OSVALDO FERREIRA DA SILVA

ESTUDO SOBRE A SUBSTITUIO DO AO LISO PELO BAMBUSA VULGARIS, COMO REFORO EM VIGAS DE CONCRETO, PARA O USO EM CONSTRUES RURAIS.

Dissertao

apresentada

ao

Centro

de

Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas, para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

Macei 2007

ii OSVALDO FERREIRA DA SILVA

ESTUDO SOBRE A SUBSTITUIO DO AO LISO PELO BAMBUSA VULGARIS, COMO REFORO EM VIGAS DE CONCRETO, PARA O USO EM CONSTRUES RURAIS.

Dissertao

apresentada

ao

Centro

de

Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas, para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

rea de concentrao: Estruturas Orientadora: Prof. Dr Aline da Silva Ramos Barboza

Macei 2007

iii

da Silva, Osvaldo Ferreira ESTUDO SOBRE A SUBSTITUIO DO AO LISO PELO BAMBUSA VULGARIS, COMO REFORO EM VIGAS DE CONCRETO, PARA O USO EM CONSTRUES RURAIS. Macei, 2007. 141p.

Dissertao (Mestrado) - Universidade Federal de Alagoas. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil. 1. Bambusa Vulgaris 2. Concreto 3. Resistncia 4. Reforo, Universidade Federal de Alagoas. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil.

iv

Dedico este trabalho aos meus pais Manoel e Josefa Ferreira da Silva (in memorian).

v

Agradecimentos

Agradeo a Deus, que me d foras para vencer todos os obstculos, mesmo aqueles que parecem intransponveis; Agradeo a minha esposa, Gilvnia, por ter estado sempre disposta a colaborar com este trabalho; A minha orientadora Prof. Dr. Aline da Silva Ramos Barboza, pela dedicao demonstrada, pelas crticas construtivas, pela reviso do texto e pelas palavras amiga incentivadora nas horas necessrias, que foram decisivas para elaborao e concluso desta dissertao; Ao Prof. Dr. Severino Pereira Cavalcanti Marques pela sua competncia e dedicao para com o curso de Engenharia Civil; Aos Professores da Ps-graduao pela competncia e profissionalismo; A todos os Colegas de Mestrado, pelo companheirismo, pela amizade, pelas brincadeiras nas reunies informais que nos fez relaxar; Aos funcionrios do NPT, INBAMBU e EAFS, pelo apoio indispensvel para o desenvolvimento da pesquisa.

vi

Sumrio

Lista de figuras Lista de tabelas Lista de smbolo Lista de Abreviaturas Resumo Abstract

xi xv xix xxiii xxiv xxv 1 1 2 2 3 4 4 4 5 7 10 12

CAPTULO 11.1 1.2 1.3 1.4 Aspectos Gerais Objetivo Geral Objetivos Especficos Justificativa

CAPTULO 2Reviso Bibliogrfica 2.1 2.2 Concreto Bambusa vulgaris Schard 2.2.1 2.3 Caractersticas dos colmos

Material concreto reforado com bambu 2.3.1 Principais recomendaes para o uso do bambu como reforo do concreto 2.3.2 Durabilidade

15 15 16 18

2.4 2.5

Caractersticas Fsicas do Bambusa vulgaris Caractersticas Mecnicas do Bambusa vulgaris 2.5.1 Resistncia trao caracterstica do Bambusa vulgaris

vii 2.5.2 Tenso Admissvel ou de calculo trao do Bambusa vulgaris 2.5.3 Deformao transversal admissvel para vigas de concreto com reforo de bambu 2.6 Aderncia 2.6.1 2.6.2 Tenso de aderncia de clculo do bambu-concreto Ancoragem das taliscas de bambu 19 21 25 26 26 26 29 32 32 34 34 35 39 41 19 19

CAPTULO 3Materiais e Mtodos 3.1 Materiais 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 Corte e aproveitamento do bambu Concreto Caracterizao das vigas usadas nos ensaios

Mtodos 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Determinao do teor de umidade e densidade Determinao da resistncia trao caracterstica Determinao do mdulo de elasticidade caracterstico Determinao da tenso de trao e deformao admissveis ou de clculo

3.3

Dimensionamento de vigas de concreto reforadas com ao 3.3.1 3.3.2 Flexo Cisalhamento Determinao da armadura transversal

42 42 49 51 53

3.4

Clculo das deformaes verticais das vigas 3.4.1 Vigas de seo transversal retangular de concreto reforado com ao liso

3.5

Abertura mxima de fissuras 3.5.1 Verificao de fissuras

56 57

viii 3.6

Caracterizao do ensaio para verificao experimental CAPTULO 4DIMENSIONAMENTO DE VIGAS DE CONCRETO COM REFORO DE BAMBU

58 59 59

4.1

Dimensionamento 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 Equaes para o dimensionamento Parmetros usados para o dimensionamento Clculo do mximo momento resistente da seo Dimensionamento de vigas de concreto com reforo de bambu para = 1%. 4.1.5 Dimensionamento de vigas de concreto com reforo de bambu para = 2%. 4.1.6 Dimensionamento de vigas de concreto com reforo de bambu para = 3%.

59 60 64 64 68

69

70

4.2

Cisalhamento - Clculo do reforo vertical 4.2.1 Dimensionamento do reforo vertical

72 73 75 76 76 77 81

4.3 4.4

Verificao do comprimento de ancoragem das taliscas de bambu Determinao da deformao das vigas reforadas com bambu 4.4.1 4.4.2 Consideraes de clculo Exemplo 2 Verificao da deformao vertical

4.5

Dimensionamento de vigas de concreto com reforo de bambu, em funo da deformao vertical admissvel 4.5.1. 4.5.2 Viga bi-apoiada Vigas em balano

83 83 84 86

4.6

Verificao de fissuras 4.6.1 Determinao da carga de ruptura

ix 4.7 Anlise comparativa entre vigas de concreto reforadas com ao liso e com reforo de bambu 86

CAPTULO 5RESULTADOS E DISCUSSES 5.1 Verificao Experimental 5.1.1 Procedimentos 5.1.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 Elaborao dos concretos usados

90 90 91 91 91 91 92 94 94 98 99 99 103 103 105 108 108 109 114 115

Preparao do ensaio Ensaio da viga 3

Resultados 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 Resultados tericos para viga 3 Resultado Experimental obtido para viga 3 Anlise dos resultados terico e experimental viga 3

Resultados tericos para a viga 2 = 2%Resultado experimental para viga 2 Anlise entre os resultados terico e experimental

Resultado terico para a viga 1 = 1% Resultado experimental para a viga 1Anlise entre os resultados terico e experimental

5.2.10 Resultado terico para a viga 3.1 = 3% 5.2.11 Resultado experimental para a viga 3.1 5.2.12 Anlise comparativa entre os resultados terico e

experimental para a viga 3.15.2.13 Resultado terico para a viga 4 5.2.14 Resultado experimental para a viga 4 5.2.15 Anlise entre os resultados terico e experimental 116 119 120

x 5.2.16 Comparao entre resultados experimentais das vigas 120

3.1 e 4CAPTULO 6 CONSIDERAES FINAIS E CONCLUSES 6.1 Tabelas de dimensionamento para uso prtico Referncias bibliogrficas Apndice 122 122 123 132 136

xi

Lista de FigurasFigura Figura Figura Figura Figura 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Viga bi apoiada (trajetria das tenses principais) Viga bi apoiada com reforo de bambu Planta de bambu completa Corte longitudinal do Bambusa vulgaris. Variao da frao volumtrica das fibras do colmo de bambu em funo da espessura das paredes Figura 2.6 Grfico mostrando a variao do percentual de fibras em funo da espessura do colmo de Bambusa Vulgaris Figura Figura Figura 2.7 2.8 2.9 Modelo dos diversos tipos de reforo de bambu Construo de galpes no Vietn Grfico representativo da distribuio normal ou de Gauss para probabilidade de 95% Figura 2.10 Curvas esquemticas tenso de aderncia x deslocamento e estgios da aderncia ao concreto Figura Figura 2.11 2.12 Talisca de bambu mergulhada em concreto Grfico mostrando o valor correspondente tenso de arrancamento para um deslocamento de 0,1mm Figura 3.1 Seo transversal do colmo de Bambusa vulgaris e a seo transversal padro das taliscas Figura 3.2 Detalhe da seo transversal da espessura total do Bambusa Vulgaris e da talisca usada Figura 3.3 Desenho dos corpos de prova para determinao do teor de umidade e da densidade Figura 3.4 Amostras para determinao do teor de umidade e da densidade Figura Figura 3.5 3.6 Perspectiva do corpo de prova Vista frontal do corpo de prova 28 28 28 28 27 27 22 23 20 10 11 18 9 5 5 6 8 9

xii Figura Figura Figura Figura Figura Figura 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Fotos dos corpos-de-prova (parte mediana com n) Talisca de bambu usada como reforo Fabricao dos estribos de bambu Detalhe do estribo de bambu para as vigas 1, 2 e 3 Armaes de bambu para as vigas 1, 2 e 3 Viga de concreto com reforo de bambu - = 1%, cortes transversal e longitudinal Figura 3.13 Viga de concreto com reforo de bambu - = 2%, cortes transversal e longitudinal Figura 3.14 Viga 3 e 3.1 Viga de concreto com reforo de bambu = 3%, cortes transversal e longitudinal Figura 3.15 Viga 4 Viga de concreto com reforo de ao - Corte transversal e longitudinal Figura Figura Figura Figura 3.16 3.17 3.18 3.19 Ensaios trao do bambu Detalhe do ensaio de trao Detalhe do rompimento do corpo-de-prova no n Grfico do ensaio Tenso x Deformao para uma vareta de bambu Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 4.1 4.2 4.3 Domnio de deformao Estado limite ltimo Distribuio de tenses no concreto armado Diagrama de tenses simplificado Curvatura de um elemento fletido Modelo de ensaio usado - ensaio de Stuttgart Caractersticas dos diagramas verificados nos ensaios Distribuio de tenses de viga de concreto reforada com bambu. Limites de dimensionamento para vigas de concreto com reforo de Bambusa vulgaris Determinao do valor de z - Para = 1%, z = d 0,4.x 67 63 42 43 44 51 58 58 60 36 36 37 39 34 33 33 29 30 30 31 31 33

xiii Figura Figura Figura 4.4 4.5 4.6 Determinao do valor de z - Para 1%