DOS MATERIAIS ................................................................................. 16

FIGURA 5 ENSAIO DE ABATIMENTO DE CONE (SLUMP) ........................................................................................ 25

FIGURA 6 BETONEIRA PLANETRIA ....................................................................................................................... 25

FIGURA 7 CORPO DE PROVA DE 100X200 ............................................................................................................. 26

FIGURA 8 LEI DE ABRAMS ...................................................................................................................................... 28

FIGURA 9 LEI DE LYSE ............................................................................................................................................. 29

FIGURA 10 LEI DE MOLINARI ................................................................................................................................. 30

FIGURA 11 BETONEIRA .......................................................................................................................................... 32

FIGURA 12 SLUMP ................................................................................................................................................. 33

FIGURA 13 CORPOS DE PROVAS MOLDADOS ........................................................................................................ 33

FIGURA 14 CMARA MIDA .................................................................................................................................. 34

FIGURA 15 CORPO DE PROVA INSTRUMENTADO E CONFINADO NAS EXTREMIDADES ........................................ 36

FIGURA 16 SEO TRANSVERSAL EM FUNO DO NMERO DE CAMADAS ........................................................ 37

FIGURA 17 CONFINAMENTO NAS EXTREMIDADES ............................................................................................... 37

FIGURA 18 SUPERFCIE DE CONCRETO COM RESINA ............................................................................................ 39

FIGURA 19 CORPO DE PROVA ENCAMISADO ........................................................................................................ 39

FIGURA 20 - EXTNSOMETROS ................................................................................................................................. 40

FIGURA 21 SUPERFCIE DA CAMISA LIXADA .......................................................................................................... 41

FIGURA 22 ESQUEMA DA INSTRUMENTAO ...................................................................................................... 41

FIGURA 23 CORPO DE PROVA INSTRUMENTADO.................................................................................................. 42

FIGURA 24 CORPO DE PROVA ROMPIDO .............................................................................................................. 43

FIGURA 25 NUMERAO DOS EXTENSMETROS ................................................................................................. 43

FIGURA 26 CORPO DE PROVA 100MM X 200MM; N=0 ......................................................................................... 44

FIGURA 27 CORPO DE PROVA 100MM X 200MM REFORADO COM CPRF; N=1 .................................................. 45


FIGURA 29 CORPO DE PROVA 50MM X 100MM REFORADO COM CPRF; N=2 .................................................... 46



FIGURA 32 CORPO DE PROVA 50MM X 100MM REFORADO COM CPRF; N=4 .................................................... 47

FIGURA 33 CORPO DE PROVA 100MM X 200MM REFORADO COM GPRF; N=1 ................................................. 48

FIGURA 34 CORPO DE PROVA 150MM X 300MM REFORADO COM GPRF; N=1 ................................................. 48

FIGURA 35 CORPO DE PROVA 50MM X 100MM REFORADO COM GPRF; N=2 ................................................... 49

FIGURA 36 CORPO DE PROVA 50MM X 100MM REFORADO COM GPRF; N=4 ................................................... 49

FIGURA 37 GRFICO FCC,TEO X FCC, EXP .............................................................................................................. 51

FIGURA 38 - GRFICO CC,TEO X CC, EXP............................................................................................................... 51

7

ndice de Tabelas

TABELA 1 - PROPRIEDADES DAS FIBRAS DE VIDRO E CARBONO (ADAPTADO DE ACI 440.2R-02)............................ 13

TABELA 2 ENSAIO DE GRANULOMETRIA DA AREIA ............................................................................................... 18

TABELA 3 - ENSAIO DE GRANULOMETRIA DA BRITA ................................................................................................ 19

TABELA 4 MASSA ESPECFICA DA AREIA ................................................................................................................ 20

TABELA 5 MASSA ESPECFICA BRITA ...................................................................................................................... 20

TABELA 6 MASSA UNITRIA NO ESTADO SOLTO DA AREIA ................................................................................... 21

TABELA 7 MASSA UNITRIA NO ESTADO SOLTO DA BRITA ................................................................................... 22

TABELA 8 MASSA UNITRIA NO ESTADO COMPACTO DA AREIA .......................................................................... 22

TABELA 9 MASSA UNITRIA NO ESTADO COMPACTO DA BRITA .......................................................................... 23

TABELA 10 ESTUDO DE TRAO PARA DETERMINAO DO TEOR DE ARGAMASSA IDEAL .................................... 26

TABELA 11 TRAOS COM SLICA ATIVA ................................................................................................................. 27

TABELA 12 RESISTNCIA AOS 28 DIAS ................................................................................................................... 27

TABELA 13 TRAO CONCRETO C40 ........................................................................................................................ 31

TABELA 14 PROPRIEDADES DO CONCRETO C40 .................................................................................................... 31

TABELA 15 MDULO DE ELASTICIDADE ................................................................................................................ 35

TABELA 16 RESISTNCIA A COMPRESSO CORPO DE PROVA DEFINITIVO ............................................................ 36

TABELA 17 PROPRIEDADES RESINA TRIEPOXI EMAPOXI ADESIVO ..................................................................... 38

TABELA 18 PROPRIEDADES DAS FIBRAS DE VIDRO E CARBONO ........................................................................... 38

TABELA 19 TAXA DE CARREGAMENTOS DOS ENSAIOS .......................................................................................... 42

TABELA 20 TAXA DE DESLOCAMENTO E DEFORMAO ....................................................................................... 44

TABELA 21 COMPARAO COM O MODELO TERICO DA ACI-440-R (2008)........................................................ 50

9

1. INTRODUO

Polmeros reforados com fibras so compsitos constitudos por uma matriz polimrica (epxi,

polister ou outras) e fibras com elevadas propriedades mecnicas (fibras de vidro, carbono ou

aramida). O uso de polmeros reforados com fibras (PRF) cresceu significativamente nas ltimas

dcadas em vista de propriedades especiais como elevada resistncia, elevado mdulo de

elasticidade, leveza, durabilidade frente corroso e melhor comportamento fadiga, se

comparado aos metais.

A indstria aeronutica utiliza estes materiais h muito tempo, de modo a melhorar o

desempenho das aeronaves com materiais mais leves e altamente resistentes. Na construo civil

estes materiais j so intensamente utilizados no mbito internacional. No Japo so aplicados em

grande escala para reforar pilares de pontes, edifcios e viadutos, por se tratar de uma regio com

constantes abalos ssmicos. H tambm um grande nmero de obras civis reforadas com estes

materiais na Europa e Estados Unidos. No Brasil seu uso j bastante difundido entre os

engenheiros civis, embora em algumas aplicaes a falta de conhecimento e tecnologia locais

dificultem sua implementao.

Este projeto voltado para o estudo dos PRFs na engenharia civil. Mais precisamente, no

comportamento de pilares de concreto confinados com camisas de PRF. Esta tcnica tem grande

potencial de aplicao no reforo de pilares especialmente quando so considerados concretos de

alta e ultra-alta resistncia encamisados com PRFs. A vantagem de se confinar o pilar

proporcionar o aumento da ductilidade, evitar a flambagem das armaduras longitudinais e

aumentar seu desempenho na flexo.

Algumas vantagens da aplicao dos PRFs no reforo de pilares de concreto armado em

comparao s tcnicas convencionais so o pequeno acrscimo da seo transversal do pilar,

rapidez de execuo e entrada em servio, durabilidade em ambientes corrosivos.

Sua capacidade de moldar-se facilmente, baixa massa especifica e a alta resistncia trao

torna-se atrativa para encamisar pilares. Dependendo das orientaes e dos tipos de fibras, pode-

se combin-las em camadas de maneira a alcanar resultados otimizados: fibras orientadas na

direo transversal contribuem para os efeitos de confinamento enquanto fibras na direo axial

10

contribuem diretamente na resistncia flexo. Se evitada a flambagem local das fibras, alguma

contribuio direta na resistncia compresso do pilar pode ser obtida.

Como j estudado anteriormente por SUDANO (2005) e CARRAZEDO (2005), as sees

retangulares e quadradas tem o efeito de confinamento reduzido, em vista das presses laterais

no serem uniformes ao longo da geometria da seo, prevalecendo uma concentrao de tenso

nos cantos da seo transversal. Neste projeto ser considerada seo circular, na qual se obtm

o maior efeito de confinamento visto que as presses laterais so iguais em toda a seo. As sees

circulares ocorrem com grande frequncia em pontes e outras estruturas de grande porte. Alm

disso, no caso de reforo de pilares de seo quadrada possvel transform-las em sees

reforadas circulares e sees retangulares em sees elpticas, obtendo grandes acrscimos de

resistncia e ductilidade.

Observa-se na literatura que a resistncia do concreto tem importante influncia sobre os

efeitos de confinamento. Alguns autores relatam que os efeitos de confinamento so menores em

concretos de alta resistncia, pois estes concretos so mais frgeis e, portanto apresentam menor

microfissurao e expanso lateral sob carregamento. Uma menor expanso lateral resulta em

menor efeito de confinamento passivo.

No entanto outros autores mostram que a utilizao de slica ativa, necessria para obteno

de concretos de alta resistncia, tem influncia importante sobre os efeitos de confinamento.

Alm disso, no caso de concretos de ultra-alta resistncia a eliminao dos agregados grados e a

incluso de fibras metlicas influenciam significativamente os diagramas tenso x deformao

destes materiais, portanto influenciam tambm o confinamento.

A utilizao de concreto de alta resistncia na construo de pilares cada vez mais frequente

e permite a melhor utilizao de espaos, pois as dimenses da seo transversal so menores. No

entanto, sabe-se que com o aumento da resistncia o concreto torna-se mais frgil. Por esse

motivo, o confinamento pode aumentar sua ductilidade e promover uma queda menos brusca da

resistncia.

O uso de PRFs no reforo de pilares cada vez mais crescente, apesar de os efeitos obtidos em

concretos de alta e ultra-alta resistncia ainda no terem sido quantificados adequadamente.

11

Portanto, esta pesquisa visa preencher uma lacuna no conhecimento avaliando os efeitos de

confinamento a partir dos diagramas tenso x deformao do concreto confinado.

2. OBJETIVOS

Este projeto visou estudar o comportamento do concreto encamisado com fibra de vidro (GFRP)

e fibra de carbono (CFRP). Foram feitos ensaios com corpos de prova de seo circular, envolvidos

com diferentes nmero de camadas. Os ensaios foram de compresso axial centrada, que visou

entender o comportamento da camisa de reforo sem flexo.

3. REVISO BIBLIOGRFICA

3.1. CONFINAMENTO COM FRP

O efeito de confinamento o fenmeno que ocorre quando se evita a expanso volumtrica

do elemento em questo, neste caso, a expanso volumtrica lateral de pilares circulares. Para

conseguir esse efeito, pesquisas conduzidas para este fim esto amplamente usando compsitos

combinados com fibras de carbono e vidro. Visto que suas propriedades resistivas e alm do baixo

peso especfico tornam-se atrativas para a construo civil. Destacam como materiais seguros e

prticos para implantao, uma vez que so flexveis, no conduz corrente eltrica, so altamente

resistentes corroso e tm propriedades termais controlveis.

O encamisamento feito de modo que o PRF envolva totalmente a rea lateral do pilar. O efeito

s alcanado quando se tem interao entre a camisa e o concreto. Desta forma, a fibra

reforada com uma resina a base de polmeros de modo a tornar-se apenas um elemento.

A orientao das fibras tambm importante para que ocorra o confinamento com sucesso. O

material utilizado para fazer reforo dispe as fibras apenas uma direo. As fibras so orientadas

nas direes ao longo da rea lateral do corpo de prova.

A fibra de vidro (figura 1) um material composto de aglomeraes de finos filamentos de

vidro que so rgidos e flexveis. Sua alta demanda permite o fcil acesso e baixo custo em relao

as outras fibras. Possui alta resistncia trao e flexo, alm de possibilitar a moldagem de peas

12

complexas, grandes ou pequenas, sem emendas e com grande valor funcional e esttico. Por essa

razo nos remete a uma simples soluo para encamisar pilares de concreto.

Figura 1 Fibra de vidro

Previamente conhecida na indstria aeronutica, a fibra de carbono (figura 2) foi introduzida

na construo civil para reforar estruturas. A composio pode variar conforme sua destinao,

mas basicamente um material filamentoso obtido por materiais compostos por carbono. Sua alta

resistncia conferida pela disposio de seus tomos e o alto teor de carbono. Essa fibra tem um

diferencial em relao a fibra de vidro a qual possuir maior modulo de elasticidade, que

diretamente proporcional a presso lateral. Propriedade que a deixa mais favorvel para

encamisar pilares de concreto.

13

Figura 2 Fibra de Carbono

Algumas desvantagens so apresentadas pelas PRFs, como a reduzida ductilidade devido ao

comportamento elstico-linear alm de apresentar colapso em altas temperaturas. Como no

mercado h vrios tipos de fibras que podem ser usadas como reforos de estruturas, devemos

saber que o uso no feito de maneira aleatria e h razes para que determinadas fibras possam

ser aplicadas. Assim evita-se o desperdcio e alm de otimizar o servio que vai de encontro com

a segurana da estrutura. Por esse motivo utilizam tcnicas diferentes para fibras que apresentam

propriedades distintas. Na tabela 1 apresenta as principais propriedades das fibras de carbono e

de vidro segundo a ACI 440.2R-02.

Fibra Carbono Vidro

Mdulo de Elasticidade (GPa) 220 240 69 - 72

Resistncia trao (Mpa) 2050 3790 1860 2680

Deformao na Ruptura 1,2 4,5

Densidade (g/cm) 1,5 1,6 1,2 2,1

Tabela 1 - Propriedades das fibras de vidro e carbono (Adaptado de ACI 440.2R-02)

O pilar de concreto quando submetido compresso axial centrada, naturalmente mostrar

uma expanso volumtrica lateral. Por esse motivo aplicaremos as fibras aliadas a resina epxi

para obter o efeito de confinamento. Este processo feito com a aplicao da resina epxi que

confere a propriedade de aderir o concreto ao compsito, aderir as camadas de fibras e

tambm para proteo da estrutura.

14

Autores sugerem diversas frmulas para determinar o efeito de confinamento. A presso lateral

calculada atravs da expresso:

=2

(3.0)

Sendo:

N o nmero de camadas de PRF aplicadas;

a espessura de cada camada e PRF aplicada;

o mdulo de elasticidade do PRF na direo de confinamento;

o dimetro do pilar;

Segundo a ACI-440 R (2008), temos um modelo atualizado para determinao da resistncia

de confinamento e suas deformaes.

=

= 3,3

= (1,50 + 12

(

)0,45

)

O coeficiente adotado como 0,95 a favor da segurana e o coeficiente est

relacionada a forma da seo transversal, seu valor para seo circular igual a um.

3.2. EFEITO DO CONFINAMENTO EM PILARES CIRCULARES

Alguns problemas esto associados ao reforo de pilares de concreto, que so as formas das

sees transversais. (SUDANO) 2005 estudou as diferentes formas de sees transversais de

pilares e seus efeitos de confinamento. Seus resultados revelam evidentemente que o coeficiente

de forma, influencia no efeito de confinamento de modo que quanto mais prximo da unidade

melhor o comportamento. De fato, esta influncia est relacionada com a distribuio da presso

de confinamento ao longo do permetro da seo. As sees quadradas apresentam uma

concentrao maior de presso nos cantos, uma das solues o arredondamento dos cantos. Em

15

vista de obter a uniformidade das presses, como descrito por (CARRAZEDO) 2005, a seo circular

que nos proporciona tal propriedade com maior efetividade no confinamento. A figura abaixo

ilustra como a presso distribuda a longo da seo. A parte hachurada (cinza) representa onde

h maiores concentrao de presso. Como descrito, a seo circular distribui uniformemente a

presso ao longo da superfcie lateral.

Figura 3 Distribuio da presso lateral de seo quadrada e circular.

4. METODOLOGIA

Reviso bibliogrfica: Visando a melhor compreenso dos fenmenos decorrentes na parte

prtica, foram realizados estudos tericos a respeito da dosagem do concreto, comportamento do

concreto quanto a suas resistncias, reforo de estruturas com PRF, confinamento de pilares de

concreto, normas tcnicas para confinar pilares.

Planejamento dos ensaios: Junto ao professor orientador e demais profissionais do

laboratrio, haver um planejamento em relao ao tamanho do corpo de prova, tipos de fibras,

quantidade de materiais e ensaios.

Estudo de trao: Como o projeto necessita de amostras de concreto com diferentes

resistncias, o estudo de trao ser feito com objetivo de conseguir a resistncia do corpo de prova

com maior preciso e economizar material, atravs da caracterizao de materiais e elaborao

da curva de ABRAMS.

Moldagem dos corpos-de-prova: Aps o estudo de trao sero moldados os corpos-de-

prova para o ensaio de compresso axial centrada

Ensaios de compresso axial centrada: Ensaios realizados no laboratrio que visam

determinar a resistncia mxima dos corpos-de-prova. Com esse ensaio obteremos os resultados

16

dos corpos-de-prova envolvidos com camadas diferentes de PRF e sem envolvimento nenhum

para efeito de comparao.

Anlise dos resultados: Com todos os resultados obtidos, sero realizados analises grficas

e estatsticas. Com base na reviso bibliogrfica e na parte pratica haver as comparaes e por

fim concluso da pesquisa.

4.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS

4.1.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foram feitas a caracterizao das propriedades fsicas da areia e da brita, segundo a Associao

de Normas Tcnicas Brasileira. Os materiais foram secados e armazenados a temperatura

ambiente conforme nas figuras 4 a e b. Em seguida foram feitos os ensaios de caracterizao,

que consistem basicamente na determinao da massa especfica, massa unitria e da

composio granulomtrica.

(a) (b)

Figura 4 Secagem e armazenamento dos materiais

17

4.2. ESTUDO DE TRAO

A classe que desejamos alcanar sua resistncias 40 MPa. Para atingir essas marcas

necessitamos fazer um estudo de trao para determinar a dosagem correta do concreto. Os

ensaios foram seguidos segundo o livro Manual de Dosagem e Controle do Concreto de Helene e

Terzian (1993)

4.2.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O estudo de trao tem como principal objetivo a obteno do teor ideal de argamassa () e em

seguida os parmetros necessrios para as leis de Lyse , de Abrams e a de Molinari .

O concreto no seu estado final importante possuir as quantidades de materiais bem

proporcionais aos espaos que iro ocupar. Os espaos vazios devem ser preenchidos e cuidando

para que no se utilize demais do cimento, deixando o processo custoso e evitando provveis

fissuraes. O teor ideal de argamassa vem de encontro com essa propriedade, uma vez que

atravs dele define-se a proporo dos materiais. Uma vez determinada o teor de argamassa, fixa

esse valor para obteno do trao e rico e do trao pobre.

5. RESULTADOS

5.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS

As caractersticas dos materiais que compe o concreto necessria em vista da grande

variabilidade dos agregados. Tendo controle sobre isso, pode-se alcanar uma pesquisa com dados

uniformes, para que futuramente viabilize comparaes.

5.1.1. COMPOSIO GRANULOMTRICA

Processo que visa definir a porcentagem em massa de uma determinada faixa de granulometria

em relao a massa total. Ensaio que determinado pelas normas NBR NM 248:2001 objetivam

determinar a dimenso mxima caracterstica de um agregado corresponde a abertura nominal,

18

em milmetros, da malha da peneira da srie normal ou intermediria, na qual o agregado

apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa; e

o mdulo de finura a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas

peneiras da srie normal, dividida por 100. Depois de obtidos os resultados, foram classificados os

agregados segundo a NBR 7211:2005.

Agregado mido

O ensaio constitui-se de trs amostras de 500g de areia, sendo peneiradas por diferentes

aberturas de peneira. Aps peneirado, o material retido em cada peneira foi pesado. O

procedimento foi repetido mais duas vezes e obteve-se a tabela abaixo:

Abertura das peneiras

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 % retida mdia

% retida mdia

acumulada Massa retida % Retida Massa retida % Retida Massa retida % Retida

4,75 mm 14,8 2,96 9,7 1,94 10,1 2,02 2,3 2,3

2,36 mm 12,3 2,46 10,7 2,14 13,7 2,74 2,4 4,7

1,18 mm 41,1 8,22 29,7 5,94 40,2 8,04 7,4 12,1

600 m 122,8 24,56 98,9 19,78 113,5 22,7 22,3 34,5

300 m 185,8 37,16 232 46,4 210,6 42,12 41,9 76,4

150 m 108,2 21,64 103,2 20,64 98,7 19,74 20,7 97,1

75 m 11,5 2,3 12,8 2,56 11,4 2,28 2,4 99,4

Fundo 1,9 0,38 2,4 0,48 1,5 0,3 0,4 99,8

Total 498,4 99,68 499,4 99,88 499,7 99,94 99,8 99,8

Perdido 1,6 0,32 0,6 0,12 0,3 0,06 0,2 0,2

Tabela 2 Ensaio de granulometria da areia

A dimenso mxima caracterstica da areia 2,36 mm e o mdulo de finura com valor de 2,27.

Esta areia caracterizada na zona tima segundo a norma.

19

Agregado grado

De mesmo modo, para a brita, foram peneiradas trs amostras de 5 kg e em seguida pesadas

cada peneira. A tabela abaixo contem os resultados experimentados.

Abertura das peneiras

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 % retida mdia

% retida mdia

acumulada Massa retida % Retida Massa retida % Retida Massa retida % Retida

19 mm 0 0 0 0 0 0 0,0 0,0

12,5 mm * 15,5 0,31 14,4 0,288 9,8 0,196 0,3 0,3

9,5 mm 16,6 0,332 10,2 0,204 7,6 0,152 0,2 0,5

6,3 mm * 2538,2 50,764 2621,7 52,434 2576,4 51,528 51,6 52,1

4,75 mm 1967,8 39,356 2000,2 40,004 1988,4 39,768 39,7 91,8

Fundo 451,2 9,024 337 6,74 402,6 8,052 7,9 99,7

Total 4989,3 99,786 4983,5 99,67 4984,8 99,696 99,7 99,7

Perdido 10,7 0,214 16,5 0,33 15,2 0,304 0,2 0,2

Tabela 3 - Ensaio de granulometria da brita

A dimenso mxima caracterstica da brita 9,5 mm. Essa brita classifica segundo a norma

como brita n 0.

5.1.2. MASSA ESPECFICA

Os ensaios de massa especfica foram realizados segundo a NBR NM 52:2002 e a NBR NM

53:2002. Sendo massa especfica a relao entre a massa de agregado seco e o seu volume,

excluindo os poros permeveis.

Agregado mido

Separa-se trs quantidades de 500g de areia, enche-se o frasco de Chapmam com gua at a

marca de 200ml. Em seguida coloca-se areia dentro do frasco e faz a leitura (L). A expresso para

clculo da massa especfica :

=500

200

20

Os valores obtidos com as leituras e seus respectivos resultados esto expressos na tabela

abaixo.

Amostra 1 2 3

L (cm) 387 389 390

(g/cm) 2,67 2,65 2,63

Tabela 4 Massa especfica da areia

Logo, a massa especfica ser a mdia dos trs valores obtidos.

= 2,65 /3

Agregado grado

A massa especfica da brita determinada de maneira semelhante. Com um cilindro graduado

preenchido com 500mL de gua coloca-se trs amostras de 500g de brita e se faz a leitura L no

cilindro. A massa especfica determinada pela equao abaixo.

=500

500

A tabela 6 contm as leituras e resultados calculados.

Amostra 1 2 3

L (cm) 680 678 680

(g/cm) 2,78 2,81 2,78

Tabela 5 Massa especfica brita

A massa especfica da brita a mdia das trs amostras.

= 2,79 /3

21

5.1.3. MASSA UNITRIA NO ESTADO SOLTO

A massa unitria e a relao entre a massa das partculas do agregado e o volume ocupado por

elas. Foram determinadas segundo a NBR NM 52:2003 e NBR NM 53:2002. Determinando a massa

do recipiente (mr) e seu volume (V), pesa-se a amostra de agregado mais o peso do recipiente

(mar) e substitui na expresso abaixo.

=

Agregado mido

Despeja-se livremente areia grossa em um recipiente de 3L. Quando transbordado, regulariza-

se a superfcie superior e pesa-se a amostra. Foram repetidas mais duas vezes o procedimento e

os valores obtidos esto na tabela abaixo.

Amostra 1 2 3

Mar (Kg) 7,209 7,229 7,254

Mr (Kg) 2,57 2,57 2,57

(kg/m) 1545,97 1552,63 1560,97

Tabela 6 Massa unitria no estado solto da areia

A massa unitria no estado solto da areia grossa a mdia das trs medidas.

= 1,55

3

Agregado grado

Do mesmo modo, despeja-se brita no interior de um recipiente de 10L. Em seguida

regularizada a superfcie e pesada a amostra. Com um nmero de trs amostras, temos os valores

obtidos expressos na tabela abaixo.

22

Amostra 1 2 3

Mar (Kg) 18,415 18,312 18,401

Mr (Kg) 3,82 3,82 3,82

(kg/m) 1459,54 1449,24 1458,14

Tabela 7 Massa unitria no estado solto da brita

A massa unitria no estado solto da brita nmero zero a mdia das trs amostras.

= 1,46 /3

5.1.4. MASSA UNITRIA NO ESTADO COMPACTADO

De maneira semelhante, a massa unitria no estado compactado representa a mesma medida

da massa unitria no estado solto, porm com o agregado compactado por 25 golpes de uma haste

metlica a cada tero em que o recipiente preenchido. Sua equao representada baixo.

=

Agregado mido

Em um recipiente de 3L, despejou-se areia e aps compactao e regularizao da superfcie,

pesaram-se as amostras e seus valores esto na tabela abaixo.

Amostra 1 2 3

Mar (Kg) 7,669 7,518 7,448

Mr (Kg) 2,57 2,57 2,57

(kg/m) 1699,30 1648,97 1625,63

Tabela 8 Massa unitria no estado compacto da areia

23

A massa unitria no estado compactado da areia a mdia das trs amostras.

= 1,66

3

Agregado grado

Foram despejados em um recipiente de 10 L brita e aps compactao e regularizao da

superfcie, pesaram-se as amostras e seus valores esto na tabela abaixo.

Amostra 1 2 3

Mar (Kg) 19,324 19,4 19,351

Mr (Kg) 3,82 3,82 3,82

(kg/m) 1550,44 1558,04 1553,14

Tabela 9 Massa unitria no estado compacto da brita

A massa unitria no estado compactado da brita a mdia das trs medidas.

= 1,55

3

5.2. ESTUDO DE TRAO

Para traarmos as curvas das dosagens dos materiais do concreto necessrio desenvolver trs

tipos de concreto. Varia-se a quantidade de agregado em funo do cimento, assim obtendo o

trao mdio, rico e pobre. Abaixo temos uma relao das frmulas e termos utilizados no estudo

de trao.

Teor de argamassa seca

= 1 + 1 +

= +

24

Onde:

a relao agregado mido/aglomerante em massa;

relao agregado grado/aglomerante em massa;

representa a relao agregados secos/aglomerante em massa;

o teor de argamassa seca;

Consumo de cimento por volume de concreto produzido

= 1000

1

+

+

+

Sendo:

C o consumo de cimento por metro cbico de concreto produzido (kg/m);

a massa especfica do cimento adotada como 3,10 kg/dm ;

a massa especfica do agregado mido (kg/m);

a massa especfica do agregado grado (kg/m);

a/c a relao entre a massa de gua e cimento;

O principal objetivo do estudo de trao fixar o teor de argamassa ideal e o valor do abatimento

de tronco de cone (figura 5). Esses valores so obtidos a partir de uma anlise experimental do

concreto atravs da NBR NM 67:1998. Verificando se a mistura apresenta poucos espaos vazios,

prossegue-se para o clculo dos outros traos.

25

Figura 5 Ensaio de abatimento de cone (Slump)

Importante destacar que a betoneira planetria (figura 6) foi usada para misturar todos os traos.

Assim todos os concretos produzidos esto submetidos a mesmas condies.

Figura 6 Betoneira planetria

Os corpos de prova utilizados foram de 100 mm x 200 mm. Nas figuras abaixo tm as frmas

que eram previamente untadas com leo e em seguida preenchidas com concreto. Os corpos de

provas so armazenados na cmara mida aps desenformar e somente retirados quando

testados.

26

Figura 7 Corpo de prova de 100x200

5.2.1. TEOR DE ARGAMASSA

Este trao feito de maneira diferente, uma vez que queremos determinar o teor de argamassa

ideal. Definimos um teor de argamassa inicial com um valor fixo de 30Kg de brita, tomamos como

52% o teor inicial, em seguida so feitas adies de agregados e aglomerante de forma

proporcional a alcanar o prximo valor inteiro do teor de argamassa. Na tabela abaixo esto

ilustrados os valores do ensaio.

Relaes Areia (kg) Cimento (kg) gua (L)

c a p a/c Total Adio Total Adio Total Adio

52% 1,00 1,86 2,64 0,28 21,14 1,09 11,37 0,24 3,18 0,18

53% 1,00 1,92 2,59 0,29 22,22 1,14 11,61 0,25 3,37 0,19

54% 1,00 1,97 2,53 0,30 23,36 1,19 11,86 0,26 3,56 0,20

55% 1,00 2,03 2,48 0,31 24,55 1,24 12,12 0,28 3,76 0,33

56% 1,00 2,08 2,42 0,33 25,79 1,30 12,40 0,29 4,09 0,35

57% 1,00 2,14 2,37 0,35 27,08 12,68 4,44

Tabela 10 Estudo de trao para determinao do teor de argamassa ideal

No ensaio foi constato experimentalmente que o melhor valor para o teor de argamassa foi de

57%. Apresentando bom preenchimento de vazios, consumo de cimento razovel e ensaio de

abatimento de tronco de cone (slump) de 70 mm. Sendo ento o trao final abaixo.

27

A tabela abaixo contm os traos ideal, pobre e rico com suas dosagens.

Trao (%) m gua secos

Slump Cimento Areia

Grossa Brita a/c

Ideal 57 4,5 0,09 70 mm 1,00 2,14 2,37 0,50

Rico 57 3,5 0,11 70 mm 1,00 1,57 1,94 0,40

Pobre 57 6,5 0,05 79 mm 1,00 3,28 3,23 0,51

Tabela 11 Traos com slica ativa

A relao gua cimento foi definida adicionando gua at atingir o slump desejado (70 mm).

5.2.2. ENSAIOS ESTTICOS

Os ensaios estticos a parte final do estudo de trao. Aplicando compresso centrada nos

corpos de prova, obtiveram-se os valores das mximas tenses. Abaixo temos uma tabela, que

mostra as resistncias alcanadas em funo de seus traos.

Trao Resistncia aos 28 dias (MPa)

Mdia (MPa) Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3

Ideal 44,20 45,83 35,43 41,82

Pobre 23,59 25,64 25,28 24,84

Rico 55,95 59,35 61,34 58,88

Tabela 12 Resistncia aos 28 dias

5.2.3. DIAGRAMA DE DOSAGEM

Atravs do diagrama de dosagem, determinamos com mais preciso os traos para alcanar

a resistncias necessria.

5.2.3.1. LEI DE ABRAMS

A lei de Abrams relaciona a resistncia alcanada pelo concreto com a relao gua cimento.

Esta relao dada pela equao:

28

=1

2/

Onde / representa a relao gua/cimento da dosagem do concreto, os coeficientes 1 e

2 so constantes empricas e a resistncia do concreto. Para cada idade, h um coeficiente

diferente e por essa razo traamos o diagrama de 28 dias e determinamos os coeficientes.

Figura 8 Lei de Abrams

5.2.3.2. LEI DE LYSE

A lei de Lyse uma funo linear entre a relao gua/cimento e a relao de agregados

secos, dada pela frmula:

= 3 + 4. /

Sabendo que representa a relao agregados secos/cimento, as constantes 3 e 4 so

determinadas empiricamente.

30

35

40

45

50

55

60

65

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55

Res

ist

nci

a a

Co

mp

ress

o (

MP

a)

Relao a/c (kg/kg)

29

Figura 9 Lei de Lyse

Os coeficientes para este trao ficam:

3 = 0,5

4 = 10

5.2.3.3. LEI DE MOLINARI

A lei de Molinari relaciona o consumo de cimento C com a relao agregado/cimento (),

atravs das equaes:

=1000

5 + 6.

5 = 6. 5,0

=1000

3(

1

+

1

+

1

)

6 =100

0,3(

1

1

)

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55Tr

ao

un

itr

io (

1:m

)

Relao a/c (kg/kg)

30

Onde:

o consumo de cimento por metro cbico de concreto do trao rico (kg/m);

o consumo de cimento por metro cbico de concreto do trao pobre (kg/m);

o consumo de cimento por metro cbico de concreto do trao ideal (kg/m);

Substituindo os respectivos consumos, obtemos os valores das constantes e o diagrama de

Molinari.

5 = 0,4057

6 = 0,7609

Logo,

=1000

0,4057 + 0,7609.

Figura 10 Lei de Molinari

0

2

4

6

8

10

12

01002003004005006007008009001000

Tra

o u

nit

rio

(1

:m)

Consumo de algomerante (kg/m)

31

6. ENSAIOS DEFINITIVOS

A segunda etapa deste projeto consiste nos ensaios definitivos dos corpos de provas

encamisados.

6.1. CONCRETO

O estudo do confinamento do concreto s possvel conhecendo-se as propriedades de todo o

material. Por essa razo, neste projeto fixou-se uma classe de resistncia para experimentar o

elemento. Alm de considerarmos o concreto feito sem aditivos, ps reativos e slica ativa.

6.1.1. CLASSE DE RESISTNCIA

A classe de resistncia para este projeto ser a C40, devido as previses tericas observar

ganhos considerveis em relao a resistncia. Alm da possibilidade de comparao com outros

resultados expostos por anteriormente por outros autores.

Aps o estudo de trao, podemos escolher as relaes que melhor se encaixam esta

resistncia. Pela lei de Abrams, Lyse e Molinari definiu-se a dosagem do concreto C40. Abaixo na

tabela est o trao utilizado para esta srie de ensaios.

Cimento Areia Brita gua 1,00 3,09 3,08 0,51

Tabela 13 Trao concreto C40

Outras caractersticas essenciais para a dosagem esto na tabela abaixo

Teor de Argamassa Relao gua/Secos Consumo de Cimento 57% 7% 318,10 kg/m

Tabela 14 Propriedades do concreto C40

No estudo de trao tambm foi fixado um ensaio de abatimento de tronco de 70 mm.

32

6.1.2. CONCRETAGEM

A concretagem de forma similar ao estudo de trao foi feita com uma betoneira com capacidade

de 100 litros com o eixo de rotao horizontal. O volume concreto foi cerca de 70 litros, o que

corresponde a 70% da capacidade da betoneira. Desta forma a betoneira misturou de forma

efetiva o concreto, deixando mais homogneo possvel.

Figura 11 Betoneira

A preparao da superfcie da betoneira foi feita com um trao 1:2:3, formado pelo mesmo

cimento, areia e brita respectivamente.

A areia e a brita so colocadas primeiramente dentro da misturadora de forma a homogeneizar

os materiais. Em seguida foi colocado o cimento e a gua gradativamente adicionada. O tempo de

concretagem variou de 20 25 minutos misturando o concreto.

O ensaio de abatimento de tronco (slump) deu aproximadamente 67 mm (figura 12). Resultado

dentro do esperado e de acordo com as condies impostas no estudo de trao.

33

Figura 12 Slump

Aps o ensaio de abatimento de tronco, so preenchidos os corpos de prova e colocados em

uma mesa vibratria de modo a adensar o concreto.

Figura 13 Corpos de provas moldados

6.1.3. CURA

A cura dos corpos de prova foi controlada pela cmara mida do Laboratrio do Departamento

de Engenharia de Estruturas (figura 14). Os corpos de provas so mantidos saturados de modo a

no se perder a relao gua cimento ao longo do tempo.

34

Figura 14 Cmara mida

O tempo de cura do concreto um processo longo, uma vez que seu ganho de resistncia

continua durante sua vida til. No entanto a resistncia aumenta de forma considervel em seus

primeiros dias e em seguida tende a se tornar quase constante como exemplificado no grfico

abaixo.

Foram medidas as propriedades do concreto para 3, 7, 14 e 28 dias de cura. Os ensaios

definitivos tiveram aproximadamente 111 dias de cura.

6.1.4. PROPRIEDADES

Para que os ensaios de confinamento dos corpos de prova ocorresse de maneira satisfatria,

foi necessrio assegurar as propriedades do concreto. As mais importante para este projeto so o

mdulo de elasticidade e a resistncia compresso.

6.1.4.1. MDULO DE ELASTICIDADE

Comumente vemos o mdulo de elasticidade sendo determinado por ensaios estticos.

Todavia neste trabalho foi usado o equipamento acstico. Basicamente consiste em um

microfone que capta a frequncia do corpo de prova quando submetido a uma excitao

35

(uma pequena martelada). O microfone ligado a um computador e um software interpreta

os sinais e assim obtemos o mdulo de elasticidade.

No entanto o mdulo de elasticidade de interesse o esttico, para encontrar foi

necessrio compatibiliza-lo com a equao adaptada de MALHOTRA et al. (2004).

EsEd

= 0,368 + 1,263 105 Es (MPa)

Na tabela abaixo temos os resultados para os mdulos de elasticidade.

Corpo de Prova

Dinmico (MPa) Esttico (MPa)

Flexo Longitudinal Flexo Longitudinal

1 33,00 33,57 12,13 12,35

2 33,21 33,08 12,21 12,16

3 34,00 33,68 12,51 12,38

Tabela 15 Mdulo de elasticidade

Logo, as mdias alcanadas pelos trs corpos de prova foram 90,78 MPa para o

longitudinal e 90,66 MPa para o de flexo.

6.1.4.2. RESISTNCIA COMPRESSO

A resistncia a compresso foi determinada pelo rompimento dos corpo de prova em uma

mquina universal de ensaios instron. Os corpos de prova foram previamente retificados, de

modo a obter uma superfcie lisa para os ensaios.

Devido a alguns problemas ocorridos em ensaios anteriores, optou-se por confinar as

extremidades dos corpos de prova com fibra de carbono.

O critrio para a largura usado foi a dcima parte da altura do corpo de prova. Assim evitou-se

a ruptura prematura em vista da concentrao de tenses localizadas.

36

Figura 15 Corpo de prova instrumentado e confinado nas extremidades

Estes corpos de prova forma testados com aproximadamente 110 dias de idade. Os

resultados esto expressos abaixo.

Corpo de Prova Fora Mxima (kN) Tenso Mxima (MPa)

1 294,88 37,55

2 301,43 38,38

Tabela 16 Resistncia a compresso corpo de prova definitivo

Portanto a resistncia mdia de 37,96 MPa.

6.2. CORPOS DE PROVA

Este projeto ir avaliar os diferentes nveis de confinamento para diversos nmeros de

camadas. Por previses tericas, seria necessrio foras extremamente elevadas para o

rompimento de corpos de prova 150 mm por 300 mm (padro brasileiro). Alm dessas foras

ultrapassarem as capacidades mximas das mquinas do laboratrio.

Diante disso, uma lista de ensaio foi determinada segundo o nmero de voltas que o tecido

envolve o corpo de prova. Por essa razo foram necessrios os modelos 50 mm x 100mm, 100

mm x 200 mm e 150 mm x 300 mm em alguns casos. Observa-se que todos respeitam a

proporo 1:2.

37

6.3. CAMISA DE REFORO E RESINA

Os corpos de prova foram encamisados com as fibras de vidro e de carbono com diferentes

camadas. Para que a camisa solidarize o carregamento necessrio uma sobreposio de 10

cm. A figura abaixo ilustra a seo transversal do corpo de prova aps a aplicao de n camadas.

Figura 16 Seo transversal em funo do nmero de camadas

No sentido de manter todos os corpos de prova nas mesmas condies, foram feitas camisas

de reforo para confinar as extremidades dos cilindros. Da mesma maneira que os corpos de

prova sem camisa de reforo, envolveu as pontas dos corpos de prova com uma tira da fibra

correspondente. O comprimento varia para dar uma volta completa mais a sobreposio (10

cm) e a altura igual a dcima parte da altura do cilindro (figura 17).

Figura 17 Confinamento nas extremidades

38

As caractersticas segundo o fabricante da resina e das fibras esto listados na tabela abaixo.

Massa especfica 1,31kg/m

Dosagem A:B 01:0,45

Pot-life (5 kg) 90 min (15C)

30 min (35C)

Resist6encia trao 30 Mpa (7 dias)

Mdulo de elasticidade trao 3,8 Gpa (7 dias)

Tabela 17 Propriedades Resina TRIEPOXI EMAPOXI ADESIVO

Fibra Carbono Vidro

Mdulo de Elasticidade (GPa) 220 69 - 72

Resistncia trao (Mpa) 3500 1860 2680

Deformao na Ruptura (%) 1,4 4,5

Densidade (g/cm) 2,55 1,2 2,1

Espessura efetiva (mm) 0,14 0,17

Tabela 18 Propriedades das fibras de vidro e carbono

6.3.1. APLICAO

Primeiro necessrio misturar a resina com o catalisador na proporo 1:0,45, em seguida

bater por cerca de 3 minutos at atingir a consistncia e a homogeneidade necessria.

Na superfcie lateral de concreto aplicada demos da resina, com um consumo mdio de 1

kg/m. Da mesma forma feita para a superfcie da fibra, porm com um consumo mdio de 0,75

kg/ m.

39

Figura 18 Superfcie de concreto com resina

As fibras so previamente cortadas nas dimenses para cada situao e envolvidas

manualmente. Para todos os casos foi tomado cuidado para expulsar os vazios forando a

superfcie com um rolo. Na figura abaixo pode-se observar o aspecto final de um corpo de prova

reforado.

Figura 19 Corpo de prova Encamisado

O processo de cura da resina se inicia com cerca de uma hora e termina com

aproximadamente vinte e quatro horas.

40

6.4. ENSAIO ESTTICO

Os ensaios estticos consiste em romper os corpos de provas com compresso centrada.

Primeiramente foram devidamente instrumentados e em seguida ensaiados em uma mquina

universal de ensaios.

6.4.1. INSTRUMENTAO

A medio das deformaes foram feitas com extensometros de 3 mm colados na camisa de

reforo.

Figura 20 - Extnsometros

No momento da aplicao da resina na camisa de reforo, deixa-se um pequeno excesso nas

laterais. Esse regio lixada at obter uma superfcie plana. E seguida cola-se os extensometros

nesses locais.

41

Figura 21 Superfcie da camisa lixada

A instrumentao foi feita de modo a medir as deformaes longitudinais e transversais do

elemento. Tomou-se o cuidado para que os extensmetro no ficassem nas regies de

sobreposio. Por essa razo os locais instrumentados foram perpendicular ao final da linha da

fibra. A figura abaixo ilustra o esquema de instrumentao.

Figura 22 Esquema da instrumentao

Para que durante o ensaio no fossem danificados os extnsometros, foram colados

rabichos feitos com fio. A intrumentao completa do corpo de prova pode ser vista abaixo.

42

Figura 23 Corpo de prova instrumentado

6.4.2. PROCEDIMENTO

O ensaio conduzido segundo uma taxa de deslocamento do pisto da mquina. Porm o

interesse era controlar a taxa de deformao das amostras. A soluo para isto foi determinar

a taxa de deslocamento do pisto em funo da taxa de deformao de interesse. Na tabela

contm as taxas de deslocamento do pisto e as respectivas deformaes

CP Taxa (mm/s)

50x100 5 103

100x200 1 102

150x300 1,5 102

Tabela 19 Taxa de carregamentos dos ensaios

O experimento conduzido at que a camisa de reforo rompa.

43

Figura 24 Corpo de prova Rompido

6.5. RESULTADOS

Os resultados desta pesquisa so apresentados em forma de digrama de tenso x

deformao e comparao com os modelos tericos. Assim pode-se comparar o trabalho feito

com outros autores.

No sentido de facilitar a comparao foram identificados os corpos de prova numerando

conforme o tipo de confinamento.

Para os diagramas de tenso x deformao usada uma padro de nomenclatura para os

extensmetros, que foram instalados diametralmente opostos. Na figura abaixo mostra-se

como so dispostos os nmeros dos extensmetros.

Figura 25 Numerao dos Extensmetros

44

Os extensmetros impares representam a deformao lateral do corpo de prova e os pares

as axiais.

Os ensaios so normalmente controlados pela taxa de deslocamento do pisto. Porm era

necessrio controlar pela taxa de deformao. Portanto compatibilizou a taxa de deformao

com a taxa de deslocamento do pisto. Para as diferentes dimenses de corpos de prova

ficaram as seguintes taxas:

Dimetro Taxa de deslocamento do pisto (mm/s)

50 mm 5 103

100 mm 1 102

150 mm 1,5 102

Tabela 20 Taxa de deslocamento e deformao

6.5.1. DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO DO CORPO DE PROVA NO

CONFINADO

Este ensaio j foi representado anteriormente, no entanto o diagrama de tenso x

deformao no foram mostrados Abaixo esta o diagrama de tenso x deformao para corpos

de prova no confinado.

0

20

40

-2500 0 2500 5000 7500 10000 12500lateral

CP01

E1

E2

E3

E4

CP02

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial

Figura 26 Corpo de prova 100mm x 200mm; n=0

45

6.5.2. DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO DA FIBRA DE CARBONO

O comportamento do diagrama de tenso x deformao bi-linear, devido ao

comportamento da camisa frente ao carregamento. Abaixo contm os diagramas para a srie

encamisa com fibra de carbono.

0

20

40

60

-20000 -10000 0 10000lateral

CP03

E1

E2

E3

E4

CP04

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial

Figura 27 Corpo de prova 100mm x 200mm reforado com CPRF; n=1

0

20

40

-10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000lateral

CP05

E1

E2

E3

E4

CP06

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


46

0

20

40

60

80

100

120

140

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000lateral

CP07

E1

E2

E3

E4

CP08

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


0

20

40

60

80

100

-15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000

lateral

CP09

E1

E2

E3

E4

CP10

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


47

0

20

40

60

-15000 -10000 -5000 0 5000 10000

lateral

CP11

E1

E2

E3

E4

CP12

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


0

60

120

180

240

-30000 -20000 -10000 0 10000 20000

lateral

CP13

E1

E2

E3

E4

CP14

E1

E2

E3

E4

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


48

6.5.3. DIGRAMA TENSO X DEFORMAO DA FIBRA DE VIDRO

Para a fibra de vidro, o comportamento do diagrama de tenso x deformao tambm bi-

linear. Observa-se nas figuras abaixo os grficos dos corpos de prova encamisados com fibra de

vidro. Uma particularidade esta no ganho de ductilidade neste tipo de camisa de reforo

0

20

40

-5000 0 5000 10000 15000

lateral

ECP151

ECP152

ECP153

ECP154

ECP161

ECP162

ECP163

ECP164

Deformao

Tenso (

MPa)

axial

Figura 33 Corpo de prova 100mm x 200mm reforado com GPRF; n=1

0

15

30

-20000 -10000 0 100000

15

30

lateral

ECP171

ECP172

ECP173

ECP174

ECP181

ECP182

ECP183

ECP184

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


49

0

20

40

60

80

100

-30000 -20000 -10000 0 10000 20000

lateral

ECP191

ECP192

ECP193

ECP194

ECP201

ECP202

ECP203

ECP204

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


0

40

80

120

160

-30000 -20000 -10000 0 10000 20000

lateral

ECP211

ECP212

ECP213

ECP214

ECP221

ECP222

ECP223

ECP224

Deformao

Tenso (

MPa)

axial


6.6. COMPARAO COM MODELOS TERICOS

Os resultados experimentais foram comparados com o modelo terico

apresentado em ACI 440 R (2008). A tabela abaixo apresenta as tenses e

50

deformaes alcanadas experimentalmente e terica com suas respectivas

relaes.

CP D(mm) Type n fcc,exp (MPa)

fcc,teo (MPa)

fcc,teo/fcc,exp cc,teo ( %0)

cc,exp ( %0)

cc,exp/cc,teo

1 100 - 0 - - - - - -

2 100 - 0 - - - - - -

3 100 CFRP 1 66,19 30,860 0,466 24,009 20,706 0,862

4 100 CFRP 1 57,65 30,860 0,535 24,009 18,975 0,790

5 150 CFRP 1 43,02 20,573 0,478 18,708 5,539 0,296

6 150 CFRP 1 43,59 20,573 0,472 18,708 9,454 0,505

7 50 CFRP 2 130,22 123,440 0,948 58,451 20,570 0,352

8 50 CFRP 2 118,28 123,440 1,044 58,451 9,174 0,157

9 100 CFRP 2 88,46 61,720 0,698 37,168 14,360 0,386

10 100 CFRP 2 90,02 61,720 0,686 37,168 9,559 0,257

11 150 CFRP 2 58,27 41,147 0,706 28,734 16,535 0,575

12 150 CFRP 2 66,35 41,147 0,620 28,734 5,047 0,176

13 50 CFRP 4 243,31 246,879 1,015 93,644 29,370 0,314

14 50 CFRP 4 256,73 246,879 0,962 93,644 28,374 0,303

15 100 GFRP 1 39,84 10,534 0,264 11,734 5,905 0,482

16 100 GFRP 1 38,43 10,534 0,274 11,734 8,156 0,695

17 150 GFRP 1 36,25 7,022 0,194 9,217 8,187 0,888

18 150 GFRP 1 36,50 7,022 0,192 9,217 4,589 0,498

19 50 GFRP 2 89,60 42,134 0,470 27,536 22,478 0,816

20 50 GFRP 2 84,75 42,134 0,497 27,536 22,708 0,825

21 50 GFRP 4 156,73 84,269 0,538 43,069 30,063 0,698

22 50 GFRP 4 142,25 84,269 0,592 43,069 28,425 0,660

Tabela 21 Comparao com o modelo terico da ACI-440-R (2008)

Para evidenciar o quanto o modelo terico se aproxima do prtico, foram plotados grficos

relacionando o modelo terico com o resultado experimental. Compara-se os pontos plotados

com uma reta 45, quanto mais prximo os pontos estiverem da reta, mais preciso o modelo.

O primeiro (figura 37) tem a resistncia do concreto confinado plotadas a experimental no eixo

das abscissas e a terica nas ordenadas. A deformao terica e experimental esto

representadas na figura 38.

51

0 100 200 300

0

100

200

300

fcc,te

o (

MP

a)

fcc,exp (MPa)

Figura 37 Grfico fcc,teo x fcc, exp

0 40 80

0

40

80

cc,

teo (

%0)

cc, exp (%0)

Figura 38 - Grfico cc,teo x cc, exp

A resistncia de confinamento como mostrada no grfico adapta-se bem ao modelo, porm

a deformao diverge da reta.

52

Os resultados ainda no so conclusivos, por essa razo esta pesquisa continuar no mbito

de obter resultados mais refinados. Alm de contemplar concretos de resistncias maiores, o

estudo revelar o nvel de confinamento destes elementos estruturais.

7. REFERNCIA

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 440.2R-08 Guide for the design and construction of externally

bonded FRP systems for strengthening concrete structures. Detroit, 2008.

CARRAZEDO, R. (2002). Mecanismos de confinamento e suas implicaes no reforo de pilares de concreto

por encamisamento com compsito de fibras de carbono. Dissertao de Mestrado. EESC/USP, So Carlos,

2002.

CARRAZEDO, R. (2005). Mecanismos de confinamento de pilares de concreto encamisados com polmeros

reforados com fibras submetidos flexo-compresso. Tese de doutorado. EESC/USP, So Carlos, 2005.

LAM, L., TENG, J. G. (2003). Design-oriented stressstrain model for FRP-confined concrete.

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SUDANO, A.L. (2010). Desenvolvimento de estratgias hbridas de reforo de pilares de concreto armado

por encamisamento com compsitos de alto desempenho. Tese de doutorado. EESC/USP, So Carlos, 2010.

XIAO, Y. AND WU, H. (2000). Behavior and Modeling of Confined High-Strength Concrete. Journal

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relatório final victor

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