concreto armado reforado com fibras sob cargas de impacto para a ...

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  • MINISTRIO DA DEFESA

    EXRCITO BRASILEIRO

    DEPARTAMENTO DE CINCIA E TECNOLOGIA

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES

    CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

    CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS DE IMPACTO

    PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

    Rio de Janeiro

    2012

  • 1

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

    CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS

    DE IMPACTO PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de

    Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto

    Militar de Engenharia, como requisito parcial para a

    obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia

    de Transportes.

    Orientadores: Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc. e

    Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc.

    Rio de Janeiro

    2012

  • 2

    c2012

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    Praa General Tibrcio, 80 Praia Vermelha.

    Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270

    Este exemplar de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poder inclu-

    lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer

    forma de arquivamento.

    permitida a meno, reproduo parcial ou integral e a transmisso entre

    bibliotecas deste trabalho, sem modificao de seu texto, em qualquer meio que

    esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadmica, comentrios e citaes,

    desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referncia bibliogrfica

    completa.

    Os conceitos expressos neste trabalho so de responsabilidade do autor e dos

    orientadores.

    625.7 Magalhes Junior, Francisco Lopes de

    M188c Concreto armado reforado com fibras sob cargas de impacto para a

    segurana de vias pblicas / Francisco Lopes de Magalhes Junior;

    orientado por Luiz Antonio Vieira Carneiro, Carlos Alexandre Bastos de

    Vasconcellos Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012.

    159 f.: il.

    Dissertao (mestrado). Instituto Militar de Engenharia. Rio de

    Janeiro, 2012. 1. Engenharia de Transportes. 2. Concreto armado. 3. Impacto

    balstico. 4. Fibras de ao. I. Carneiro, Luiz Antonio Vieira. II. Vasconcellos, Carlos Alexandre Bastos. III. Ttulo. IV. Instituto Militar de Engenharia.

    CDD 625.7

  • 3

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    CAP FRANCISCO LOPES DE MAGALHES JUNIOR

    CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS SOB CARGAS

    DE IMPACTO PARA A SEGURANA DE VIAS PBLICAS

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de

    Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a

    obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia de Transportes.

    Orientadores: Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc.

    Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc.

    Aprovada em 27 de julho de 2012 pela Banca Examinadora:

    _____________________________________________________________ Prof. Luiz Antonio Vieira Carneiro, D.Sc. do IME

    _____________________________________________________________ Prof. Carlos Alexandre Bastos de Vasconcellos, D.Sc. do IME

    _____________________________________________________________ Prof. Maria Elizabeth da Nbrega, D.Sc. da UERJ

    _____________________________________________________________ Prof. Giuseppe Barbosa Guimares, Ph.D. da PUC/RJ

    _____________________________________________________________ Prof. Alaelson Vieira Gomes, D.Sc. do IME

    Rio de Janeiro

    2012

  • 4

    AGRADECIMENTOS

    A Deus pela vida e pela oportunidade de estar nesse mundo aprendendo a cada

    dia mais.

    A minha esposa Lenise pelo companheirismo, apoio e cumplicidade durante

    todos os obstculos da vida e da carreira.

    A minha sogra Mrcia e ao meu sogro Ferlin pelo carinho e apoio nos momentos

    de dificuldades durante o trabalho.

    Aos meus orientadores Prof Dsc Carneiro e Prof Dsc Vasconcellos pelas

    orientaes e conselhos durante todas as fases de desenvolvimento do mestrado.

    Aos companheiros do CAEx (TC Gatti, Maj Malizia, ST Czar, 1 Sgt Lima, 2

    Sgt Marcelo Alves, 3 Sgt Santiago, 3 Sgt Machado e 3 Sgt Paiva) pelo apoio

    durante os interminveis ensaios na linha de tiro.

    Aos tcnicos do laboratrio de concreto do IME (3 Sgt Mauro e Vanderley) pelo

    apoio durante a confeco dos corpos de prova e ensaios de caracterizao dos

    materiais.

    Ao Sr. Eng. Rodrigo Menegaz Mller, Supervisor de Assessoria Tcnica/RJ da

    Holcim Brasil S.A., pela doao do cimento utilizado neste trabalho.

    A Sr. Carlos Rafael Vieira Guimares do Departamento de Solues Ambientais

    da Maccaferri Amrica Latina, pelo fornecimento das fibras de ao utilizadas neste

    trabalho.

    A FAPERJ pelo apoio financeiro para realizao da pesquisa.

    A todos os professores do IME pelo ensinamento.

    Ao IME e ao Exrcito Brasileiro por proporcionar todas as condies para a

    concluso do mestrado.

  • 5

    SUMRIO LISTA DE ILUSTRAES............................................................................................9

    LISTA DE TABELAS...................................................................................................13

    LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS ................................................................16

    LISTA DE SIGLAS......................................................................................................18

    1 INTRODUO ............................................................................................ 21

    2 REVISO BIBLIOGRFICA ....................................................................... 26

    2.1 Breve Resumo Sobre Blindagem ................................................................ 26

    2.2 Conceitos Balsticos .................................................................................... 29

    2.3 Munio ....................................................................................................... 30

    2.3.1 Propelente ................................................................................................... 31

    2.3.2 Espoleta ....................................................................................................... 32

    2.3.3 Estojo ........................................................................................................... 33

    2.3.4 Projteis ....................................................................................................... 33

    2.3.5 Calibre ......................................................................................................... 34

    2.3.6 Calibres Utilizados ....................................................................................... 34

    2.3.6.1 Calibre 9 mm ................................................................................................ 34

    2.3.6.2 Calibre 7,62 mm ........................................................................................... 35

    2.3.6.3 Calibre 0.50 pol ............................................................................................ 36

    2.4 Efeitos de Cargas de Impacto Sobre o Concreto ........................................ 36

    2.5 Reforo de Estuturas de Concreto Contra Impactos Balsticos ................... 39

    2.5.1 Fibras de Ao ............................................................................................... 40

    2.5.2 Fibras de Carbono ....................................................................................... 40

    2.5.3 Fibras de Vidro............................................................................................. 40

    2.6 Modelos de Previso do Comprimento de Penetrao................................ 41

    2.6.1 Mtodo PETRY MODIFICADO .................................................................... 41

    2.6.2 Mtodo UKAEA ............................................................................................ 42

    2.6.3 Mtodo WHIFFEN ........................................................................................ 43

    2.6.4 Mtodo ACE ................................................................................................ 43

    2.6.5 Mtodo HALDAR ......................................................................................... 44

    2.6.6 Mtodo ADELI e AMIN ................................................................................. 45

  • 6

    2.6.7 Mtodo NDRC MODIFICADO ...................................................................... 45

    2.6.8 Mtodo AMMANN e WHITNEY.................................................................... 46

    2.6.9 Mtodo BRL MODIFICADA ......................................................................... 46

    2.7 Estudos Existentes Sobre Cargas de Impacto em Concreto ....................... 48

    2.7.1 FORRESTAL et al. (1996) ........................................................................... 48

    2.7.2 FREW et al. (1998) ...................................................................................... 50

    2.7.3 LUO et al. (2000) ......................................................................................... 52

    2.7.4 SONG et al. (2005) ...................................................................................... 55

    2.7.5 ZHANG et al. (2005) .................................................................................... 57

    2.7.6 VOSSOUGHI et al. (2007) ........................................................................... 63

    2.7.7 DANCYGIER et al. (2007) ........................................................................... 66

    2.7.8 MOHAMED et al. (2009) .............................................................................. 69

    2.7.9 SOBRAL (2011) ........................................................................................... 72

    3 PROGRAMA EXPERIMENTAL .................................................................. 75

    3.1 Introduo .................................................................................................... 75

    3.2 Ensaios Executados .................................................................................... 76

    3.2.1 Nomenclatura Adotada para as Placas ........................................................ 76

    3.3 Materiais Utilizados...................................................................................... 79

    3.3.1 Concreto ...................................................................................................... 79

    3.3.2 Barras de Ao .............................................................................................. 82

    3.3.3 Fibras de Ao ............................................................................................... 84

    3.3.4 Fibras de Carbono ....................................................................................... 85

    3.3.5 Fibras de Vidro............................................................................................. 86

    3.3.6 Resina de Imprimao ................................................................................. 87

    3.3.7 Resina Epxi ................................................................................................ 88

    3.3.8 Compsito de Resina e Fibras de Carbono ................................................. 89

    3.3.9 Compsito de Resina e Fibras de Vidro ...................................................... 89

    3.4 Execuo das Placas .................................................................................. 90

    3.5 Aplicao do Reforo de Resina e Fibras .................................................... 95

    3.6 Ensaios Balsticos ....................................................................................... 98

    3.6.1 Projteis Empregados ................................................................................ 104

    3.7 Ensaios de Trao Uniaxial nos Compsitos ............................................ 105

  • 7

    3.7.1 Ensaio de Trao CFRP ............................................................................ 105

    3.7.2 Ensaio de Trao GFRP ............................................................................ 106

    4 RESULTADOS DOS ENSAIOS ................................................................ 109

    4.1 Resistncia do Concreto Compresso ................................................... 109

    4.2 Mdulo de Elasticidade do Concreto ......................................................... 112

    4.3 Resultados Ensaios Compsito de Resina e Fibras de Vidro .................... 115

    4.4 Resultados Ensaios Compsito de Resina e Fibras de Carbono .............. 115

    4.5 Variao de Massa das Placas de Concreto ............................................. 116

    4.6 Danos nas Faces Anterior e Posterior ....................................................... 119

    4.7 Comprimento de Penetrao e Estilhaamento ........................................ 123

    4.8 Descrio das Placas Aps o Ensaio ........................................................ 128

    5 ANLISE DOS RESULTADOS ................................................................ 135

    5.1 Introduo .................................................................................................. 135

    5.2 Resistncia do Concreto Compresso ................................................... 135

    5.3 Mdulo de Elasticidade Longitudinal do Concreto ..................................... 135

    5.4 Variao de Massa das Placas de Concreto ............................................. 136

    5.5 Danos nas Faces Anterior e Posterior ....................................................... 138

    5.6 Comprimento de Penetrao ..................................................................... 141

    5.6.1 PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007) ........................... 142

    5.6.2 UKAEA apud LI et al. (2005) ...................................................................... 143

    5.6.3 WHIFFEN apud LI et al. (2005) ................................................................. 144

    5.6.4 Mtodo ACE apud VOSSOUGHI et al. (2007) ........................................... 145

    5.6.5 HALDAR apud VOSSOUGHI et al. (2007) ................................................. 146

    5.6.6 ADELI e AMIN apud LI et al. (2005) ........................................................... 147

    5.6.7 Mtodo NDRC MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007) ................ 147

    5.6.8 AMMANN e WHITNEY apud LI et al. (2005) ............................................. 148

    5.6.9 Mtodo BRL MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007) ................... 149

    5.6.10 Consideraes Gerais ............................................................................... 150

    5.7 Comprimento de Estilhaamento ............................................................... 153

    6 CONCLUSES E SUGESTES PARA FUTUROS TRABALHOS .......... 154

  • 8

    7 REFERNCIA BIBLIOGRFICA .............................................................. 157

  • 9

    LISTA DE ILUSTRAES

    FIG. 1.1 Aps tiroteio na Linha Vermelha, polcia busca infratores fugitivos...........22

    FIG. 1.2 Barreira acstica da Linha Vermelha alvo de tiros.................................... 23

    FIG. 1.3 Atirador entra em escola em Realengo, mata alunos e se suicida. ........... 24

    FIG. 2.1 Fuzil AR-15. ................................................................................................. 28

    FIG. 2.2 FAL e Parafal. .............................................................................................. 28

    FIG. 2.3 Aramas por nveis de proteo. ................................................................... 28

    FIG. 2.4 Trajetria do projtil dentro do cano. ........................................................... 29

    FIG. 2.5 Projtil aps sair da arma com ao dos gases. ......................................... 29

    FIG. 2.6 Viagem de projtil ao alvo. .......................................................................... 30

    FIG. 2.7 Projtil aps interagir com seu alvo. ............................................................ 30

    FIG. 2.8 Partes de um cartucho. ................................................................................ 31

    FIG. 2.9 Plvora. ....................................................................................................... 31

    FIG. 2.10 Diversos tipos de espoletas. ...................................................................... 32

    FIG. 2.11 Espoletas retiradas do estojo. ................................................................... 32

    FIG. 2.12 Estojos diversos. ........................................................................................ 33

    FIG. 2.13 Projtil em deslocamento. ......................................................................... 33

    FIG. 2.14 Projteis. .................................................................................................... 34

    FIG. 2.15 Projteis 9 mm. .......................................................................................... 35

    FIG. 2.16 Cartuchos 7,62 mm. .................................................................................. 35

    FIG. 2.17 Munio comum de 0.50 pol. ..................................................................... 36

    FIG. 2.18 Penetrao e destacamento no concreto. ................................................. 37

    FIG. 2.19 Perfurao, destacamento e estilhaamento no concreto. ........................ 38

    FIG. 2.20 Penetrao, destacamento e estilhaamento no concreto. ....................... 38

    FIG. 2.21 Estilhaamento por puno no concreto. ................................................... 39

    FIG. 2.22 Curva fc versus Kp. ..................................................................................... 42

    FIG. 2.23 Velocidade projtil versus Penetrao no concreto. .................................. 52

    FIG. 2.24 Blocos ensaiados por LUO et al. (2000). ................................................... 54

    FIG. 2.25 Distribuio de frequncia dos ensaios por SONG et al. (2000). .............. 56

    FIG. 2.26 Croqui do ensaio de impacto. .................................................................... 57

    FIG. 2.27 Efeito da resistncia do concreto compresso no comprimento de

    penetrao dos corpos de prova de concreto ensaiados por ZHANG et al. (2005). .. 60

  • 10

    FIG. 2.28 Aspecto ps-ensaio balstico dos corpos de prova .................................... 61

    FIG. 2.29 Efeito da velocidade de impacto no comprimento de penetrao dos

    concretos NCF90 ensaiados por ZHANG et al. (2005). ............................................. 62

    FIG. 2.30 Corpo de prova aps impacto. ................................................................... 63

    FIG. 2.31 Armadura interna das placas de concreto. ................................................ 67

    FIG. 2.32 Placa de concreto reforada com a malha de ao. .................................... 70

    FIG. 2.33 Seo transversal das placas SC1 e SW1-2. ............................................ 71

    FIG. 2.34 Fibras de ao empregadas no experimento. ............................................. 72

    FIG. 3.1 Adio e aditivo ao concreto. ....................................................................... 80

    FIG. 3.2 Confeco das placas e corpos de prova cilndricos. .................................. 81

    FIG. 3.3 Prensa Amster de 5000 kN de capacidade do IME. .................................... 81

    FIG. 3.4 Instrumentao dos corpos de prova cilndricos. ......................................... 82

    FIG. 3.5 Detalhamento das armaduras de ao. ......................................................... 83

    FIG. 3.6 Formas com barras de ao para concretagem. ........................................... 84

    FIG. 3.7 Geometria da fibra FF1. ............................................................................... 85

    FIG. 3.8 Conjunto de fibras de Ao FF1. ................................................................... 85

    FIG. 3.9 Rolo de folha unidirecional de fibras de carbono. ........................................ 86

    FIG. 3.10 Rolo de tecido de fibra de vidro ................................................................. 86

    FIG. 3.11 Componentes A e B da resina de imprimao. ......................................... 88

    FIG. 3.12 Componentes A e B da resina epxi. ........................................................ 89

    FIG. 3.13 Betoneira de 320 l de capacidade. ............................................................ 90

    FIG. 3.14 Formas de madeira de 30 cm x 30 cm de diferentes espessuras.............. 91

    FIG. 3.15 Material pesado para concretagem. .......................................................... 91

    FIG. 3.16 Sequncia de execuo do concreto do trabalho. ..................................... 92

    FIG. 3.17 Sequncia de execuo do concreto com fibras. ...................................... 93

    FIG. 3. 18 Concreto pronto. ....................................................................................... 93

    FIG. 3.19 Equipamentos utilizados no adensamento do concreto. ............................ 94

    FIG. 3.20 Corpos de prova recm-moldados com plstico na superfcie. ................. 94

    FIG. 3.21 Placas de concreto aps a desforma. ........................................................ 95

    FIG. 3.22 Etapas de execuo do sistema de reforo estrutural nas placas. ............ 96

    FIG. 3.23 Etapas para a execuo da 2 camada do reforo. ................................... 97

    FIG. 3.24 Placas reforadas com compsitos. .......................................................... 97

    FIG. 3.25 Tnel aberto e equipamentos para o ensaio balstico. ............................ 100

  • 11

    FIG. 3.26 Mira sendo feita no tnel fechado. ........................................................... 101

    FIG. 3.27 Canos e culatras. ..................................................................................... 101

    FIG. 3.28 Provetes de tiro utilizados. ....................................................................... 102

    FIG. 3.29 Barreira tica. .......................................................................................... 103

    FIG. 3.30 Prtico de ao. ......................................................................................... 103

    FIG. 3.31 Grampos tipo "c". ..................................................................................... 103

    FIG. 3.32 Tcnico do CAEx colocando plvora no estojo. ...................................... 104

    FIG. 3.33 Ensaio de trao uniaxial de corpos de prova de CFRP. ........................ 105

    FIG. 3.34 Prensa de 1000 kN de capacidade utilizada no ensaio de trao uniaxial

    dos compsitos de reforo. ...................................................................................... 106

    FIG. 3.35 Prensa de 1000 kN de capacidade utilizada no ensaio de trao uniaxial

    GFRP. ..................................................................................................................... 107

    FIG. 3.36 Ensaio de trao uniaxial de corpos de prova de GFRP. ........................ 108

    FIG. 4.1 Determinao dos comprimentos dos semi-eixos da elipse. ..................... 119

    FIG. 4.2 Comportamento placas de concreto. ......................................................... 124

    FIG. 4.3 Aspecto da placa de concreto CS70-38,1-FA80 aps impacto de projtil de

    9 mm de calibre. ...................................................................................................... 124

    FIG. 4.4 Aspecto da placa de concreto CA70-38,1-FA80-FV2 aps impacto balstico

    de 7,62 mm de calibre. ............................................................................................ 124

    FIG. 4.5 Aspecto da placa de concreto CS70-50,8-FA80-FC2 aps impacto balstico

    de projtil de 7,62 mm de calibre. ............................................................................ 125

    FIG. 4.6 Aspecto da placa de concreto CA70-125,0-FA80 aps impacto balstico de

    projtil de 0.50 pol de calibre. .................................................................................. 125

    FIG. 4.7 Placas de 38,1 mm. ................................................................................... 129

    FIG. 4.8 Placas de 50,8 mm. ................................................................................... 130

    FIG. 4.9 Placa CA70-50,8-FA80-FC2. ..................................................................... 131

    FIG. 4.10 Placas de 70,0 mm. ................................................................................. 131

    FIG. 4.11 Placas de 100,0 mm. ............................................................................... 132

    FIG. 4.12 Placas de 125,0 mm, tiro 0.50 pol. .......................................................... 133

    FIG. 4.13 Placas 150,0 mm. .................................................................................... 134

    FIG. 5.1 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 9 mm. ................... 139

    FIG. 5.2 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 7,62 mm. .............. 140

    FIG. 5.3 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 0.50 pol mm. ........ 141

  • 12

    FIG. 5.4 Valores de xp experimental e terico segundo PETRY MODIFICADO apud

    VOSSOUGHI et al. (2007). ...................................................................................... 143

    FIG. 5.5 Valores de xp experimental e terico segundo UKAEA apud LI et al.

    (2005)..... ................................................................................................................. 144

    FIG. 5.6 Valores de xp experimental e terico segundo WHIFFEN apud LI et al.

    (2005). ..................................................................................................................... 145

    FIG. 5.7 Valores de xp experimental e terico segundo ACE apud VOSSOUGHI et al.

    (2007). ..................................................................................................................... 146

    FIG. 5.8 Valores de xp experimental e terico segundo HALDAR apud VOSSOUGHI

    et al. (2007). ............................................................................................................ 147

    FIG. 5.9 Valores de xp experimental e terico segundo NDRC MODIFICADO apud

    VOSSOUGHI et al. (2007). ...................................................................................... 148

    FIG. 5.10 Valores de xp experimental e terico segundo AMMANN e WHITNEY apud

    LI et al. (2005). ........................................................................................................ 149

    FIG. 5.11 Valores de xp experimental e terico segundo BRL MODIFICADO apud

    VOSSOUGHI et al. (2007). ...................................................................................... 150

    FIG. 5.12 Valores de xp experimental relativo ao calibre do projtil em funo da

    velocidade de impacto do projtil. ........................................................................... 152

    FIG. 5.13 Valores de xp experimental relativo espessura da placa em funo da

    velocidade de impacto do projtil. ........................................................................... 152

  • 13

    LISTA DE TABELAS

    TAB. 2.1 Nvel de proteo do sistema de blindagem quanto ao impacto. ............... 27

    TAB. 2.2 Formulaes existentes para previso do comprimento de penetrao. .... 47

    TAB. 2.3 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 30 cm e 13,5 MPa. .......... 48

    TAB. 2.4 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 48 cm e 19,5 MPa. .......... 49

    TAB. 2.5 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 41 cm e 21,6 MPa. .......... 49

    TAB. 2.6 Resultados dos alvos cilndricos de concreto 51 cm e 62,8 MPa. .............. 50

    TAB. 2.7 Resultados dos alvos cilndricos de concreto 91 cm e 51,0 MPa. .............. 50

    TAB. 2.8 Dados de penetrao de projteis com dimetro de 20,3 mm. .................. 51

    TAB. 2.9 Dados de penetrao de projteis com dimetro de 30,5 mm. .................. 52

    TAB. 2.10 Trao das misturas utilizadas. .................................................................. 53

    TAB. 2.11 Resultados dos impactos nos blocos de concreto. ................................... 55

    TAB. 2.12 Composio dos concretos. ..................................................................... 58

    TAB. 2.13 Efeito da resistncia compresso na penetrao e no dimetro da

    cratera. ...................................................................................................................... 59

    TAB. 2.14 Efeito da fibra de ao na penetrao e no dimetro da cratera. ............... 59

    TAB. 2.15 Efeito da temperatura de cura na penetrao e no dimetro da cratera. .. 60

    TAB. 2.16 Resultado do experimento. ....................................................................... 65

    TAB. 2.17 Resultado do experimento. ....................................................................... 68

    TAB. 2.18 Descrio das placas ensaiadas. ............................................................. 70

    TAB. 2.19 Resultados de comprimento de penetrao nas placas ensaiadas. ......... 71

    TAB. 2.20 Concretos grupo de 30 MPa. .................................................................... 73

    TAB. 2.21 Concretos grupo de 70 MPa. .................................................................... 74

    TAB. 2.22 Concretos grupo de 90 MPa. .................................................................... 74

    TAB. 3.1 Resumo dos corpos de prova confeccionados. .......................................... 76

    TAB. 3.2 Placas de concreto simples ensaiadas. ...................................................... 77

    TAB. 3.3 Placas de concreto armado ensaiadas. ...................................................... 78

    TAB. 3.4 Composio do concreto dos corpos de prova (fc = 70 MPa). .................... 79

    TAB. 3.5 Distribuio das barras por espessura de placa. ........................................ 82

    TAB. 3.6 Especificaes nominais das barras de ao. .............................................. 83

    TAB. 3.7 - Especificaes do fabricante das fibra de ao Wirand FF1. ..................... 84

    TAB. 3.8 Especificaes da folha unidirecional de fibras de carbono da RheoSet. ... 86

  • 14

    TAB. 3.9 Especificaes do tecido bidirecional de fibras de vidro. ............................ 87

    TAB. 3.10 Especificaes da resina de imprimao. ................................................. 87

    TAB. 3.11 Especificaes da resina epxi................................................................. 88

    TAB. 3.12 Placas impactadas com 9 mm. ................................................................. 98

    TAB. 3.13 Placas impactadas com 7,62 mm. ............................................................ 99

    TAB. 3.14 Placas impactadas com 0.50 pol. ........................................................... 100

    TAB. 3.15 Caractersticas do projteis utilizados. ................................................... 104

    TAB. 4.1 Resultados de fc concretos sem fibras de ao. ........................................ 109

    TAB. 4.2 Resultados de fc concretos com fibras de ao. ........................................ 110

    TAB. 4.3 Resultados do Ec concretos sem fibras de ao. ....................................... 112

    TAB. 4.4 Resultados do Ec concretos com fibras de ao. ....................................... 113

    TAB. 4.5 Propriedades do compsito de resina e fibras de vidro. ........................... 115

    TAB. 4.6 Propriedades do compsito de resina e fibras de carbono. ...................... 116

    TAB. 4.7 Variao percentual de massa nas placas de 38,1 mm. .......................... 116

    TAB. 4.8 Variao percentual de massa nas placas de 50,8 mm. .......................... 117

    TAB. 4.9 Variao percentual de massa nas placas de 70,0 mm. .......................... 117

    TAB. 4.10 Variao percentual de massa nas placas de 100,0 mm. ...................... 118

    TAB. 4.11 Variao percentual de massa nas placas de 125,0 mm. ...................... 118

    TAB. 4.12 Variao percentual de massa nas placas de 150,0 mm. ...................... 119

    TAB. 4.13 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 38,1 mm. ............... 120

    TAB. 4.14 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 50,8 mm. ............... 120

    TAB. 4.15 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 70,0 mm. ............... 121

    TAB. 4.16 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 100,0 mm. ............. 122

    TAB. 4.17 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 125,0 mm. ............. 122

    TAB. 4.18 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 150,0 mm. ............. 123

    TAB. 4.19 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 38,1 mm. .... 125

    TAB. 4.20 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 50,8 mm. .... 126

    TAB. 4.21 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 70,0 mm. .... 127

    TAB. 4.22 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 100,0 mm. .. 127

    TAB. 4.23 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 125,0 mm. .. 128

    TAB. 4.24 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 150,0 mm. .. 128

    TAB. 5.1 Comprimento de penetrao mdio nas placas. ...................................... 142

    TAB. 5.2 Valores de razo (xp terico/xp experimental) mdia dos modelos. ..................... 151

  • 15

    TAB. 5.3 Valores de comprimento de estilhaamento (xe). ..................................... 153

  • 16

    LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS

    ABREVIATURAS

    AAR Argamassa de alta resistncia.

    a/c Fator gua-cimento.

    ARI Alta resistncia inicial.

    CA Concreto armado.

    CAR Concreto de alta resistncia.

    CFRP Carbon Fiber Reinforced Polymer.

    CP Cimento Portland.

    CS Concreto simples.

    d Dimetro do projtil.

    Dmax Dimenso mxima do agregado grado.

    Ec Mdulo de elasticidade do concreto.

    Eci Mdulo de deformao tangente inicial do concreto.

    FA Fibra de ao.

    FAL Fuzil automtico leve.

    fc Resistncia compresso do concreto.

    FC Fibra de carbono.

    FV Fibra de vidro.

    G Parmetro adimensional.

    GFRP Glass Fiber Reinforced Polymer.

    he Espessura para que no ocorra perfurao.

    hs Espessura para que no ocorra estilhaamento.

    I Parmetro adimensional.

    Kp Coeficiente dependente da resistncia compresso do concreto.

    m Massa do projtil.

    N Fator de ponta do projtil.

    t Espessura da placa de concreto.

    v Velocidade do projtil.

    Vi Velocidade inicial do projtil.

    Vr Velocidade residual do projtil aps a perfurao.

    xp Comprimento de penetrao.

    xp exp/d Comprimento de penetrao experimental relativo bitola do projtil.

    xp exp/t Comprimento de penetrao experimental relativo espessura da placa.

    xp, med Comprimento de penetrao mdio.

    xe Comprimento de estilhaamento.

  • 17

    SIMBOLOS

    s Taxa geomtrica de armadura.

    Densidade do material.

    m Perda percentual de massa.

    Bitola da barra de ao.

  • 18

    LISTA DE SIGLAS

    ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas.

    ACE Army Corps of Engineers.

    BRL Ballistic Research Laboratory.

    CAEx Centro de Avaliao do Exrcito.

    FAPERJ Fundo de Amparo Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro.

    IME Instituto Militar de Engenharia.

    NDRC National Defense Research Committee.

    UKAEA United Kingdom Atomic Energy.

  • 19

    RESUMO

    Este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento de concretos simples ou armado submetidos a cargas de impacto de projteis e verificar sua viabilidade de emprego em vias pblicas como barreiras de proteo. Para tal, elaborou-se um programa experimental que contemplou ensaios balsticos em 110 placas quadradas de 30 cm de dimenso de concretos de resistncia mdia compresso de 70 MPa com diferentes composies e espessuras. Os parmetros que foram variados neste programa experimental foram a espessura das placas (38,1 mm, 50,8 mm, 70,0 mm, 100,0 mm, 125,0 mm e 150,0 mm), o calibre (7,62 mm, 9 mm e 0.50 pol) e a velocidade de impacto dos projteis (v = 419,7 m/s a 906,7 m/s), a taxa de armadura interna de barras de ao (0% ou cerca de 1,35%), a quantidade das fibras de ao (0 kg/m3 ou 80 kg/m3), o nmero de camadas (0, 1 ou 2) e o tipo de fibras (vidro ou carbono) do compsito de reforo. Todas as placas foram submetidas a apenas um tiro prximo da sua regio central, com ngulo de impacto igual a 90o.

    Concluiu-se que, sob o impacto a altas velocidades de projteis com calibres utilizados neste trabalho, o concreto armado com fibras de ao e reforado com compsito de resina e fibras de carbono ou de vidro pode resistir perfurao ou ao estilhaamento, o que o torna uma boa alternativa para o uso em barreiras de proteo em vias pblicas.

  • 20

    ABSTRACT

    This work aimed to study the behavior of plain or reinforced concrete impacted by projectiles and verify its viability for using on public roads as protection barriers. To this end, it was conducted an experimental program which included ballistic tests on 110 (one hundred and ten) 30 cm square concrete plates with average compressive strength of 70 MPa and with different mix and thicknesses. The variables were the thickness of the plates (38.1 mm, 50.8 mm, 70.0 mm, 100.0 mm, 125.0 mm to 150.0 mm), the caliber (7,62 mm, 9 mm or 0.50 inch) and the impact velocity of the projectile (v = 419,7 m/s to 906,7 m/s), the amount of internal reinforcement steel bar (0% or about 1.35 %), the amount of steel fibers (0 kg/m3 to 80 kg/m3), the number of layers (0, 1 or 2) and the type of fibers (glass or carbon) of the composite. All plates were subjected to a single shot near its central region with an 90 angle of impact.

    It was concluded that, under the impact of high speed projectiles, the steel fiber reinforced concrete strengthened with carbon or glass fiber reinforced polymer can resist perforation or scabbing, which makes it a good alternative to the use in protective barriers on public roads.

  • 21

    1 INTRODUO

    A indstria da construo civil utiliza constantemente o concreto como material

    empregado para diversos fins devido facilidade com que elementos estruturais

    podem ser executados, numa variedade de formas e tamanhos, alm de possuir um

    bom desempenho estrutural e durabilidade.

    Na rea de infra-estrutura de transporte, o concreto tem uma participao muito

    marcante, quer seja como revestimento, obras de arte corrente (meio-fio, sarjetas,

    bueiros, caixas de passagem e dispositivos de drenagem em geral), obras de arte

    especiais (pontes, passarelas, tneis, viadutos e pontilhes), defensas de concreto,

    guaritas de segurana, instalaes de apoio ou dispositivos de segurana s vias.

    Assim o seu estudo aprofundado justifica-se no que se refere ao seu emprego em

    tais obras de infra-estrutura.

    Durante a sua vida til, qualquer estrutura de concreto empregada em infra-

    estrutura de transportes est sujeita a cargas de impacto, que podem ser oriundas

    de coliso de veculos, impactos ou quedas de cargas iadas ou impactos balsticos

    (tiro de armas de baixo calibre). Esta realidade bastante verificada nos grandes

    centros. Devido a isso, h a necessidade de estudar e avaliar a resistncia do

    concreto a tais carregamentos.

    Dentro da limitao que cada material apresenta, o concreto possui grande

    resistncia compresso e baixa resistncia trao, sendo necessria a adio de

    outros materiais na sua composio para garantir uma maior resistncia e atender,

    alm da funo estrutural, a de segurana e proteo nas vias pblicas.

    Alm da funo de segurana, o reforo do concreto contribui para sua

    durabilidade, pois o reforo diminui a necessidade de reparos constantes nas

    estruturas que so ocasionadas por possveis carregamentos de impactos que

    deterioram as estruturas das vias e diminuem a sua vida til.

    A cidade do Rio de Janeiro possui diversos problemas de segurana pblica. A

    violncia urbana e os constantes tiroteios em vias pblicas, escolas e reas

    residenciais tem ocorrido com certa frequncia.

  • 22

    FIG. 1.1 Aps tiroteio na Linha Vermelha, RJ, polcia busca infratores fugitivos, 24/05/12.

    Disponvel em:

    Acessado em: Junho, 2012.

    As reportagens retratam uma amostra de acontecimentos localizados na cidade

    do Rio de Janeiro, que podem demonstrar o problema da violncia urbana:

    -Barreiras acsticas na Linha Vermelha j tm marcas de tiros (06/05/10 -

    http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/05/barreiras-acusticas-na-linha-

    vermelha-ja-tem-marcas-de-tiros.html);

    -Muro que separa favela das vias no Rio j foi depredado (07/05/10 -

    http://noticias.limao.com.br/geral/ger158687.shtm);

    -Tiroteio fecha vias no subrbio do Rio (07/10/10 - http://g1.globo.com/rio-

    de-janeiro/noticia/2010/10/tiroteio-fecha-vias-no-suburbio-do-rio.html);

    -Homens fazem arrasto e trocam tiros com PMs na Avenida Brasil

    (03/12/10 -

    http://ultimosegundo.ig.com.br/brasil/rj/homens+fazem+arrastao+e+trocam+tiros+co

    m+pms+na+avenida+brasil/n1237847817896.html);

    -Record flagra tiroteio em ruas da zona norte do Rio (24/01/11 -

    http://videos.r7.com/record-flagra-tiroteio-em-ruas-da-zona-norte-do-

    rio/idmedia/f0442ee7cdf22ea13cead1e05d125264.html);

    http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/05/apos-tiroteio-na-linha-vermelha-rj-policia-busca-infratores-fugitivos.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/05/apos-tiroteio-na-linha-vermelha-rj-policia-busca-infratores-fugitivos.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/05/barreiras-acusticas-na-linha-vermelha-ja-tem-marcas-de-tiros.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/05/barreiras-acusticas-na-linha-vermelha-ja-tem-marcas-de-tiros.htmlhttp://noticias.limao.com.br/geral/ger158687.shtmhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/10/tiroteio-fecha-vias-no-suburbio-do-rio.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/10/tiroteio-fecha-vias-no-suburbio-do-rio.htmlhttp://ultimosegundo.ig.com.br/brasil/rj/homens+fazem+arrastao+e+trocam+tiros+com+pms+na+avenida+brasil/n1237847817896.htmlhttp://ultimosegundo.ig.com.br/brasil/rj/homens+fazem+arrastao+e+trocam+tiros+com+pms+na+avenida+brasil/n1237847817896.htmlhttp://videos.r7.com/record-flagra-tiroteio-em-ruas-da-zona-norte-do-rio/idmedia/f0442ee7cdf22ea13cead1e05d125264.htmlhttp://videos.r7.com/record-flagra-tiroteio-em-ruas-da-zona-norte-do-rio/idmedia/f0442ee7cdf22ea13cead1e05d125264.html

  • 23

    -Tiroteio assusta motoristas em vias expressas do Rio (02/06/11 -

    http://videos.r7.com/tiroteio-assusta-motoristas-em-vias-expressas-do-

    rio/idmedia/4de7833792bbb54508258e30.html);

    -Tiroteio causa pnico na Avenida Dom Hlder Cmara (19/10/11 -

    http://rionews.ws/?p=10220);

    -Carro da PM alvo de tiros na Avenida Brasil, no RJ, diz polcia (10/02/12

    - http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/02/carro-da-pm-e-alvo-de-tiros-na-

    avenida-brasil-no-rj-diz-policia.html);

    -A difcil arte de andar pelas ruas do Rio de Janeiro (07/03/12 -

    http://curtacronicas.com/2012/03/07/a-dificil-arte-de-andar-pelas-ruas-do-rio-de-

    janeiro/);

    -Aps tiroteio na Linha Vermelha, RJ, polcia busca infratores fugitivos

    (24/05/12 - http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/05/apos-tiroteio-na-linha-

    vermelha-rj-policia-busca-infratores-fugitivos.html).

    FIG. 1.2 Barreira acstica da Linha Vermelha alvo de tiros. Disponvel em: Acessado em: Junho, 2012.

    Devido a isso, o governo e a sociedade esto despertando a preocupao com a

    segurana e tem buscado solues para amenizar ou neutralizar os efeitos deste

    http://videos.r7.com/tiroteio-assusta-motoristas-em-vias-expressas-do-rio/idmedia/4de7833792bbb54508258e30.htmlhttp://videos.r7.com/tiroteio-assusta-motoristas-em-vias-expressas-do-rio/idmedia/4de7833792bbb54508258e30.htmlhttp://rionews.ws/?p=10220http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/02/carro-da-pm-e-alvo-de-tiros-na-avenida-brasil-no-rj-diz-policia.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/02/carro-da-pm-e-alvo-de-tiros-na-avenida-brasil-no-rj-diz-policia.htmlhttp://curtacronicas.com/2012/03/07/a-dificil-arte-de-andar-pelas-ruas-do-rio-de-janeiro/http://curtacronicas.com/2012/03/07/a-dificil-arte-de-andar-pelas-ruas-do-rio-de-janeiro/http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/05/apos-tiroteio-na-linha-vermelha-rj-policia-busca-infratores-fugitivos.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2012/05/apos-tiroteio-na-linha-vermelha-rj-policia-busca-infratores-fugitivos.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/05/barreiras-acusticas-na-linha-vermelha-ja-tem-marcas-de-tiros.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2010/05/barreiras-acusticas-na-linha-vermelha-ja-tem-marcas-de-tiros.html

  • 24

    problema, pois as vias pblicas so locais utilizados por pessoas, e devem ter sua

    segurana garantida.

    O governo do estado do Rio de Janeiro, no intuito de buscar solues para o

    problema da violncia nas reas urbanas, atravs da Fundao de Amparo

    Pesquisa do estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) incentiva o estudo e

    desenvolvimento de materiais para emprego em blindagem.

    No Brasil, as pesquisas relacionadas a esta rea so recentes. O Instituto Militar

    de Engenharia (IME), por ser uma instituio voltada para o desenvolvimento de

    tecnologias blicas para emprego pelas Foras Armadas, est sendo pioneiro nesta

    linha de pesquisa no Brasil.

    Alm do emprego na segurana de vias urbanas, as placas de concreto

    reforadas podero ser empregadas em unidades militares, tais como: guaritas,

    muros, pra-balas, estande de tiro, paiis de munio, entre outros empregos em

    Organizaes Militares do Exrcito Brasileiro.

    FIG. 1.3 Atirador entra em escola em Realengo, mata alunos e se suicida, 07/04/11.

    Disponvel em:

    Acessado em: Junho, 2012.

    Dentro desse contexto, o presente trabalho pretende analisar o comportamento

    de placas de concreto simples, concreto armado, concreto com fibras de ao e

    http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/fotos/2011/04/veja-imagens-do-caso-de-tiros-em-escola-na-zona-oeste-do-rio.htmlhttp://g1.globo.com/rio-de-janeiro/fotos/2011/04/veja-imagens-do-caso-de-tiros-em-escola-na-zona-oeste-do-rio.html

  • 25

    concreto reforados com materiais compsitos de resina e fibras de vidro e carbono,

    sendo solicitados por impactos de armas de fogo.

    Para isso, esta dissertao est organizada em seis captulos. Aps este

    primeiro captulo introdutrio, ser apresentado o segundo captulo que trar uma

    breve reviso bibliogrfica sobre conceitos de blindagem balstica, concreto

    submetido a carregamentos de impacto e reforo do mesmo e estudos existentes

    sobre cargas de impacto em concreto.

    O desenvolvimento do programa experimental apresentado no terceiro captulo,

    detalhando-se os procedimentos, os materiais empregados, a descrio e execuo

    das placas de concreto e os ensaios.

    No quarto captulo so apresentados todos os resultados obtidos durante o

    trabalho para anlise.

    No quinto captulo feita a anlise dos resultados de resistncia mdia do

    concreto compresso, e dados dos corpos de prova (variao de massa dos

    corpos de prova, danos nas faces anterior e posterior e os comprimentos de

    penetrao e de estilhaamento).

    O sexto captulo apresenta as principais concluses do estudo e as propostas

    para futuros trabalhos.

  • 26

    2 REVISO BIBLIOGRFICA

    2.1 BREVE RESUMO SOBRE BLINDAGEM

    A blindagem balstica o anteparo de proteo projetado para oferecer

    resistncia penetrao de projteis provenientes de armas de fogo (NBR

    15000:2005), podendo ser projetada e incorporada a automveis, veculos de

    transporte de valores, veculos de emprego militar, edificaes, fachadas, unidades

    militares (SAFE, 2010) e locais onde exijam tal proteo. A blindagem balstica

    empregada tanto no meio militar como no meio civil.

    Devido s ocorrncias de violncia no meio urbano, conforme se verificou no

    captulo 1, a tecnologia de blindagem torna-se necessria, no s no cenrio de

    guerra, mas tambm nos cenrios urbanos dos grandes centros. Os avanos

    constantes das tecnologias levam a produo de armas com poderes destrutivos

    maiores, que impulsionam o estudo e o desenvolvimento de tecnologias na rea de

    blindagem balstica para assegurar s Foras Armadas e toda a rea de segurana

    a proteo necessria.

    A blindagem desenvolvida para pessoas e/ou veculos deve respeitar os fatores

    de baixo peso e baixo volume para se tornarem competitivos no mercado e

    proporcionarem a mobilidade necessria. Para instalaes e vias esses fatores so

    considerados secundrios, passando a ser mais importante a durabilidade, a

    facilidade de execuo e manuteno.

    A blindagem arquitetnica vem sendo utilizada como meio de proteo para

    garantir a segurana dos bens materiais e principalmente as pessoas. Essa

    blindagem engloba portas, portes, janelas, paredes, passa documentos ou malotes

    e guaritas.

    Nesse contexto, o uso de concreto, simples ou armado, reforado com fibras de

    ao, barras de ao e materiais compsitos de resina e fibras de vidro ou carbono

    pode ser uma boa opo para execuo de tais servios de proteo contra

    projteis.

    Devido inexistncia de norma brasileira que aborde e oriente a blindagem

    balstica utilizando concreto, para os testes experimentais balsticos foi utilizada a

    norma NBR 15000:2005 - Blindagens para impactos balsticos - Classificao e

  • 27

    critrios de avaliao, que classifica as blindagens para impactos balsticos e fixa

    seus critrios de avaliao.

    De acordo com o poder destruidor do armamento e com a proteo necessria, a

    blindagem balstica dividida em diferentes nveis de blindagem de acordo com a

    NBR 15000:2005, v. FIG. 2.3 e TAB. 2.1.

    TAB. 2.1 Nvel de proteo do sistema de blindagem quanto ao impacto.

    Nvel Munio Massa do projtil (g)

    v (m/s)

    Nmero de impactos

    I .22 LRHV Chumbo 2,6 0,1 320 10 5

    .38 Especial RN Chumbo

    10,2 0,1 254 15 5

    II-A 9 FMJ 8,0 0,1 332 12 5

    .357 Magnum JSP 10,2 0,1 381 12 5

    II 9FMJ 8,0 0,1 358 15 5

    .357 Magnum JSP 10,2 0,1 425 15 5

    III-A 9FMJ 8,0 0,1 426 15 5

    .44 Magnum SWC GC 15,6 0,1 426 15 5

    III 7,62 x 51 FMJ

    (.308 Winchester) 9,7 0,1 838 15 5

    IV .30 06 AP 10,8 0,1 868 15 1

    LRHV Long Rifle High Velocity- Rifle de alta velocidade. RN Round Nose Munio para .38 especial de ponta redonda. FMJ Full Metal Jacketed Munio com ncleo mole (chumbo), envolto em uma concha de metal mais duro, totalmente jaquetada. JSP Jacketed Soft Point Munio de.357 com ponta macia. Jaquetada com ponta macia. SWC GC Semi WadCutter Gas Check Munio de .44 que tem uma ponta arredondada em um cilindro ligeiramente maior que a ponta, tornando o projtil mais aerodinmico. Ponta semicanto-vivo. AP Armor Piercing- suporta o choque de perfurao de blindagem. Perfurante.

    (NBR 15000:2005).

    Os nveis de blindagem mais baixos protegem contra disparos de armas de mo,

    enquanto que os mais altos protegem contra disparo de fuzil AR-15 (v. FIG. 2.1) e do

    fuzil automtico leve FAL e Parafal (FIG. 2.2).

  • 28

    FIG. 2.1 Fuzil AR-15.

    Disponvel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Stag2wi.jpg> Acessado em: Janeiro, 2012.

    FIG. 2.2 FAL e Parafal. Disponvel em:

    Acessado em: Fevereiro, 2012.

    FIG. 2.3 Aramas por nveis de proteo. Disponvel em:

    Acessado em: Janeiro, 2011.

    http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Stag2wi.jpghttp://www.forte.jor.br/2010/07/19/o-novo-parafal/fal-parafal/http://www.bcatextil.com.br/portugues/tabela/tabela_1.pdf

  • 29

    2.2 CONCEITOS BALSTICOS

    A balstica tem a misso de estudar o comportamento de projteis desde seu

    movimento no interior da arma at quando atinge o alvo, levando em considerao

    todos os fenmenos que ocorrem durante esse intervalo. dividida em balstica

    interna, intermediria, externa e terminal.

    A balstica interna responsvel por explicar os acontecimentos no interior do

    cano da arma durante o disparo. A FIG. 2.4 mostra a trajetria de um projtil dentro

    do cano de uma arma aps o acionamento do gatilho da arma at o momento em

    que o mesmo sai do cano.

    FIG. 2.4 Trajetria do projtil dentro do cano.

    Disponvel em: Acessado em: Junho, 2012.

    A balstica intermediria ou de transio responsvel por estudar o movimento

    do projtil desde o momento que sai do cano da arma at o momento que deixa de

    sofrer influncia dos gases gerados pelo propelente, v. FIG. 2.5.

    FIG. 2.5 Projtil aps sair da arma com ao dos gases. Disponvel em:

    Acessado em: Junho, 2012.

    http://www.apaginadomonteiro.net/balistica.htmhttp://www.fotocomedia.com/tiro-fotografia-em-alta-velocidade

  • 30

    A balstica externa estuda as foras que influenciam o projtil aps a ao dos

    gases propelentes at ao presumvel choque com o alvo. As principais foras que

    atuam no projtil so a gravidade, a resistncia do ar e a ao do vento. A FIG. 2.6

    mostra um projtil seguindo sua trajetria sofrendo ao das foras externas.

    FIG. 2.6 Viagem de projtil ao alvo. Disponvel em:

    Acessado em: Junho, 2012.

    A balstica terminal estuda a interao entre o projtil e o alvo (v. FIG. 2.7).

    FIG. 2.7 Projtil aps interagir com seu alvo. Disponvel em:

    Acessado em: Maio, 2012.

    2.3 MUNIO

    Um fator de grande importncia no estudo de balstica a munio empregada e

    suas caractersticas.

    Munio est ligada diretamente ao cartucho, pois as munies so um conjunto

    de cartuchos necessrios para a utilizao de um armamento. O cartucho dividido

    em quatro partes: propelente, espoleta, estojo e projtil, conforme FIG. 2.8.

    http://mundoryu.blogspot.com.br/2008/10/trajetria-do-tiro.htmlhttp://www.fotocomedia.com/tiro-fotografia-em-alta-velocidade

  • 31

    FIG. 2.8 Partes de um cartucho. Disponvel em: Acessado em: Maio, 2012.

    2.3.1 PROPELENTE

    Propelente a parte constituinte do cartucho responsvel diretamente pelo

    lanamento do projtil ao alvo. Normalmente constitudo por plvora que ao ser

    iniciada sua queima produz uma grande quantidade de energia e gases que geram

    uma enorme presso no interior do estojo que destaca e lana o projtil do cartucho.

    A plvora qumica utilizada como propelente pode ser de dois tipos: de base

    simples (constituda base de nitrocelulose que gera menos calor durante sua

    queima, aumentando assim a durabilidade da arma) e a de base dupla (constituda

    base de nitrocelulose e nitroglicerina, tem maior poder energtico).

    A FIG. 2.9 mostra a plvora retirada de um cartucho.

    FIG. 2.9 Plvora. Disponvel em:

    Acessado em Maio, 2012.

    http://www.ebah.com.br/content/ABAAAALTsAD/ciencia-forense-balisticahttp://www.ebah.com.br/content/ABAAAALTsAD/ciencia-forense-balisticahttp://quimicaabbd.blogspot.com.br/2011_04_01_archive.html

  • 32

    2.3.2 ESPOLETA

    A espoleta a parte do cartucho responsvel por iniciar a queima do propelente.

    O acionamento da espoleta se d pelo amassamento desta atravs de mecanismo

    mecnico do armamento, onde armazenada uma mistura detonante. A FIG. 2.10

    mostra alguns tipos de espoletas.

    FIG. 2.10 Diversos tipos de espoletas.

    Disponvel em: ; Acessado em: Junho, 2012.

    A FIG. 2.11 mostra espoletas retiradas de seus estojos.

    FIG. 2.11 Espoletas retiradas do estojo. Disponvel em:

    Acessados em: Junho, 2012.

    http://www.blindage.com.br/municoes/mun_espoletas.htmlhttp://thehunter.com.br/archive/index.php/thread-851.html

  • 33

    2.3.3 ESTOJO

    Estojo, cpsula ou invlucro o componente do cartucho responsvel por unir

    todos os demais componentes necessrios que o constituem. Pode ter sua

    constituio de metal, plstico ou papelo, de acordo com o armamento e a

    finalidade do seu emprego, conforme FIG. 2.12.

    FIG. 2.12 Estojos diversos.

    Disponvel em: Acessado em: Abril, 2012.

    2.3.4 PROJTEIS

    O projtil a nica parte do cartucho que lanada pelo cano da arma em

    direo ao alvo. Podem ser encontrados diversos tipos de projteis, destinados aos

    mais diversos usos, seu material constituinte pode ser de chumbo ou ao. A

    FIG.2.13 mostra o deslocamento de um projtil lanado pela sua arma.

    FIG. 2.13 Projtil em deslocamento. Disponvel em: Acessado em: Maro, 2012.

    http://www.jorgemussa.com.br/?pg=municao.phphttp://abordagempolicial.com/wp-content/uploads/2010/03/projetil.jpghttp://abordagempolicial.com/wp-content/uploads/2010/03/projetil.jpg

  • 34

    A FIG. 2.14 mostra alguns projteis ainda no alojados nas cpsulas.

    FIG. 2.14 Projteis. Disponvel em:

    Acessado em: Maro, 2012.

    2.3.5 CALIBRE

    O calibre da munio padronizado pelo projtil empregado no cartucho, que

    representam o dimetro ou bitola e o dimetro interno do cano do armamento.

    A maioria dos calibres dada em milmetros (6,35 mm, 7,62 mm, 9mm e etc) e

    representa a arma, por exemplo, a pistola 9 mm possui seu calibre 9 mm. Outra

    unidade para exprimir o calibre dada em polegadas, geralmente utilizada para

    calibres maiores (0.50 pol, 0.30 pol e etc) ou para munies de armas ligeiras

    (calibre 38, o projtil possui 0,38 pol valor igual a 9,65 mm).

    2.3.6 CALIBRES UTILIZADOS

    Devido a diversidades de armamentos e seus calibres, foram escolhidos os

    calibres mais conhecidos e utilizados pelas Foras Armadas e Auxiliares no Brasil.

    Foram utilizados os calibres 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol.

    2.3.6.1 CALIBRE 9 MM

    O calibre 9 mm Parabellum (FIG. 2.15) foi criado na Alemanha para ser utilizado

    na Pistola Parabellum, sendo adotada pela marinha e exrcito do pas. Atualmente

    o calibre de pistola adotado pelas Foras Armadas do Brasil.

    http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Municao_Projeteis.jpg

  • 35

    Devido ao seu uso e bom desempenho durante as guerras, tornou-se famoso e

    conhecido no emprego em pistolas e submetralhadoras.

    FIG. 2.15 Projteis 9 mm.

    A arma com calibre 9 mm no recomendada para defesa pessoal, pois

    extremamente letal e possui enorme poder de penetrao, que no permetro urbano

    pode vir a atingir um inocente num tiro perdido, alm do que o agressor poderia ser

    perfurado e no ser derrubado, podendo revidar e tomar a arma de quem est com a

    pistola em ato de legtima defesa. Entretanto, o poder de penetrao do calibre 9

    mm pode ser alterado pelo uso de cartuchos com projteis de ponta oca que

    diminuem a penetrao e aumentam o poder de impacto e parada.

    2.3.6.2 CALIBRE 7,62 MM

    O calibre 7,62 foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial para uso em

    carabinas. Atualmente tem seu uso em fuzil, sendo os mais conhecidos: AR-15

    (v.FIG. 2.1), FAL e Parafal (v. FIG. 2.2), AK-47 e outros.

    A FIG. 2.16 mostra cartuchos de calibre 7,62 mm.

    FIG. 2.16 Cartuchos 7,62 mm.

    http://pt.wikipedia.org/wiki/Armahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:9_19_parabellum_FMJ.jpg

  • 36

    2.3.6.3 CALIBRE 0.50 POL

    O cartucho de calibre 0.50 pol (v. FIG. 2.17) foi concebido para emprego na arma

    0.50 Bowing Machine Gun.

    A munio se assemelha bastante com os cartuchos de fuzil 7,62 mm, porem

    com dimenses maiores e maior quantidade de propelente para lanar um projtil

    mais pesado.

    Atualmente esse calibre comercializado com as seguintes verses: de ponta

    arredondada, traante (para observao), perfurante (para penetrao em

    blindagem), incendiria (para alvos inflamveis) e comum.

    FIG. 2.17 Munio comum de 0.50 pol.

    2.4 EFEITOS DE CARGAS DE IMPACTO SOBRE O CONCRETO

    Devido s guerras e aos conflitos, quer sejam urbanos ou no, tem-se buscado

    estudar a resistncia de diversos materiais ao impacto balstico objetivando melhorar

    sua resistncia e suas caractersticas. Um desses materiais o concreto, que um

    material muito usado na construo civil.

    A solicitao decorrente de um impacto balstico, por ser um carregamento

    dinmico e instantneo, atua solicitando o concreto a esforos de trao, levando a

    danos globais e locais. Os danos globais que consistem em deformao por flexo,

    cisalhamento e rachaduras macroscpicas que dependem da capacidade do alvo

  • 37

    em absorver energia, os danos locais podem levar a fragmentao do concreto na

    parte anterior ou posterior do impacto, penetrao, podendo at perfurar o alvo.

    A extenso dos danos depende de uma variedade de fatores como velocidade de

    impacto, rigidez do alvo e propriedades do projtil (massa, geometria,

    deformabilidade e etc).

    Segundo BANGASH (2009), os danos gerados podem ser de penetrao,

    perfurao, destacamento, estilhaamento e estilhaamento por puno.

    A penetrao ocorre quando o projtil adentra a espessura da estrutura de

    concreto sem atravess-la por completo (v. FIG. 2.18). O comprimento de

    penetrao dado pela profundidade da cratera formada no alvo no local do

    impacto.

    FIG. 2.18 Penetrao e destacamento no concreto.

    (BANGASH, 2009).

    A perfurao ocorre quando o projtil atinge, penetra e atravessa toda a

    espessura da estrutura e sai pelo lado oposto ao impacto, ou seja, uma

    penetrao completa conforme mostrado na FIG. 2.19. Da mesma forma que a

    penetrao, pode vir acompanhada do destacamento e estilhaamento.

    O destacamento se caracteriza pela liberao de fragmento da estrutura na

    direo de onde veio o impacto. O estilhaamento ocorre quando h a liberao de

    fragmento da estrutura para o lado oposto onde ocorreu o impacto (v. FIG. 2.20).

  • 38

    FIG. 2.19 Perfurao, destacamento e estilhaamento no concreto.

    (BANGASH, 2009).

    A penetrao pode acontecer com o destacamento e/ou estilhaamento

    (v. FIG. 2.20).

    FIG. 2.20 Penetrao, destacamento e estilhaamento no concreto.

    (BANGASH, 2009).

    O estilhaamento por puno ocorre quando acontece do estilhaamento no

    sair em fragmentos pequenos, mas como um corpo quase que inteiro em forma de

    tronco de cone (FIG. 2.21).

    Devido aos diversos parmetros que envolvem o impacto balstico, seus efeitos

    na estrutura de concreto so complexos e dificultam as previses matemticas dos

    danos na estrutura. Um desses parmetros a falta de homogeneidade do concreto,

    outro, a deformabilidade dos projteis.

  • 39

    FIG. 2.21 Estilhaamento por puno no concreto.

    (BANGASH, 2009).

    2.5 REFORO DE ESTUTURAS DE CONCRETO CONTRA IMPACTOS

    BALSTICOS

    Na pesquisa estudada uma possvel soluo para a segurana de vias

    pblicas, que o emprego de barreiras de concreto que possibilitem a conteno de

    projteis oriundo de tiroteios para evitar que adentrem as vias urbanas.

    O concreto para se tornar uma estrutura resistente flexo necessria a adio

    de barras de ao, tornando-o um estrutura de concreto armado. No intuito de

    empregar o concreto em barreiras imprescindvel o uso de tais barras.

    No estudo buscou-se estudar a adio de materiais ao concreto no intuito de

    aumentar a resistncia trao da estrutura de concreto para garantir a segurana

    contra impactos balsticos. Para isso foi utilizado um concreto de alta resistncia,

    com a finalidade de melhorar e aumentar sua resistncia, tambm foram

    adicionados materiais de reforo interno e externo ao concreto. Como reforos

    internos foram adicionados barras e fibras de ao e como reforos externos foram

    colados, na superfcie da estrutura de concreto, materiais compsitos de resina e

    fibras de carbono e vidro.

    O objetivo do reforo aumentar as propriedades mecnicas da estrutura de

    concreto, diminuir o estilhaamento e destacamento e evitar a perfurao da

    mesma.

  • 40

    2.5.1 FIBRAS DE AO

    SOBRAL (2011) concluiu no seu estudo que o concreto reforado com fibras

    pode apresentar-se como uma alternativa para a proteo balstica e como camada

    de absoro de impactos para proteo estrutural.

    LUO et al (2000) verificou em seu trabalho que a adio de fibras de ao minorou

    a propagao de fissuras no concreto.

    2.5.2 FIBRAS DE CARBONO

    A indstria da construo civil utiliza cada vez mais materiais compsitos na

    forma de folhas ou tecidos para executar servios de reforo e/ou reparo de

    estruturas. Isso devido sua versatilidade, rpida e fcil aplicao, elevada

    resistncia fadiga e corroso e o seu excelente desempenho.

    As fibras de carbono so caracterizadas pelo baixo peso prprio, alta resistncia,

    alta rigidez, grande durabilidade e por poder assumir diferentes formas devido a sua

    flexibilidade de aplicao. Sua alta resistncia e elevado mdulo de elasticidade

    esto associada ao paralelismo entre os eixos das fibras, o que permite a fabricao

    de forma continua, sem limites no comprimento do rolo.

    2.5.3 FIBRAS DE VIDRO

    As fibras de vidro tem seu uso ascendente na construo civil, devido ao seu

    custo-benefcio favorvel. So feitas com a mistura de diversos elementos qumicos

    e pelo fato do vidro ser um material fluido, ele permite uma boa adaptao s cargas

    dinmicas, possuindo deformaes ltimas maiores que as fibras de carbono

    (SILVA, 2002).

    A fibra de vidro nas estruturas se comporta como a armadura de ao, tornando a

    estrutura de concreto resistente a impactos, flexo e trao, tem como vantagens:

    baixa densidade, excelentes propriedades mecnicas, grande flexibilidade de

    aplicao, capacidade de isolamento trmico, resistncia deteriorao qumica e

    umidade, grande durabilidade, resistente ao fogo (500 C) e baixo custo de

    aquisio.

  • 41

    Apesar de suas propriedades mecnicas serem menores s fibras de carbono,

    tende-se a serem mais utilizadas pelo baixo custo.

    Segundo DOS SANTOS (2003), apesar dos custos das fibras de vidro ser

    menores, h casos que este no o fator determinante do material a ser empregado

    no reforo, e pelo fato de nos ltimos anos o valor da fibra de carbono vem baixando

    consideravelmente, pode-se imaginar, em um futuro prximo, que as fibras de

    carbono possam substituir as de vidro na maioria das aplicaes.

    2.6 MODELOS DE PREVISO DO COMPRIMENTO DE PENETRAO

    Alguns estudos, experimentos e simulaes numricas foram realizados no

    intuito de estudar o comportamento do concreto quando solicitado ao impacto

    balstico, sendo elaboradas formulaes empricas para prever a penetrao do

    projtil no concreto. Essas frmulas admitem como parmetros de entrada a

    resistncia compresso do concreto, o fator de forma da ponta do projtil, a

    velocidade do projtil e outros fatores que intervm na penetrao do concreto pelos

    projteis.

    Para uma melhor compreenso dos mtodos foram mostradas as expresses e

    os parmetros que envolvem cada modelo.

    2.6.1 MTODO PETRY MODIFICADO

    O mtodo PETRY MODIFICADO foi referenciado por VOSSOUGHI et al (2007),

    a formulao objetiva a avaliao do comprimento de penetrao de projteis em

    concreto.

    p , . p.m

    d .log 1

    v

    1

    Equao 2.1

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    kp coeficiente tirado do grfico em funo do fc (v. FIG. 2.22).

  • 42

    FIG. 2.22 Curva fc versus Kp. (Fonte: VOSSOUGHI et al, 2007).

    2.6.2 MTODO UKAEA

    O mtodo UKAEA (United Kingdom Atomic Energy) foi citado por LI et al (2005) e

    sua elaborao foi uma modificao da proposta pelo NDRC (National Defense

    Research Committee) atravs de estudos sobre proteo de estruturas de usinas

    nucleares no Reino Unido. Serve para avaliar o comprimento de penetrao em tais

    estruturas.

    p

    d. , - , -G , , G ,

    d. .G- , , , I 1,

    d. G , 3 , G 1,

    Equao 2.2

    e

    -5 1,8

    2,8

    c

    3,8.10 .N.m.vG=

    f .d

    Equao 2.3

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    G parmetro adimensional;

  • 43

    N fator de forma da ponta do projtil, sendo igual a 0,72 para

    projtis de ponta chata; 1,00 para projteis de ponta esfrica; e

    1,14 para projteis pontiagudos;

    fc - resistncia a compresso do concreto em Pa.

    As equaes foram desenvolvidas para os seguintes intervalos: 25 m/s < v < 300

    m/s e 22 MPa < fc < 44 MPa.

    2.6.3 MTODO WHIFFEN

    O mtodo de WHIFFEN (LI et al, 2005) foi elaborado baseado num grande banco

    de dados, obtido de ensaios de penetrao de estilhaos de bombas lanadas em

    estruturas de concreto formado por diferentes agregados, sendo proposta a

    formulao emprica abaixo.

    p , 1

    fc .

    m

    d .

    d

    dma ,1

    . v

    33,

    , 1

    fc ,

    Equao 2.4

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    fc - resistncia compresso do concreto em Pa;

    Dmax dimenso mxima do agregado grado do concreto em m.

    Essa formulao vlida para os seguintes intervalos: 5,5 MPa < fc < 69,0 MPa;

    0,14 kg < m < 9966,0 kg; 12,7 mm < Dmax < 965,2 mm e v < 533,4 m/s.

    2.6.4 MTODO ACE

    VOSSOUGHI et al (2007) mostrou a frmula emprica elaborada pelo ACE (Army

    Corps of Engineers) que tem sua origem em 1943 resultado de estudos

  • 44

    experimentais realizados para a previso do comprimento de penetrao de

    projteis de altas velocidades impactados sobre alvos de concreto.

    p 3, .1

    -

    fc.

    m

    d .d

    , 1 .v1, , .d

    Equao 2.5

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    fc - resistncia compresso do concreto em Pa.

    2.6.5 MTODO HALDAR

    A formulao elaborada por HALDAR (VOSSOUGHI et al, 2007) utiliza um

    parmetro adimensional I para o clculo da penetrao do projtil em concreto.

    - , 3 .d , 1.I.d, ,3 I ,

    , .d , .I.d, , I 1, 1,1 .d , .I.d, 1, I ,

    Equao 2.6

    2

    3

    c

    m.N.vOnde: I=

    d .f

    Equao 2.7

    xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    I parmetro adimensional;

    N fator de forma da ponta do projtil;

    fc - resistncia a compresso do concreto em Pa.

  • 45

    2.6.6 MTODO ADELI E AMIN

    O mtodo de ADELI e AMIN (LI et al, 2005) foi elaborado baseado na formulao

    de HALDAR com o uso do parmetro adimensional I para avaliar o comprimento de

    penetrao no concreto.

    . , 1 ,1 .I- , .I , ,3 I ,

    . , 1 3 ,1 .I- , .I , 1.I3 , , I 1,

    Equao 2.8

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    I parmetro adimensional;

    N fator de forma da ponta do projtil;

    fc - resistncia a compresso do concreto em Pa.

    A formulao vlida para os seguintes intervalos: 0,11 kg < m < 343 kg e d <

    0,3 m.

    2.6.7 MTODO NDRC MODIFICADO

    VOSSOUGHI et al (2007) mencionou o mtodo NDRC MODIFICADO. A

    formulao emprica foi apresentada pelo Comit Nacional de Pesquisa de Defesa

    dos EUA em 1946, tendo por base a formulao apresentada pelo Corpo de

    Engenheiros Americanos (ACE). Sua concepo tinha como objetivo estimar o

    comprimento de penetrao de projteis rgidos em concreto macio.

    p .d. G, G 1, d. 1 G , G 1,

    Equao 2.9

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

  • 46

    v a velocidade do projtil em m/s;

    G parmetro adimensional (Equao 2.3);

    N fator de forma da ponta do projtil, sendo igual a 0,72 para

    projtis de ponta chata; 1,00 para projteis de ponta esfrica; e

    1,14 para projteis pontiagudos;

    fc - resistncia a compresso do concreto em Pa.

    2.6.8 MTODO AMMANN E WHITNEY

    A formulao de AMMANN e WHITNEY (LI et al, 2005) foi elaborada para prever

    o comprimento de penetrao de pequenos fragmentos com velocidade maiores que

    300 m/s em estruturas de concreto.

    p .1

    - .m. .v1,

    d1,

    fc Equao 2.10

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m;

    d o dimetro do projtil em m;

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    N fator de ponta do projtil;

    fc - resistncia compresso do concreto em Pa;

    2.6.9 MTODO BRL MODIFICADA

    VOSSOUGHI et al (2007) mostrou o mtodo BRL MODIFICADA (Ballistic

    Research Laboratory) elaborado em 1941 para prever o comprimento de penetrao

    em alvos de concreto atingidos por projteis de ao no deformveis de grandes

    velocidades.

    p 1,33.1

    -3.m.v1,33

    d1,

    fc Equao 2.11

    Onde: xp a mxima penetrao do projtil em m ;

    d o dimetro do projtil em m;

  • 47

    m a massa do projtil em kg;

    v a velocidade do projtil em m/s;

    fc resistncia a compresso do concreto em Pa.

    A TAB. 2.2 agrupa de forma resumida as formulaes existentes na literatura

    para a previso do comprimento de penetrao em alvos de concreto.

    TAB. 2.2 Formulaes existentes para previso do comprimento de penetrao.

    AUTORES xp (m)

    PETRY MODIFICADA

    p , . p.m

    d .log 1

    v

    1

    UKAEA p

    d. , , G , , G ,

    d. .G , , , I 1, d. G , 3 , G 1,

    WHIFFEN p , 1

    fc .

    m

    d .

    d

    ma

    ,1

    . v

    33,

    , 1

    fc ,

    ACE p 3, .1

    fc. m

    d .d , 1 .v1, , .d

    HALDAR p , 3 .d , 1.I.d, ,3 I ,

    , .d , .I.d, , I 1,

    1,1 .d , .I.d, 1, I ,

    ADELI e AMIN p d. , 1 ,1 .I , .I , ,3 I ,

    d. , 1 3 ,1 .I , .I , 1.I3 , , I 1,

    NDRC MODIFICADA

    p .d. G, G 1,

    d. 1 G , G 1,

    AMMANN e WHITNEY

    p .1

    .m. .v1,

    d1, fc

    BRL MODIFICADA

    p 1,33.1

    3.m.v1,33

    d1, fc

  • 48

    2.7 ESTUDOS EXISTENTES SOBRE CARGAS DE IMPACTO EM CONCRETO

    2.7.1 FORRESTAL ET AL. (1996)

    Os autores conduziram experimentos de impactos balsticos em 3 tipos de alvos

    cilndricos de argamassa (fc = 13,5 MPa, 19,5 MPa e 21,6 MPa) e 2 tipos de alvos

    cilndricos de concreto (fc = 51 MPa e 62,8 MPa).

    Os alvos cilndricos de argamassa com fc = 13,5 MPa e 30 cm de dimetro, foram

    alvejados com projteis de ao de 12,9 mm de dimetro e massa 64 g, lanados a

    velocidades entre 350 m/s e 1200 m/s e obtiveram os seguintes resultados

    mostrados na TAB. 2.3.

    Os alvos cilndricos de argamassa com fc = 19,5 MPa e 48 cm de dimetro foram

    alvejados com projteis de ao de 12,9 mm de dimetro e massa 64 g, lanados a

    velocidades entre 1300 m/s e 1700 m/s e obtiveram os seguintes resultados de

    penetrao, conforme TAB. 2.4.

    TAB. 2.3 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 30 cm e 13,5 MPa.

    Nr Alvo Comprimento Cilindro (cm)

    Velocidade (m/s)

    Penetrao (cm)

    Perda de massa do Projtil (%)

    6-2374 31 371 13 1,1

    6-2363 60 590 31 2,7

    6-2367 63 670 36 3,4

    6-2364 62 722 41 3,9

    6-2370 104 945 64 4,6

    6-2368 103 1126 85 5,3

    6-2373 31 345 11 1,1

    6-2362 62 585 31 3,3

    6-2365 62 722 44 4,4

    6-2371 103 900 66 5,7

    6-2369 102 1063 86 6,3

    (Fonte: FORRESTAL et al., 1996)

    Os alvos cilndricos de argamassa com fc = 21,6 MPa e 41 cm de dimetro, foram

    alvejados com projteis de ao de 12,9 mm de dimetro e massa 64 g, lanados a

    velocidades menores que 1200 m/s e obtiveram os resultados de penetrao

    conforme TAB. 2.5.

  • 49

    TAB. 2.4 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 48 cm e 19,5 MPa.

    Nr alvo Comprimento Cilindro (cm)

    Velocidade (m/s)

    Penetrao (cm)

    1-0331 182 1356

    Trajetria desviou da linha central de 0,4 m e foi parar perto

    da borda do alvo com 106 cm profundidade final

    1-0329 182 1408 A ponta do projtil amassou e

    penetrou 58cm.

    1-0330 182 1682 Projtil fraturou.

    1-0333 182 1311 Projtil saiu pelo lado do alvo a

    uma profundidade de 78 cm.

    1-0334 182 1359 Projtil saiu pelo lado do alvo a uma profundidade de 100 cm.

    1-0332 182 1430 Projtil saiu pelo lado do alvo a

    uma profundidade de 84 cm.

    (Fonte: FORRESTAL et al., 1996)

    Os alvos cilndricos de concreto com fc = 62,8 MPa e 51 cm de dimetro, foram

    alvejados com projteis de ao de 20,3 mm de dimetro e massa 480 g, lanados a

    velocidades entre 450 m/s e 1224 m/s e obtiveram os resultados de penetrao

    conforme TAB. 2.6.

    TAB. 2.5 Resultados dos alvos cilndricos de argamassa 41 cm e 21,6 MPa.

    Nr Alvo Comprimento Cilindro (cm)

    Velocidade (m/s)

    Penetrao (cm)

    Perda de massa do Projtil (%)

    6-2460 76 492 17 1,8

    6-2467 102 618 25 2,0

    6-2461 102 788 45 5,3

    6-2469 127 910 55 6,8

    6-2464 127 1029 75 6,9

    6-2466 127 1142 85 7,0

    6-2459 76 473 17 1,9

    6-2468 127 660 27 4,0

    6-2462 102 775 41 5,0

    6-2470 127 921 57 7,3

    6-2463 127 1050 76 7,9

    6-2465 127 1190 88 7,5

    (Fonte: FORRESTAL et al., 1996)

    Os alvos cilndricos de concreto com fc = 51 MPa e 91 cm de dimetro, foram

    alvejados com projteis de ao de 30,5 mm de dimetro e massa 1600 g, lanados a

    velocidades entre 405 m/s e 1358 m/s e obtiveram os seguintes resultados de

    penetrao, conforme TAB. 2.7.

  • 50

    TAB. 2.6 Resultados dos alvos cilndricos de concreto 51 cm e 62,8 MPa.

    Nr Alvo Comprimento Cilindro (cm)

    Velocidade (m/s)

    Penetrao (cm)

    Perda de massa do Projtil (%)

    1-0335 91 450 30 1,5

    1-0336 91 612 48 2,7

    1-0337 122 821 76 4,5

    1-0341 152 926 95 5,5

    1-0346 152 987 92 6,6

    1-0338 152 1024 94 6,2

    1-0339 183 1224 - -

    (Fonte: FORRESTAL et al., 1996)

    Verificou-se que, independentemente da resistncia do concreto compresso, a

    profundidade de penetrao aumentou conforme o incremento da velocidade, mas

    nem sempre ocorreu maior perda de massa.

    Constatou-se que a velocidade limite para que no ocorresse perfurao ou

    ruptura do alvo de concreto foi de cerca de 1200 m/s.

    TAB. 2.7 Resultados dos alvos cilndricos de concreto 91 cm e 51,0 MPa.

    Tipo alvo Comprimento Cilindro (cm)

    Velocidade (m/s)

    Penetrao (cm)

    Perda de massa do Projtil (%)

    LROD-2 183 405 37 1,2

    LROD-3 183 446 42 1,5

    LROD-6 213 545 56 2,0

    LROD-4 213 651 78 3,1

    LROD-8 213 804 105 4,7

    LROD-5 213 821 123 4,4

    LROD-9 244 900 141 5,4

    LROD-10 244 1009 175 6,4

    LROD-11 274 1069 196 7,0

    LROD-12 274 1201 203 6,8

    LROD-13 274 1358 - -

    (Fonte: FORRESTAL et al., 1996)

    2.7.2 FREW ET AL. (1998)

    Os autores realizaram experimentos de impactos balsticos em concreto com

    projteis de ao. Foram utilizados dois tipos de projteis (4340 Rc45 e AerMet Rc

    53), tendo sido variado seu dimetro (20,3 mm com 478 g de massa e 30,5 mm com

    1620 g de massa).

  • 51

    Os corpos de prova de concreto foram confeccionados em formato cilndrico com

    dimetros de 51 cm e 91 cm. O concreto tinha fc de , M a, de 3 g/m3 e foi

    feito com agregado grado de 9,5 mm de dimetro. O comprimento dos cilindros de

    51 cm de dimetro (atingidos pelo projtil de 20,3 mm) variou entre 94 cm e 228 cm,

    enquanto o de 91 cm de dimetro (atingidos pelo projtil de 30,5 mm), 107 cm a 305

    cm. Os projteis atingiram velocidades de impacto na faixa de 400 m/s a 1200 m/s.

    A TAB. 2.8 mostra os resultados de penetrao nos corpos de prova cilndricos

    de 51 cm de dimetro com o projtil de 20,3 mm. A TAB. 2.9 mostra os resultados

    experimentais para os cilindros de 91 cm de dimetro atingidos pelos projteis de

    30,5 mm.

    TAB. 2.8 Dados de penetrao de projteis com dimetro de 20,3mm.

    Tipo Projtil Comprimento Concreto (m)

    Velocidade Projtil (m/s)

    Penetrao (m)

    Perda de massa do Projtil (%)

    4340 Rc 45 0,94 442 0,287 0,81

    4340 Rc 45 0,94 610 0,491 1,55

    4340 Rc 45 1,07 815 0,84 2,69

    4340 Rc 45 1,52 1009 1,30 3,52

    4340 Rc 45 1,93 1162 1,59 4,12

    AerMet Rc 53 2,28 791 0,73 2,58

    AerMet Rc 53 1,98 994 1,16 3,76

    AerMet Rc 53 2,28 1165 1,46 4,64

    4340 Rc 45 1,07 815 0,84 2,69

    4340 Rc 45 2,03 797 1,01 2,85

    4340 Rc 45 2,26 803 1,226 3,02

    (Fonte: FREW et al., 1998)

    Com base nos resultados de profundidade de penetrao nos alvos de concreto

    em funo da velocidade de impacto dos projteis, os autores apresentaram as

    curvas situadas na FIG. 2.23.

    Como era de se esperar, verificou-se que com o incremento da velocidade de

    impacto do projtil, o comprimento de penetrao nos alvos de concreto

    (v. FIG. 2.23) e a perda de massa dos projteis aumentaram.

    Concluiu-se que a dureza do material do projtil apenas afetou os danos na

    ponta do projtil, no tendo grande influncia no comprimento de penetrao.

  • 52

    TAB. 2.9 Dados de penetrao de projteis com dimetro de 30,5mm.

    Tipo Projtil Comprimento Concreto (m)

    Velocidade Projtil (m/s)

    Penetrao (m)

    Perda de massa do Projtil (%)

    4340 Rc 45 1,07 445 0,46 0,7

    4340 Rc 45 1,07 584 0,79 1,5

    4340 Rc 45 1,68 796 1,23 2,5

    4340 Rc 45 2,44 980 1,95 3,5

    4340 Rc 45 2,44 992 1,96 3,4

    4340 Rc 45 3,05 1176 2,67 3,8

    AerMet Rc 53 2,74 972 1,96 3,1

    AerMet Rc 53 3,05 1225 2,83 3,6

    (Fonte: FREW et al., 1998)

    FIG. 2.23 Velocidade projtil versus Penetrao no concreto.

    (Fonte: FREW et al., 1998)

    2.7.3 LUO ET AL. (2000)

    Os autores realizaram um programa experimental que contemplou o uso de

    concreto armado de alta resistncia (CAR) e de argamassa fluida de alta resistncia

    (AAR) com fibras de ao em blocos quadrados submetidos a impactos balsticos.

  • 53

    O objetivo desse programa foi estudar o comportamento dos materiais e levantar

    dados no intuito de prever o comprimento de penetrao nos blocos (v. FIG. 2.24a).

    Os blocos de CAR tinham 500 mm x 300 mm de dimenses, enquanto os de

    AAR, 400 mm x 300 mm.

    A armadura interna dos blocos de CAR foi composta por 8 barras de 6 mm

    dimetro em cada face. Nos blocos de AAR foram empregados dois tipos de fibra

    ao: CZ (comprimento 31 mm e fator de forma 60) e YL (comprimento 21 mm e fator

    de forma 35). O projtil de ao utilizado tinha 37 mm de dimetro, 150 mm de

    comprimento e cerca de 900 g de massa.

    A TAB. 2.10 mostra dados sobre a composio dos blocos e valores de

    resistncia das misturas.

    TAB. 2.10 Trao das misturas utilizadas.

    Material Argamassa com

    fibras CZ Argamassa com

    fibras YL Concreto

    Armado - CA

    Cimento (kg/m3) 1062,0 1062,0 328,0

    gua (kg/m3) 276,1 276,1 85,3

    Areia (kg/m3) 1062,0 1062,0 446,1

    Brita (kg/m3) - - 1600,6

    Aditivo redutor de gua (kg/m3) 15,9 15,9 13,1

    Aditivo retardador (kg/m3) 2,7 2,7 -

    Teor volumtrico de fibras (%) 7 10 -

    Barras de ao - - 6 mm c 15 cm Resistncia compresso (MPa) 116,1 107,1 72,4

    Resistncia flexo (MPa) 54,6 36,5 -

    (Fonte: LUO et al., 2000)

    Os blocos de concreto armado, alvejados sob velocidade de impacto entre 302

    m/s e 334 m/s, sofreram ruptura e no foi possvel a coleta de dados, como pode ser

    visto na FIG. 2.24b. Os blocos de AAR com fibras de ao, mesmo atingidos com

    velocidades de impacto superiores a dos blocos de CAR (de 365 m/s a 378 m/s),

    permaneceram intactos, apresentando apenas danos radiais em suas faces, como

    ilustra as FIG. 2.24c e d.

    Verificou-se que o impacto no bloco gerou ondas de tenso de compresso, que

    se refletiram ao longo do volume de concreto produzindo ondas de tenso de trao.

    Como o concreto tem resistncia trao baixa, as ondas de tenso de trao

    provocam fissuras que se propagaram com facilidade nos blocos de concreto

    armado, ocasionando o colapso da estrutura.

  • 54

    (a) Blocos de concreto antes do impacto; (b) Bloco de concreto armado (CA) aps o

    impacto;

    (c) Bloco de argamassa com fibras de ao CZ; (d) Bloco de argamassa com fibras de ao YL.

    FIG. 2.24 Blocos ensaiados por LUO et al. (2000).

    A adio de fibras de ao AAR ocasionou uma diminuio da propagao de

    fissuras geradas pelo impacto. Os blocos de argamassa com fibras de ao

    permaneceram com a face posterior ao tiro intacta, tendo ocorrido apenas algumas

    fissuras nas faces laterais destes.

    As faces laterais dos blocos de AAR com fibras YL apresentaram maiores

    aberturas de fissuras que as das faces laterais destes blocos com fibras CZ. Alm

    disto, os comprimentos de penetrao do projtil nestes blocos com a fibra YL

    (16,1 cm e 17,7 cm, v. TAB. 2.11) foram maiores que os nos blocos com fibras CZ

    (13,2 cm a 15,1 cm, v. TAB. 2.11). Estes fatos podem ser explicados pelo fato das

    fibras YL terem menor comprimento e fator de forma que os das fibras CZ.

  • 55

    TAB. 2.11 Resultados dos impactos nos blocos de concreto.

    Espcime Massa do projtil (g)

    Velocidade projtil (m/s)

    Penetrao (cm)

    Situao final do projtil

    CZ-1 901,0 368,1 13,2 Ricocheteado

    CZ-2 901,5 374,8 14,7 Ricocheteado

    CZ-3 905,6 369,1 13,2 Ricocheteado

    CZ-4 904,2 378,3 15,1 Ricocheteado

    CZ-5 909,0 374,9 15,0 Ricocheteado

    YL-1 904,2 368,7 16,1 Embutido

    YL-2 906,0 364,9 17,7 Embutido

    CA-1 909,5 301,5 - -

    CA-2 909,5 326,5 - -

    CA-3 909,5 300,4 - -

    CA-4 903,0 334,3 - -

    CA-5 902,5 321,7 - -

    (Fonte: LUO et al., 2000)

    Os autores concluram que os blocos de AAR com fibras de ao tiveram melhor

    comportamento ao impacto balstico que os blocos de concreto armado. Os blocos

    de CAR sofreram ruptura, enquanto os de AAR permaneceram intactos apenas com

    danos radiais nas faces lateral e frontal.

    2.7.4 SONG ET AL. (2005)

    Os autores estudaram o comportamento de CAR submetidos a impactos, atravs

    de comparao dos resultados entre corpos de prova moldados com concreto

    simples e concreto com fibras de ao.

    Confeccionaram-se corpos de prova cilndricos de 150 mm x 300 mm de

    dimenses de concreto simples (fc = 66 MPa) e concreto com fibras de ao

    (fc = 76 MPa).

    Cada corpo de prova moldado foi cortado com um disco diamantado, dividindo-o

    em 4 unidades de 150 mm de dimetro e 64 mm de espessura. Estas unidades

    foram submetidas ao impacto de um peso na vertical e monitorados os nmeros de

    impactos necessrios para ocasionar a primeira fissura visvel e a ruptura destas.

    Verificou-se que o concreto com fibras de ao tem uma melhor resposta a

    solicitaes de impacto do que a do concreto simples.

    Os autores notaram tambm que, com o uso de teste estatstico, o concreto de

    alta resistncia simples teve uma distribuio aproximadamente normal dos dados

  • 56

    de resistncia ao impacto para a formao da primeira fissura e para a ruptura, o

    que no ocorreu com os dados referentes ao concreto com fibras de ao, conforme

    FIG. 2.25.

    FIG. 2.25 Distribuio de frequncia dos ensaios por SONG et al. (2000).

    Constatou-se que a resistncia ao impacto do concreto de alta resistncia com

    fibras de ao, expressa pelo nmero de golpes para ocasionar danos nos corpos de

    prova, foi superior do concreto simples: 3,9 vezes maior no que se refere

    formao da primeira fissura e 4,2 vezes maior em se tratando de ruptura.

    De posse dos resultados e com o uso de modelos de regresso, foi possvel

    gerar intervalos de estimativa para o nmero de golpes necessrio para ocasionar

    danos aos concretos de alta resistncia.

  • 57

    2.7.5 ZHANG ET AL. (2005)

    Os autores investigaram a influncia da resistncia compresso do concreto,

    da presena de agregados grados e fibras de ao no concreto e a temperatura de

    cura do concreto no comportamento de concretos submetidos a impacto balstico.

    O estudo experimental contemplou corpos de prova de concreto de 300 mm x

    170 mm de dimenses, todos com 150 mm de espessura. A resistncia do concreto

    compresso variou de 45 MPa a 237 MPa. Os projteis tinham 12,6 mm de

    dimetro e 15 g de massa. Na execuo dos testes balsticos, a velocidade de

    impacto dos projteis variou entre 620 m/s e 700 m/s.

    A FIG. 2.26 mostra um croqui do ensaio de impacto balstico.

    FIG. 2.26 Croqui do ensaio de impacto. (Fonte: ZHANG et al., 2005)

    A dimenso mxima do agregado grado utilizado nos concretos NC40 e NC60

    foi de 20 mm, enquanto a dos concretos NC90 e NC120, 10 mm. A TAB. 2.12

    mostra a composio das misturas de concreto utilizado na confeco dos corpos de

    prova.

  • 58

    TAB. 2.12 Composio dos concretos.

    Identificao Mistura

    Fator a/c

    Cimento (kg/m

    3)

    Slica Ativa

    (kg/m3)

    gua (kg/m

    3)

    Agregado Grado (kg/m

    3)

    Areia Natural (kg/m

    3)

    Areia de

    Quartz (kg/m

    3)

    Fibra de Ao (kg/m

    3)

    Aditivo (kg/m

    3)

    NC40 0,55 360 - 198 1105 737 - - -

    NC60 0,45 440 - 198 1090 666 - - -

    NC90 0,31 475 - 143 1064 709 - - 10a

    NCF90 0,31 468 - 141 1048 698 - 118 10a

    NC120 0,27 475 48 133 952 779 - - 15a

    NCF120 0,27 468 47 131 938 767 - 118 15a

    CM 0,23 714 179 188 - - 1320 - 18b

    QFF 0,23 704 176 185 - - 1300 119 18b

    QWF 0,23 704 176 185 - - 1300 119 18b

    QOF-1 0,23 704 176 185 - - 1300 119 18b

    QOF-2 0,18 707 177 145 - - 1365 119 18b aRetardador de pega. bSuperplastificante. Fibras de ao: retas com 13 mm de comprimento, 0,2 mm de dimetro e fator de forma igual a 65.

    (Fonte: ZHANG et al., 2005)

    Para se avaliar os efeitos da temperatura de cura nos corpos de prova de

    concreto, foram executados alguns procedimentos. A maioria dos corpos de prova

    foi curada em uma cmara mida a aproximadamente 30 C por 7 dias e depois

    permaneceu exposta ao ambiente do laboratrio (cerca de 30 C) at a data do teste

    balstico. A mistura QWF foi cura mida nas primeiras 24 horas, aps o que foi

    imersa em banho-maria (em torno dos 90 C) por 1 dia e depois exposta ao

    ambiente do laboratrio por 27 dias. As placas de concreto das misturas QOF-1 e

    QOF-2, aps a cura mida, foram curadas temperatura de cerca de 250 C por 1

    dia e, ento, expostas ao ambiente do laboratrio por 7 dias.

    A TAB. 2.13 mostra os resultados do efeito da resistncia compresso na

    penetrao e no dimetro da cratera nos diversos corpos de prova.

    A TAB. 2.14 expem os resultados de penetrao e o dimetro das crateras

    geradas nos diversos corpos de prova devido a presena de fibras de ao.

    A TAB. 2.15 apresenta os resultados gerados pelo efeito da temperatura de cura

    do concreto na penetrao e no dimetro da cratera dos corpos de prova.

  • 59

    TAB. 2.13 Efeito da resistncia compresso na penetrao e no dimetro da cratera.

    Tipo a/c Agregado Dmx fc

    (MPa) Velocidade

    (m/s)

    Dimetro de danos

    (mm)

    Penetrao (mm)

    NC40-1

    0,55

    granito

    20 mm

    45,5

    668,5 157,5 48,0

    NC40-2 675,6 155,0 48,5

    NC40-3 667,7 162,5 46,5

    NC60-1

    0,45 58,3

    694,4 149,0 46,0

    NC60-2 684,9 151,0 45,0

    NC60-3 657,9 128,0 39,0

    NC60-4 657,9 115,5 38,0

    NC90-1

    0,31

    10 mm

    87,8

    675,5 133,0 41,0

    NC90-2 670,7 110,0 38,5

    NC90-3 679,3 145,0 41,0

    NC120-1

    0,27 112,5

    677,5 108,0 31,0

    NC120-2 670,7 115,0 28,5

    NC120-3 678,2 115,0 30,5

    CM-150-2

    0,23 quartzo 1,18 mm

    150,9

    646,6 125,0 31,0

    CM-150-3 634,2 178,0 36,5

    CM-150-4 675,7 105,0 31,5

    CM-150-5 684,9 123,0 33,5

    (Fonte: ZHANG et al., 2005)

    TAB. 2.14 Efeito da fibra de ao na penetrao e no dimetro da cratera.

    Tipo a/c Fibra

    de ao (%)

    Agregado Dmx fc (MPa) Velocidade

    (m/s)

    Dimetro de danos

    (mm)

    Penetrao (mm)

    NC90-1

    0,31

    -

    granito 10 mm

    87,8

    675,5 133,0 41,0

    NC90-2 670,7 110,0 38,5

    NC90-3 679,3 145,0 41,0

    NCF90-1 1,5 93,5

    665,0 82,5 38,0

    NCF90-2 640,5 93,0 36,5

    NC120-1

    0,27

    - 112,5

    677,5 108,0 31,0

    NC120-2 670,6 115,0 28,5

    NC120-3 678,2 115,0 30,5

    NCF120-1 1,5 115,0

    678,0 70,0 33,5

    NCF120-2 650,0 57,0 28,0

    CM-150-2

    0,23

    -

    quartzo 1,18 mm

    150,9

    646,6 125,0 31,0

    CM-150-3 634,2 178,0 36,5

    CM-150-4 675,7 105,0 31,5

    CM-150-5 684,9 123,0 33,5

    QFF-1

    1,5 187,2

    644,3 85,0 39,0

    QFF-2 694,4 67,5 30,5

    QFF-3 704,2 75,0 39,5

    (Fonte: ZHANG et al., 2005)

  • 60

    TAB. 2.15 Efeito da temperatura de cura na penetrao e no dimetro da cratera.

    Tipo a/c Temperatura

    cura (C) fc (MPa)

    Velocidade (m/s)

    Dimetro de danos (mm)

    Penetrao (mm)

    QFF-30-1

    0,23

    30 187,2

    644,3 85,0 39,0

    QFF-30-2 694,4 67,5 30,5

    QFF-30-3 704,2 75,0 39,5

    QWF-90-1

    90 183,6

    637,6 85,0 35,5

    QWF-90-2 621,3 82,0 35,5

    QWF-90-3 694,4 87,5 30,0

    QOF-1-1

    250

    203,5

    653,0 87,0 35,0

    QOF-1-2 644,5 85,1 31,0

    QOF-1-3 625,0 80,0 32,0

    QOF-2-1

    0,18 237,0

    620,0 81,0 28,5

    QOF-2-2 647,5 85,0 30,5

    QOF-2-3 636,0 84,5 28,5

    (Fonte: ZHANG et al., 2005).

    Verificou-se dos ensaios que os danos nos corpos de prova dependem da

    velocidade de impacto, da massa, da geometria e do tipo do material do projtil, bem

    como das propriedades do concreto e do reforo adicionado estrutura do corpo de

    prova.

    Os resultados indicaram que o comprimento de penetrao (v. FIG. 2.27) e o

    dimetro da cratera nos corpos de prova apresentam uma reduo com o

    aumento da resistncia do concreto compresso at certo valor.

    FIG. 2.27 Efeito da resistncia do concreto compresso no comprimento de

    penetrao dos corpos de prova de concreto ensaiados por ZHANG et al. (2005).

  • 61

    A FIG. 2.28 ilustra o aspecto ps-ensaio dos corpos de prova de concreto

    impactados com projteis.

    (a) corpo de prova da mistura NC 45; (b) corpo de prova da mistura NC 60;

    (c) corpo de prova da mistura NC 90; (d) corpo de prova da mistura NC 120;

    (e) corpo de prova da mistura CM 150.

    FIG. 2.28 Aspecto ps-ensaio balstico dos corpos de prova

    (Fonte: ZHANG et al., 2005)

  • 62

    Para concreto de fc = 115 MPa, o comprimento de penetrao e o dimetro da

    cratera foram, respectivamente, 40% e 60% inferiores aos do concreto de

    fc = 45 MPa.

    Da FIG. 2.29, averiguou-se que, para maiores valores de velocidade de impacto

    do projtil, maior o comprimento de penetrao.

    FIG. 2.29 Efeito da velocidade de impacto no comprimento de penetrao dos concretos NCF90 ensaiados por ZHANG et al. (2005).

    Constatou-se que a presena de agregados grados de granito parece ser

    benfica na reduo do comprimento de penetrao, do dimetro da cratera e

    da propagao de trincas.

    Pode-se conseguir um aumento na resistncia compresso do concreto com a

    reduo do fator gua-cimento, isso porem no implica necessariamente na

    diminuio do comprimento de penetrao ou no dimetro da cratera.

    Ao se incorporar fibras de ao no concreto, notou-se que ocorre reduo do

    dimetro da cratera e da propagao de trincas nos corpos de prova, porm no foi

    verificada uma diminuio significativa no comprimento de penetrao.

    O aumento na temperatura de cura de 30 C para 250 C no alterou de forma

    significativa a resistncia ao impacto dos corpos de prova de concreto.

    Concluiu-se que, baseado nos resultados alcanados e nos custos, o concreto de

    alta resistncia com fibras de ao com fc de 100 MPa um material eficiente na

    proteo contra impactos balsticos.

  • 63

    2.7.6 VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    Os autores estudaram o comportamento de placas de concreto reforadas por

    tecidos de polipropileno e zylon submetidas a impacto balstico. Foram avaliados o

    comprimento de penetrao (xp), a espessura de perfurao (he), e a espessura de

    estilhaamento (hs). Atravs de modelos empricos disponveis para a previso do

    comprimento de penetrao, foram feitas comparaes com o programa

    experimental, dentre esses modelos, foi dada nfase no mtodo modificado do

    National Defense Research Comitee (NRDC) e o modelo de expanso de cavidade.

    FIG. 2.30 Corpo de prova aps impacto. (Fonte: VOSSOUCHI et al., 2007).

    As placas de concreto (fc entre 30 MPa e 43 MPa) tinham seo quadrada de

    30,5 cm de dimenso e espessuras de 2,54 cm ou 3,81 cm. Confeccionaram-se 30

    placas, sendo 9 delas sem tecido. O reforo foi executado colando-se tecidos na

    face posterior face do tiro ou nas duas faces. Para a confeco das placas seguiu-

    Vi velocidade inicial do projtil;

    Vr velocidade aps a perfurao;

    d dimetro do projtil;

    t espessura da placa;

    xp profundidade de penetrao;

    kd profundidade da fragmentao.

    t

    rea de Estilhaamento

    rea de Fragmentao

    Perfurao

    Completa

    Penetrao Parcial

  • 64

    se as propores de 1 : 2,33 : 1,76 : 0,57, respectivamente, cimento, areia, brita

    (Dmax = 6,35 mm) e gua.

    Para as amostras com tecido, este foi colocado no fundo do molde e o concreto

    foi lanado sobre o tecido, a outra folha de tecido foi posicionada na parte superior

    do concreto lanado na forma. No foi usado adesivo no processo. Verificou-se que

    o tecido colocado no topo no aderiu bem ao concreto quando comparado ao da

    outra face. As placas de espessura nominal de 2,54 cm foram ensaiadas com a

    idade de 28 dias e as de 3,81 cm foram ensaiadas com 52 dias.

    Os tecidos de reforo tinham resistncia mxima ao carregamento linear

    1550 N/cm (Zylon) e 180 N/cm (polipropileno).

    Para os testes balsticos foi utilizada uma arma de presso (gs nitrognio

    presso mxima 10,3 MPa, calibrada de acordo com a velocidade necessria) com

    cano de 1,27 cm de dimetro e 132 cm de comprimento, para lanar projteis

    cilndricos de 12,7 mm de dimetro e 34 g de massa.

    Os painis de concreto foram fixados a uma placa grossa de ao de 1,27 cm de

    espessura por 4 braadeiras, uma em cada extremidade. A placa de ao ficava na

    parte frontal do painel e tinha uma abertura circular para passagem do projtil.

    A nomenclatura utilizada tinha o seguinte significado: indica a geometria de

    painel; C espcimes sem tecido; reforo de polipropileno; Z reforo de

    Zylon; nmeros de 1 a 3 corresponde a espessura de 3, 1 cm e de a

    espessura de 2,54 cm. As amostras PP4, PP6, PZ4 e PZ6, tinham tecido apenas em

    um lado.

    Durante os ensaios verificaram-se as seguintes respostas do projtil no corpo de

    prova: perfurado (P) - o projtil passou inteiramente atravs da placa, perfurao

    limitada (PL) - projtil ficou alojado entre a placa e o tecido, perfurado e expulso (PB)

    - o projtil atravessou o painel e foi expulso para a retaguarda e no perfurado (UP) -

    painel foi atingido, mas o projtil foi rebatido.

    Os resultados dos testes de impacto incluindo as velocidades inicial (Vi) e

    residual (Vr) so apresentados na TAB. 2.16.

    O valores de he e hs, para prever espessuras mnimas do corpo de prova para

    que no ocorra perfurao e estilhaamento, respectivamente, foram calculadas

    baseadas no mtodo do NDRC.

  • 65

    Verificou-se da TAB. 2.16 que as placas de 3,81 cm de espessura reforadas

    com tecidos de zylon foram as mais eficientes, pois o concreto por si s foi capaz de

    absorver quase toda a energia cintica e o tecido segurou os estilhaos de concreto.

    No entanto, para as amostras mais finas o tecido foi capaz de absorver uma parte da

    energia do impacto junto com o concreto.

    TAB. 2.16 Resultado do experimento.

    Tipo fc (MPa) Vi Vr Resposta x/d hs (cm) he (cm)

    PC1

    41

    235 - UP 0,86 4,18 2,81

    PC2 167 - P 1,37 5,06 3,83

    PC3 192 22 P 1,55 5,37 4,11

    PP1

    40

    200 0 PL 1,62 5,49 4,23

    PP2 189 0 PL 1,54 5,35 4,10

    PP3 188 9 P 1,54 5,35 4,10

    PZ1

    43

    187 0 PB 1,50 5,28 4,04

    PZ2 184 0 PB 1,48 5,24 4,00

    PZ3 196 0 PL 1,56 5,39 4,14

    PP1

    30

    187 13 P 1,65 5,54 4,27

    PP2 186 24 P 1,64 5,53 4,26

    PP3 171 9 P 1,52 5,31 4,07

    PC4 99 21 P 0,87 4,19 2,83

    PC5 92 11 P 0,82 4,1 2,70

    PC6 82 0 PB 0,73 3,96 2,48

    PC7

    35

    84 0 PB 0,73 3,95 2,46

    PC8 72 0 PB 0,63 3,77 2,18

    PC9 90 0 PB 0,77 4,02 2,57

    PP4

    30

    142 72 P 1,29 4,91 3,70

    PP5 103 34 P 0,96 4,35 3,05

    PP6 89 14 P 0,85 4,16 2,78

    PP7

    37

    106 0 PB 0,93 4,31 2,99

    PP8 9 12 P 0,85 4,16 2,78

    PP9 87 0 PL 0,79 4,05 2,63

    PZ4 106 0 PB 0,94 4,31 3,00

    PZ5 113 0 PL 0,99 4,40 3,12

    PZ6 123 0 PB 1,07 4,55 3,30

    PZ7

    39

    131 0 PL 1,12 4,62 3,39

    PZ8 143 0 PL 1,21 4,78 3,56

    PZ9 142 17 P 1,20 4,77 3,55

    (Fonte: VOSSOUCHI et al., 2007).

    Verificou-se que, nas placas de concreto reforadas com tecido na face posterior,

    houve considervel reduo no estilhaamento do concreto, tendo sido os

    fragmentos de concreto contidos pelos tecidos.

  • 66

    Os resultados de penetrao foram comparados com frmulas empricas

    disponveis na literatura. Demonstrou-se que as atuais formulaes no predizem

    com preciso o comprimento de penetrao do projtil no concreto reforado com

    tecido.

    Observou-se em todas as placas de concreto simples (sem tecido) ruptura frgil.

    A face posterior ao tiro apresentou fissuras que dividiram a placa em quatro partes.

    A formulao do NDRC para avaliao do comprimento de penetrao levou a

    resultados coerentes com os das placas de concreto sem reforo, o que no ocorreu

    quando as placas tinham reforo.

    Concluiu-se que a espessura dos painis de concreto tem um significativo efeito

    na resistncia penetrao

    2.7.7 DANCYGIER ET AL. (2007)

    Os autores estudaram o desempenho do CAR submetido a impacto balstico,

    com o objetivo de investigar a influncia dos materiais empregados na confeco do

    concreto e de reforo na resistncia penetrao de projtil. Foram variados a

    dimenso mxima dos agregados grados (12 mm, 22 mm e 50 mm), as fibras de

    ao (2 tipos: 60 mm de comprimento e fator de forma 67; 30 mm de comprimento e

    fator de forma 60 na taxa de 60 kg/m3), barras de ao e adio de microsslica.

    Inicialmente foram testadas placas de 400 mm x 400 mm x 50 mm de concreto

    alvejadas por projteis de 25 mm de dimetro e 165 g de massa.

    Observou-se que a resistncia compresso do concreto no o nico

    parmetro que deve ser levado em conta no projeto de estruturas submetidas a

    impacto, mas tambm a necessidade de incluir fibras ou barras de ao e selecionar

    os materiais componentes do concreto. Tambm foi notado que os danos nas faces

    foram diminudos com a adio de fibras e/ou barras de ao. ALMANSA e CANOAS

    (1999), ONG et al. (1999) e LI et al. (2005) constataram que a adio de fibras ao

    concreto melhora sua resistncia ao impacto.

    Depois foram confeccionadas 39 placas de concretos (fc entre 30 MPa e

    119 MPa) com 800 mm x 800 mm x 200 mm de dimenses para serem submetidas

    ao impacto de projteis de ao com 50 mm de dimetro e 1500 g, cuja velocidade

    mxima de 315 m/s foi controlada por uma arma propulsora.

  • 67

    As placas foram armadas com barras de ao com taxas de armadura iguais a

    0,14% na face anterior (face do tiro) e a 0,28% na face posterior, respectivamente

    8 mm c 20 cm e 8 mm c 10 cm, conforme mostra a FIG. 2.31.

    Para os corpos de prova de concreto de resistncia normal foram utilizados

    agregado grado com dimenso mxima de 22 mm, teor de cimento de 290 kg/m3 e

    fator gua-cimento de 0,65, resultando num concreto com fc aos 28 dias de 30 MPa.

    Para o CAR foram utilizados 425 a 495 kg/m3 de cimento, 1430 kg/m3 a 1595

    kg/m3 de agregados grados, fator gua-cimento entre 0,27 e 0,33 e nas misturas

    com adio de microsslica, o fator gua-cimento foi 0,25 a 0,29. Adicionou-se

    tambm um super-plastificante em quantidades que variaram de 11 l/m3 a 18 l/m3.

    Alm disso, todas foram dosadas para fc = 100 MPa, obtendo uma faixa de 93 MPa a

    119 MPa.

    FIG. 2.31 Armadura interna das placas de concreto. (Fonte: DANCYGIER et al., 2007)

    Como resultados foram medidas a velocidade do projtil, o comprimento de

    penetrao e as reas de danos nas faces anterior e posterior, conforme TAB. 2.17.

    .

  • 68

    TAB. 2.17 Resultado do experimento.

    Tipo Micro Slica

    Fibras Ao

    Barras Ao Dmax (mm)

    Fck (MPa)

    Vel (m/s)

    Penetrao (mm)

    Dimetro de danos (mm)

    Anterior Posterior Anterior Posterior

    Normal - -

    8mm c 20cm

    8mm c 10cm

    22

    40

    204 127 313 482

    203 135 279 436

    250 200 249 525

    245 200 345 545

    Concreto Alta

    Resistncia

    - S 108

    285 200 229 379

    273 142 235 455

    276 200 209 456

    282 152 224 490

    - - 119 270 200 363 600

    254 200 375 546

    S S 102

    309 200 315 430

    243 90 224 0

    276 152 260 550

    289 200 232 430

    281 180 242 490

    S - 117 282 200 543 700

    278 200 338 602

    S S

    50

    104 291 200 290 423

    287 180 319 600

    S S 113 289 200 216 469

    262 128 259 0

    S S 22 109 279 150 220 525

    289 145 280 0

    S S 12 106 291 135 250 465

    307 200 301 300

    - S

    50

    101 292 200 172 445

    286 147 290 0

    S S 93 292 168 355 530

    313 200 305 470

    S S 94 313 200 274 588

    314 163 299 497

    S S 8mm c

    10cm 8mm c

    10cm

    22

    114 270 140 290 430

    286 165 283 475

    S S 8mm c

    10cm 8mm c 5cm 102

    287 170 300 440

    289 200 345 390

    S S

    8mm c 10cm

    + 8mm c

    10cm (transversal)

    8mm c 10cm

    + 8mm c

    10cm (transversal)

    110

    286 200 270 385

    284 200 290 420

    S S

    6mm c 10cm

    + 6mm c

    10cm (intermediria)

    6mm c 10cm

    + 6mm c

    10cm (intermediria)

    103

    287 200 268 595

    292 175 315 540

    (Fonte: DANCYGIER et al., 2007)

    Verificou-se que todas as placas com CAR tiveram maior resistncia

    penetrao que as com concreto de baixa resistncia. Quanto maior o tamanho e a

    dureza do agregado, maior resistncia penetrao.

    Constatou-se que os danos na face anterior foram maiores nas placas de CAR

    que os nas placas de concreto convencional. Quando se adicionou fibras de ao ao

    concreto, menores foram os danos nesta face. A adio de microslica ao concreto

    no influenciou estes danos e pouco contribuiu para a reduo do comprimento de

  • 69

    penetrao do projtil no concreto. O aumento do reforo de barras de ao no

    contribuiu para a sua diminuio.

    Com relao aos danos na face posterior, verificou-se que a adio de fibras

    contribuiu para a diminuio dos danos, resultado semelhante foi obtido e relatado

    por ZHANG et al. (2005), pois promovem reduo da propagao das fissuras no

    concreto. A adio de microslica causou um ligeiro aumento dos danos.

    Foi observado que quanto mais duro o agregado, maior a resistncia

    penetrao e menores so os danos nas faces da placa de concreto aps o teste

    balstico, porm quanto maior seu tamanho, maiores so os danos nestas faces,

    porque o agregado tende a sair por inteiro.

    As barras de ao da armadura interna tiveram efeito insignificante na reduo do

    comprimento de penetrao, porm contriburam para a reduo dos danos na face

    posterior ao tiro.

    Concluiu-se que as formulaes existentes para prever o comprimento de

    penetrao do projtil em CAR no levam a resultados satisfatrios.

    Os autores depreenderam que, para aumentar a resistncia de placas de

    concreto submetidas a impacto balstico, necessrio melhorar as propriedades da

    estrutura, no somente aumentar a resistncia do concreto compresso.

    2.7.8 MOHAMED ET AL. (2009)

    Os autores estudaram a influncia do uso de malhas de ao no reforo de placas

    de concretos simples e armado submetidos a impacto balstico. Variou-se o nmero

    de camadas de malhas de ao (1 a 3), foi medido o comprimento de penetrao do

    projtil e monitoraram-se os danos nas faces anterior e posterior ao tiro.

    As placas tinham seo quadrada com 550 mm x 200 mm de dimenses. No

    reforo foi utilizada malha de ao quadrada com 500 mm de tamanho, tendo

    abertura e espessura de 50 mm e 2 mm, respectivamente, conforme mostra a

    FIG. 2.32.

  • 70

    FIG. 2.32 Placa de concreto reforada com a malha de ao. (Fonte: MOHAMED et al., 2009)

    A TAB. 2.18 rene dados das placas de concreto ensaiadas sem ou com reforo.

    TAB. 2.18 Descrio das placas ensaiadas.

    Nr Tipo Espessura

    (cm) Descrio

    Camadas de ao na placa anterior

    Camadas de ao na placa

    posterior

    1 SC 1 60 3 placas CS - -

    2 SC 2 40 2 placas CS - -

    3 SW 1-3 40 CA3 + CS 3 -

    4 SW 2-3 40 CA3 + CA3 3 3

    5 SW 1-2 40 CA2 + CA2 2 2

    6 SW 1-1 40 CA1 + CA1 1 1

    7 SW 2-1 40 CA2 + CA1 2 1

    CA concreto armado e CS concreto simples. CA1, CA 2 ou CA3 1, 2 ou 3 camadas de ao.

    (Fonte: MOHAMED et al., 2009)

    As placas SC1 e SW1-2 esto detalhadas de acordo com a FIG. 2.33.

    O concreto possua resistncia compresso de 35 MPa, resistncia trao de

    3,1 MPa e mdulo de elasticidade longitudinal de 29 GPa e massa especfica de

    2350 kg/m3, dosado com o trao de 1:2:4:0,5; respectivamente cimento, areia, brita

    (dimenso mxima do agregado grado de 19 mm) e gua.

    Os projteis utilizados nos testes balsticos tinham 23 mm de dimetro e 175 g de

    massa. A velocidade mdia destes atingiu 970 m/s.

    Na TAB. 2.19 encontram-se os resultados de comprimento de penetrao do

    projtil nas placas ensaiadas.

  • 71

    FIG. 2.33 Seo transversal das placas SC1 e SW1-2. (Fonte: MOHAMED et al., 2009)

    TAB. 2.19 Resultados de comprimento de penetrao nas placas ensaiadas.

    Nr Tipo Espessura (cm) Velocidade (m/s) Penetrao (cm)

    1 SC 1 60 974 40,0

    2 SC 2 40 976 40,0

    3 SW 1-3 40 976 40,0

    4 SW 2-3 40 978 28,0

    5 SW 1-2 40 996 28,7

    6 SW 1-1 40 994 29,0

    7 SW 2-1 40 979 28,5

    (Fonte: MOHAMED et al., 2009)

    Dos testes balsticos constatou-se que o uso da malha de ao reduziu

    aproximadamente 30% do comprimento de penetrao dos projteis nas placas de

    concreto, conforme pode ser visto na TAB. 2.19.

    O uso da malha de ao tambm levou a diminuio dos danos nas faces anterior

    e posterior das placas, sendo que na face anterior esta reduo de danos ficou em

    torno de 50%.

    Verificou-se tambm que quanto maior o nmero de camadas de malhas de ao,

    menores foram os danos na face posterior das placas de concreto e pouca mudana

    no comprimento de penetrao do projtil.

    Concluiu-se que o nmero ideal e econmico de camadas de malhas de ao de

    somente 2, podendo ser aplicada uma camada de malha de ao na face anterior e

    outra camada na face posterior da placa de concreto.

    O processo de penetrao/perfurao nas placas de concreto foi visvel em trs

    fases: cratera frontal, tnel na regio central e cratera posterior, e essas fases so

    vlidas para as placas com armao ou sem reforo.

  • 72

    2.7.9 SOBRAL (2011)

    A autora estudou o comportamento de placas quadradas, de 30 cm de dimenso,

    de concreto simples e concreto reforado com fibras de ao quando submetidas

    carga de impacto balstico.

    Os parmetros variados neste programa experimental foram a resistncia do

    concreto compresso (fc = 30 MPa, 70 MPa e 90 MPa), o tipo de fibras de ao

    (fibras longas e fibras mdias) e a massa volumtrica das fibras de ao (40 kg/m, 80

    kg/m e 120 kg/m), a espessura das placas (t = 25,4 mm, 38,1 mm, 50,8 mm,

    70,0 mm, 100,0 mm e 150,0 mm), e o calibre (0.50 pol, 7,62 mm e 9 mm) e a

    velocidade de impacto dos projteis (v = 326,8 m/s a 915,5 m/s).

    As fibras de ao empregadas no experimento so vista na FIG. 2.34.

    No estudo foi criada uma nomenclatura para cada corpo de prova para melhor

    identific-los (por exemplo: C30-25,4-AL80: corpo de prova de 25,4 mm de

    espessura, concreto de 30 MPa, reforado com fibras longas e massa de fibras igual

    a 80 kg/m e C70-50,8-S: corpo de prova de 50,8 mm de espessura, concreto de

    70 MPa, placa de concreto simples).

    (a) Fibra Mdia - BSF 36; (b) Fibra Longa - BSF 49.

    FIG. 2.34 Fibras de ao empregadas no experimento.

    (Fonte: SOBRAL, 2011).

    O ensaio balstico consistiu da execuo de um tiro por placa na regio central

    da mesma. Foi utilizada uma arma para a execuo do tiro, um tnel para medida da

    velocidade e um prtico de ao para fixao dos corpos de prova.

  • 73

    Como resultados dos ensaios balsticos foram obtidos a velocidade do projtil e o

    comprimento de perfurao. Nas TAB. 2.20 a TAB. 2.22 sero mostrados apenas os

    resultados nas placas em que os projteis penetraram, pois os corpos de prova onde

    aconteceram a perfurao ou a ruptura da placa sero desprezados.

    TAB. 2.20 Concretos grupo de 30 MPa.

    Placa Velocidade

    (m/s) Calibre

    Penetrao (mm)

    C30-38,1-S 426,0 9 19,00

    C30-50,8-S 416,0 9 18,50

    C30-50,8-S 431,5 9 17,00

    C30-38,1-AL-40 432,0 9 22,00

    C30-50,8-AL-40 420,0 9 17,50

    C30-50,8-AL-40 439,4 9 15,50

    C30-38,1-AM-40 435,1 9 19,00

    C30-38,1-AM-40 350,0 9 18,50

    C30-50,8-AM-40 439,2 9 16,00

    C30-50,8-AM-40 337,0 9 14,00

    C30-38,1-AL-80 438,4 9 21,50

    C30-38,1-AL-80 341,0 9 13,50

    C30-50,8-AL-80 442,5 9 17,50

    C30-50,8-AL-80 349,0 9 11,00

    C30-38,1-AM-80 416,0 9 20,00

    C30-38,1-AM-80 326,8 9 11,00

    C30-50,8-AM-80 417,0 9 17,50

    C30-100-S 845,6 7,62 44,78

    C30-150-S 840,4 7,62 41,34

    C30-70-AL-80 833,2 7,62 33,49

    C30-100-AL-80 832,3 7,62 41,42

    C30-150-AL-80 838,0 7,62 41,06

    (Fonte: SOBRAL, 2011).

    Ao final do experimento, verificou-se que todas as placas com espessura de

    25,4 mm de espessura sofreram perfurao aps o impacto, independente do calibre

    do projtil ou da quantidade de fibras de ao. As placas de concreto com fibras,

    espessura de 38,1 mm, resistiram ao impacto de projteis 9 mm com destacamento

    de material na face oposta ao tiro. As placas reforadas com fibras de 50,8 mm de

    espessura resistiram ao impacto de projteis 9 mm sem haver perda de material na

    face oposta ao tiro. As placas reforadas com fibras de 70 mm e 100 mm de

  • 74

    espessura resistiram ao impacto 7,62 mm e as reforadas com fibras de 150 mm de

    espessura resistiram ao impacto do 7,62 mm e 0.50 pol.

    Todas as placas sem fibras de ao se romperam com o impacto do projtil

    0.50 pol. As placas sem reforo de 100 mm e 150 mm resistiram ao impacto do

    7,62 mm.

    TAB. 2.21 Concretos grupo de 70 MPa.

    Placa Velocidade

    (m/s) Calibre

    Penetrao (mm)

    C70-70-AL-80 840,81 7,62 28,48

    C70-100-AL-80 837,36 7,62 25,84

    C70-150-AL-80 838,15 7,62 29,39

    C70-150-AL-80 791,33 0.50 55,86

    C70-100-S 832,87 7,62 28,75

    C70-150-S 834,93 7,62 28,44

    (Fonte: SOBRAL, 2011).

    A autora concluiu que o concreto sem fibras no apresentou resultados

    satisfatrios para os projteis de maior calibre, pois no ofereceu qualquer tipo de

    segurana ao usurio deste concreto para fins de proteo balstica, sendo o

    concreto de alta resistncia com fibras de ao uma eficiente alternativa para

    proteo balstica.

    TAB. 2.22 Concretos grupo de 90 MPa.

    Placa Velocidade

    (m/s) Calibre

    Penetrao (mm)

    C90-70-AL-120 837,4 7,62 27,02

    C90-100-AL-120 839,58 7,62 31,55

    C90-150-AL-120 776,74 0.50 62,36

    C90-150-AL-120 835,75 7,62 29,45

    C90-100-S 842,72 7,62 28,21

    C90-150-S 843,1 7,62 28,44

    C90-70-AL-80 839,28 7,62 23,24

    C90-100-AL-80 836,56 7,62 31,05

    C90-150-AL-80 777,97 0.50 63,51

    C90-150-AL-80 842,46 7,62 30,80

    (Fonte: SOBRAL, 2011).

  • 75

    3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

    3.1 INTRODUO

    Com o objetivo de ampliar os dados disponveis sobre impacto balstico em

    estruturas de concreto, foi elaborado um programa experimental que englobou o

    ensaio balstico em 110 placas de concreto.

    Em funo dos resultados de SOBRAL (2011), utilizou-se apenas uma

    resistncia mdia compresso para o concreto de todo o estudo (fc = 70 MPa).

    Os parmetros variados no experimento foram a espessura das placas de

    concreto, as armaduras e o calibre e a velocidade dos projteis.

    A espessura das placas assumiu seis valores: 38,1 mm, 50,8 mm, 70,0 mm,

    100,0 mm, 125,0 mm e 150,0 mm.

    A armadura interna com o uso de barras de ao tambm ficou limitada ao

    emprego de uma mesma taxa de armadura para cada espessura de corpo de prova,

    sendo cerca de quatro vezes a armadura mnima de acordo com a NBR 6118:2007.

    Tambm foram adicionadas internamente fibras de ao, mas no houve variao na

    quantidade, tendo sido empregada apenas uma taxa em massa por metro cbico de

    concreto, sendo 80 kg/m3.

    O reforo em folhas unidirecional de resina e fibra de carbono e tecido

    bidirecional de resina e fibra de vidro foi variado em funo do nmero de camadas

    (uma ou duas camadas) nas placas de concreto.

    O dimetro dos projteis utilizados foram de 9 mm, 7,62 mm e 12,7 mm (calibre

    0.50 pol), tendo suas velocidades variando entre v = 419,7 m/s e 907,7 m/s.

    Todas as placas quadradas de concreto, de 30 cm de dimenso, foram

    solicitadas por um tiro prximo regio central, com ngulo de impacto de 90o com

    relao ao plano da placa (obliqidade nula).

    A descrio dos ensaios, os materiais empregados, a execuo e os resultados

    so apresentados a seguir.

  • 76

    3.2 ENSAIOS EXECUTADOS

    Os corpos de prova foram distribudos em dois grupos: concreto simples (CS) e

    concreto armado (CA). Foram adicionados, externamente, s placas, compsitos de

    carbono (FC) e de vidro (FV), e internamente, fibras de ao (FA).

    Foram confeccionadas 110 placas para a realizao dos ensaios balsticos,

    distribudas conforme TAB. 3.1.

    TAB. 3.1 Resumo dos corpos de prova confeccionados.

    Espessura (mm)

    Quantidade

    Calibre

    9 mm 7,62 mm 0.50 pol

    38,1 27 25 2 -

    50,8 20 5 15 -

    70,0 19 - 16 3

    100,0 19 - 11 8

    125,0 19 - 7 12

    150,0 6 - 1 5

    total 110 30 52 28

    Todas as placas foram ensaiadas balisticamente com apenas um tiro na regio

    central da placa com 9 mm, 7,62 mm ou 0.50 pol em cmara de tiro destinada a esta

    finalidade.

    No intuito de caracterizar o concreto executado em betoneira, foram realizados

    ensaios de compresso de corpos-de-prova cilndricos, conforme NBR 5739:2007,

    para avaliao da resistncia do concreto compresso (fc) e de mdulo de

    elasticidade longitudinal, de acordo com a NBR 8522:2008.

    Nos compsitos de resinas e fibras de carbono e vidro foram executados ensaios

    de trao para determinao da sua resistncia trao, do seu mdulo de

    elasticidade e da sua deformao ltima.

    3.2.1 NOMENCLATURA ADOTADA PARA AS PLACAS

    Cada placa possua sua nomenclatura respeitando o padro adotado pelo

    trabalho. Para isso o experimento foi dividido em dois grandes grupos: concreto

    armado (CA) e concreto simples (CS), ou seja, com e sem barras de ao. Como a

    resistncia mdia do concreto compresso era de 70,0 MPa, adotou-se CA70 ou

  • 77

    CS70. Para evidenciar a espessura do corpo de prova quadrado, escreveu-se tal

    como CA70-38,1 ou CS70-70,0. A adio de fibras de ao na proporo de 80 kg

    por m3 ao concreto foi designada FA80. O reforo com uma camada de compsito

    de resina e fibras de vidro ou para 2 camadas foi expresso por FV1 ou FV2; para o

    compsito de resina e fibras de carbono, FC1 ou FC2.

    Assim uma placa com a denominao CA70-125,0-FA80-FV2 foi confeccionada

    com concreto fc = 70 MPa, possua espessura 125,0 mm, sendo armada com barras

    de ao e fibras de ao no consumo de 80 kg/m3 de concreto e reforada com duas

    camadas de compsito de resina e fibras de vidro.

    Para a execuo do experimento foram confeccionadas as placas de concreto

    simples de acordo com a TAB. 3.2 e de concreto armado, conforme a TAB. 3.3.

    TAB. 3.2 Placas de concreto simples ensaiadas.

    Placa Espessura

    (mm) Fibras de Ao

    (kg/m3)

    Compsitos de fibras

    Tipo das fibras

    Nmero de camadas de reforo

    CS70-38,1-FA80 38,1

    80 - -

    CS70-70,0-FA80 70,0

    CS70-100,0-FA80 100,0

    CS70-125,0-FA80 125,0

    CS70-150,0-FA80 150,0

    CS70-38,1-FA80-FV1 38,1

    80 Vidro

    1

    CS70-50,8-FA80-FV2 50,8 2

    CS70-70,0-FA80-FV1 70,0 1

    CS70-100,0-FA80-FV1 100,0

    1

    CS70-100,0-FA80-FV2 2

    CS70-125,0-FA80-FV1 125,0 1

    CS70-38,1-FA80-FC1 38,1

    80 Carbono

    1

    CS70-50,8-FA80-FC1 50,8

    1

    CS70-50,8-FA80-FC2 2

    CS70-70,0-FA80-FC1 70,0

    1

    CS70-70,0-FA80-FC2 2

    CS70-100,0-FA80-FC2 100,0 2

    CS70-125,0-FA80-FC1 125,0 1

  • 78

    TAB. 3.3 Placas de concreto armado ensaiadas.

    Placa Espessura

    (mm) Fibras de

    Ao (kg/m3)

    Compsitos de fibras Barras de ao

    Tipo das fibras

    Nmero de camadas de reforo

    CA70-38,1 38,1

    - - - sim

    CA70-50,8 50,8

    CA70-70,0 70,0

    CA70-100,0 100,0

    CA70-125,0 125,0

    CA70-150,0 150,0

    CA70-38,1-FA80 38,1

    80 - - sim

    CA70-50,8-FA80 50,8

    CA70-70,0-FA80 70,0

    CA70-100,0-FA80 100,0

    CA70-125,0-FA80 125,0

    CA70-150,0-FA80 150,0

    CA70-38,1-FV1 38,1

    - Vidro

    1

    sim

    CA70-50,8-FV1 50,8

    1

    CA70-50,8-FV2 2

    CA70-70,0-FV1 70,0 1

    CA70-100,0-FV1 100,0

    1

    CA70-100,0-FV2 2

    CA70-125,0-FV1 125,0

    1

    CA70-125,0-FV2 2

    CA70-38,1-FC1 38,1

    - Carbono

    1

    sim

    CA70-50,8-FC1 50,8

    1

    CA70-50,8-FC2 2

    CA70-70,0-FC1 70,0

    1

    CA70-70,0-FC2 2

    CA70-100,0-FC2 100,0 2

    CA70-125,0-FC1 125,0 1

    CA70-150-FC1 150,0

    1

    CA70-150-FC2 2

    CA70-38,1-FA80-FV1 38,1

    80 Vidro

    1

    sim

    CA70-38,1-FA80-FV2 2

    CA70-50,8-FA80-FV1 50,8

    1

    CA70-50,8-FA80-FV2 2

    CA70-70,0-FA80-FV2 70,0 2

    CA70-100,0-FA80-FV1 100,0

    1

    CA70-100,0-FA80-FV2 2

    CA70-125,0-FA80-FV1 125,0

    1

    CA70-125,0-FA80-FV2 2

    CA70-38,1-FA80-FC1 38,1

    80 Carbono

    1

    sim

    CA70-38,1-FA80-FC2 2

    CA70-50,8-FA80-FC1 50,8

    1

    CA70-50,8-FA80-FC2 2

    CA70-70,0-FA80-FC1 70,0

    1

    CA70-70,0-FA80-FC2 2

    CA70-100,0-FA80-FC1 100,0

    1

    CA70-100,0-FA80-FC2 2

    CA70-125,0-FA80-FC1 125,0 1

  • 79

    3.3 MATERIAIS UTILIZADOS

    3.3.1 CONCRETO

    Para o experimento decidiu-se por empregar na confeco das placas um

    concreto de alta resistncia com resistncia mdia compresso de 70 MPa, com o

    uso de adio de slica ativa e aditivo superplastificante. O fator gua-cimento

    utilizado foi de 0,35. Tal concreto foi escolhido em funo dos resultados de

    SOBRAL (2011).

    O cimento utilizado foi o CP-V ARI, da HOLCIM, sendo consumidos 457 kg por

    m3 de concreto. O agregado mido utilizado foi areia natural de rio lavada com

    mdulo de finura igual a 2,88 e dimenso mxima caracterstica de 2,4 mm. O

    agregado grado foi gnaisse britado com dimenso mxima caracterstica de

    9,5 mm (brita 0).

    A adio mineral introduzida ao concreto foi uma disperso aquosa de slica ativa

    SILITEC na taxa de 10% em massa de cimento. O aditivo superplastificante utilizado

    foi uma soluo de policarboxilato modificado de TEC FLOW 7000 no consumo de

    2,0% em massa de cimento. A FIG. 3.1 mostra as embalagens da adio e do

    aditivo empregados.

    O trao em massa empregado na execuo do concreto est apresentado na

    TAB. 3.4.

    TAB. 3.4 Composio do concreto dos corpos de prova (fc = 70 MPa).

    Componentes Concreto 70 MPa

    Trao (massa) Consumo (kg/m3)

    Cimento CP-V ARI 1 457 kg

    Areia 1,59 726 kg

    Brita 0 2,27 1039 kg

    Slica ativa 0,10 46 kg

    Superplastificante 0,02 9,1 kg

    gua 0,35 160 kg

    Nos concretos com reforo de fibras de ao, as mesmas quantidades de

    materiais (v. TAB. 3.4) foram adicionadas ao concreto de forma gradual.

  • 80

    (a) Slica ativa. (b) Superplastificante.

    FIG. 3.1 Adio e aditivo ao concreto.

    Por betonada de concreto foram moldados quatro corpos de prova cilndricos

    com dimenses de 150 mm x 300 mm (conforme NBR 573:2008) e em mdia seis

    placas de concreto.

    A FIG. 3.2 mostra o aspecto do concreto aps sua execuo e das formas

    prontas de trs betonadas.

    Para a execuo dos ensaios para determinao da resistncia compresso e

    do mdulo de elasticidade do concreto, foi utilizada a prensa de 5000 kN de

    capacidade (v. FIG. 3.3) do Laboratrio de Materiais de Construo e Concreto da

    Seo de Engenharia de Fortificao e Construo do IME.

    Para realizao desses ensaios, buscou-se uma data prxima execuo dos

    testes balsticos no intuito de obter a resistncia e mdulo de elasticidade os mais

    prximos possveis da realidade da vida do concreto na data do ensaio balstico,

    sendo os corpos de prova mais jovens com 60 dias.

  • 81

    FIG. 3.2 Confeco das placas e corpos de prova cilndricos.

    FIG. 3.3 Prensa Amster de 5000 kN de capacidade do IME.

  • 82

    A FIG. 3.4 mostra corpos de prova cilndricos de 150 mm x 300 mm

    instrumentados com o uso de extensmetros eltricos de resistncia para a

    realizao dos ensaios na prensa.

    FIG. 3.4 Instrumentao dos corpos de prova cilndricos.

    3.3.2 BARRAS DE AO

    Algumas placas de concreto foram armadas com uma malha de 4 barras em

    cada face maior e em cada direo, com exceo das de 38,1 mm de espessura que

    somente receberam uma malha de 4 barras em cada direo.

    A taxa de armadura (s) de cada placa foi constante para cada espessura, como

    pode ser vista na TAB. 3.5.

    Os valores escolhidos para s situaram-se entre cerca de 1,1% e 1,6%, o que em

    mdia fica em torno de 4 vezes a taxa mnima de armadura necessria para se

    armar uma estrutura de concreto de fc acima de 50 MPa, conforme a

    NBR 6118:2007.

    TAB. 3.5 Distribuio das barras por espessura de placa.

    Espessura (mm)

    Bitola Barra (mm)

    Nr Barras na face direo X

    Nr Barras na face direo Y

    Taxa de armadura

    (s %) Anterior Posterior Anterior Posterior

    38,1 6,3 4 - 4 - 1,09

    50,8 6,3 4 4 4 4 1,64

    70,0 6,3 4 4 4 4 1,19

    100,0 8,0 4 4 4 4 1,34

    125,0 8,0 4 4 4 4 1,07

    150,0 10,0 4 4 4 4 1,40

  • 83

    A FIG. 3.5 mostra o detalhamento das armaduras utilizadas nas placas de

    38,1 mm e de 50,8 mm a 150 mm.

    (a) Armadura utilizada nas placas de 38,1 mm;

    (b) Armadura utilizada nas placas de 50,8 mm a 150 mm.

    FIG. 3.5 Detalhamento das armaduras de ao.

    A TAB. 3.6 apresenta as especificaes nominais das barras de ao empregadas

    nas placas.

    TAB. 3.6 Especificaes nominais das barras de ao. Espessura

    (mm) Massa Nominal

    (kg/m) Tolerncia

    Resistncia Caracterstica de escoamento (MPa)

    6,3 0,245 7%

    500 8,0 0,395

    10,0 0,617 6%

    (Fonte: Catlogo de ao para a construo civil da Gerdau, 2009).

    A FIG. 3.6 mostra as formas para execuo de corpos de prova em concreto

    armado.

  • 84

    FIG. 3.6 Formas com barras de ao para concretagem.

    3.3.3 FIBRAS DE AO

    As fibras de ao foram distribudas aleatoriamente, dispersas descontinuamente,

    buscando sua homogeneidade na mistura de concreto fresco.

    Foi utilizado apenas um tipo de fibra de ao marca Wirand FF1 da Maccaferri,

    cujas especificaes constam da TAB. 3.7.

    TAB. 3.7 - Especificaes do fabricante das fibra de ao Wirand FF1.

    Caractersticas Wirand FF1

    Dimetro (mm) 1,00 0,1

    Comprimento (mm) 50 0,5

    Fator de forma comprimento/dimetro 50

    Nmero de fibras por kg 3244

    Resistncia trao do ao (MPa) >1100

    Mdulo de elasticidade (GPa) 210

    (Fonte: Maccaferri, 2012).

    Para a confeco das placas foram adicionadas fibras de ao ao concreto numa

    proporo de 80 kg/m3 de concreto, pois um valor que conduz a aumentos na

    resistncia e ductilidade de concretos de alta resistncia.

  • 85

    A FIG. 3.7 mostra forma geomtrica das fibras de ao FF1.

    FIG. 3.7 Geometria da fibra FF1.

    Disponvel em:

    Acessado em: Janeiro, 2012.

    A FIG. 3.8 mostra um conjunto de fibras de ao FF1.

    FIG. 3.8 Conjunto de fibras de Ao FF1.

    3.3.4 FIBRAS DE CARBONO

    Com o objetivo de aumentar a resistncia trao da estrutura de concreto, as

    placas foram reforadas externamente com folhas unidirecional de fibras de carbono

    TEC-FIBER da Rheoset, conforme mostra a FIG. 3.9.

    A TAB. 3.8 mostra especificaes nominais das folhas unidirecionais de fibras

    de carbono da RheoSet.

    http://www.officinemaccaferri.com/products/concrete-fibre-reinforcement/steel-fibres/13300-2.htmlhttp://www.officinemaccaferri.com/products/concrete-fibre-reinforcement/steel-fibres/13300-2.html

  • 86

    FIG. 3.9 Rolo de folha unidirecional de fibras de carbono.

    TAB. 3.8 Especificaes da folha unidirecional de fibras de carbono da RheoSet.

    Resistncia trao 3550 MPa

    Mdulo de elasticidade 235 GPa

    Deformao de ruptura 1,55%

    Largura da faixa 500 mm

    Espessura de projeto 0,165 mm

    Gramatura do material 300 g/m2 Disponvel em: .

    Acessado em: Maio, 2011.

    3.3.5 FIBRAS DE VIDRO

    As placas de concreto foram reforadas com tecido bidirecional de fibras de vidro

    WR 800, conforme mostra a FIG. 3.10.

    A TAB. 3.9 mostra especificaes nominais do tecido bidirecional de fibras de

    vidro WR 800 da Maxepoxi Industrial e Comercial Ltda.

    FIG. 3.10 Rolo de tecido de fibra de vidro

    http://www.rheotec.com.br/arquivos/tec-fiber.htm

  • 87

    TAB. 3.9 Especificaes do tecido bidirecional de fibras de vidro.

    Gramatura (g/m2) 799

    Largura (cm) 140

    Comprimento do rolo (m) 50

    rea do rolo (m2) 65

    Espessura (mm) 0,85

    Carga de ruptura de urdume (kgf/cm) 223,3

    Carga de ruptura da trama (kgf/cm) 176

    Tipo de tecelagem Tela

    Composio 100% vidro Disponvel em: .

    Acessado em: Janeiro, 2012.

    3.3.6 RESINA DE IMPRIMAO

    Para o procedimento de colagem a superfcie foi limpa com lcool e nela foi

    aplicada a resina de imprimao TEC-POXI PR da RheoSet, que tem a funo de

    garantir a aderncia perfeita da resina epoxdica superfcie da placa de concreto.

    Na TAB. 3.10 so expostas caractersticas da resina de imprimao TEC-POXI

    PR da RheoSet utilizada no trabalho.

    A resina TEC-POXI PR uma resina pr-dosada bi-componente. Para utiliz-la

    deve-se misturar os componentes A e B (v. FIG. 3.11), na proporo de 66,7% e

    33,3% respectivamente, manualmente por 5 minutos, at se obter uma mistura

    homognea em transparncia.

    TAB. 3.10 Especificaes da resina de imprimao.

    Aspecto / Cor Incolor

    Viscosidade 65 a 75 s (CF 4)

    Massa especfica 1,050 g/cm3

    Pot Life (tempo de vida til da mistura) mnimo de 40 min

    Secagem ao manuseio mximo 6 hs

    Secagem completa mximo 10 hs

    Cura inicial 7 dias

    Resistncia trao 20,0 2,0 MPa aps 24 horas

    Rendimento terico 250 a 350 g/m2 Disponvel em: .

    Acessado em Janeiro, 2012.

    http://www.maxepoxi.com.br/tecnica_tecidos.asphttp://www.rheotec.com.br/arquivos/tec-poxipr.htm

  • 88

    FIG. 3.11 Componentes A e B da resina de imprimao.

    3.3.7 RESINA EPXI

    Para o procedimento de colagem das folhas de fibras de carbono e do tecido de

    fibras de vidro na superfcie imprimada e seca das placas, foi utilizada a resina

    saturante epxi TEC-POXI da Rheo Set, formulada para colagem e saturao das

    fibras para a formao dos compsitos utilizados no reforo estrutural.

    Na TAB. 3.11 so expostas caractersticas da resina epxi TEC-POXI da

    RheoSet utilizada no trabalho.

    Da mesma forma que a resina de imprimao, a resina epxi TEC-POXI pr-

    dosada bi-componente, sendo sua mistura, tambm, na proporo de 66,7% e

    33,3% (componentes A e B, respectivamente), executada manualmente por 5

    minutos, at se obter uma mistura homognea em transparncia.

    TAB. 3.11 Especificaes da resina epxi.

    Cor Azul transparente

    Viscosidade 70 a 80 s (CF 4)

    Massa especfica 1,055 g/cm3

    Pot Life (tempo de vida til da mistura) mnimo de 40 min

    Secagem ao manuseio mximo 6 hs

    Secagem completa mximo 10 hs

    Cura total 7 dias

    Aderncia 1,5 MPa

    Resistncia trao 55,0 3,0 MPa aps 24 horas

    Resistncia compresso mnimo 60 MPa

    Rendimento terico 250 a 350 g/m2 Disponvel em: .

    Acessado em Janeiro, 2012.

    http://www.rheotec.com.br/arquivos/tec-poxi.htm

  • 89

    A FIG. 3.12 mostra os componentes A e B que compem a resina epxi.

    FIG. 3.12 Componentes A e B da resina epxi.

    3.3.8 COMPSITO DE RESINA E FIBRAS DE CARBONO

    O compsito resultante da combinao entre a resina e as fibras de carbono

    denominado Polmero Reforado com Fibras de Carbono ou Carbon Fiber

    Reinforced Polymer (CFRP). No caso do experimento foi fabricado o sistema curado

    in situ, ou seja, o tecido de carbono foi colado sobre a superfcie das placas de

    concreto com a resina epxi ou sobre outra folha, no caso dos corpos de prova com

    duas camadas de folha de carbono.

    O CFRP apresenta as desvantagens de baixa resistncia ao fogo, deteriorao

    quando exposto ao tempo e aos raios ultravioletas, risco de vandalismo e elevado

    custo se comparados com o compsito de resina e fibras de vidro.

    3.3.9 COMPSITO DE RESINA E FIBRAS DE VIDRO

    Os compsitos formados com fibras de vidro recebem a terminologia GFRP

    (Glass Fiber Reinforced Polymer).

    Para a execuo do GFRP foi utilizada as resinas de imprimao TEC-POXI PR

    e a resina epxi TEC-POXI, ambas de Rheo Set. Sendo executados os mesmos

    procedimentos do CFRP.

    O GFRP tem vantagens sobre o CFRP no que se refere a custo do material,

    elevada durabilidade e capacidade de deformao (para o caso de conter os

  • 90

    estilhaos de concreto provenientes dos impactos), grande resistncia quando

    exposto ao tempo e ao calor. Porm, possui baixo mdulo de elasticidade.

    3.4 EXECUO DAS PLACAS

    Todo o concreto foi produzido no Laboratrio de Materiais de Construo e

    Concreto da Seo de Engenharia de Fortificao e Construo do IME utilizando

    uma betoneira de 320 litros (v. FIG. 3.13).

    Foram confeccionadas formas de madeira resinadas para execuo dos corpos

    de prova quadrados de 30 cm de dimenso e espessuras de 38,1 mm, 50,8 mm,

    70,0 mm, 100,0 mm, 125,0 mm e 150,0 mm, conforme FIG. 3.14.

    Para facilitar o processo de desforma, aplicou-se desmoldante 6000

    biodegradvel, da Rheoset, antes do enchimento das formas com concreto.

    Foram realizadas 15 betonadas, sendo 10 destas de concreto com fibras de ao

    e 5, concreto simples.

    FIG. 3.13 Betoneira de 320 l de capacidade.

  • 91

    FIG. 3.14 Formas de madeira de 30 cm x 30 cm de diferentes espessuras.

    Antes de iniciar a concretagem, pesaram-se todos os materiais (v. FIG. 3.15) a

    serem empregados (areia, brita 0, slica ativa, superplastificante e fibras de ao),

    organizaram-se as formas de madeira e passou-se o desmoldante nas mesmas.

    (a) Areia e brita 0; (b) Slica ativa, superpastificante e fibras de ao.

    FIG. 3.15 Material pesado para concretagem.

    Para a execuo do concreto tomou-se o seguinte procedimento: primeiramente

    colocaram-se na betoneira toda a quantidade de agregado grado e 1/3 da gua

  • 92

    prevista (v. FIG. 3.16a), ligou-se a betoneira e fez a mistura girar cerca de 3 min para

    que toda a brita fosse molhada; em seguida adicionaram-se todo o cimento, a slica

    ativa e 1/3 de gua, deixando-se a betoneira girar por mais 3 min para que toda a

    brita fosse envolvida pela pasta de cimento (v. FIG. 3.16b e c); adicionaram-se ento

    o agregado mido e 1/3 de gua restante misturada com o superplastificante

    (v. FIG. 3.16d), deixando a betoneira girar por um perodo de 5 minutos para a

    homogeneizao completa do concreto.

    Para o concreto com fibras de ao, estas foram adicionadas manualmente aos

    poucos de forma lenta e uniforme (v. FIG. 3.17a) aps a adio da areia, seguindo

    ento a sequncia anteriormente descrita at o final do processo de concretagem

    (v. FIG. 3.17b).

    (a) brita 0 e 1/3 da gua; (b) Adio de cimento, slica ativa;

    (c) adio de 1/3 da gua; (d) Areia, 1/3 da gua e superplastificante.

    FIG. 3.16 Sequncia de execuo do concreto do trabalho.

  • 93

    (a) colocao das fibras de ao; (b) concreto + fibras de ao.

    FIG. 3.17 Sequncia de execuo do concreto com fibras.

    Aps a mistura, o concreto fresco pronto foi colocado nas formas e adensado

    (v. FIG. 3. 18).

    FIG. 3. 18 Concreto pronto.

    No adensamento do concreto utilizou-se vibrador de imerso (v. FIG. 3.19a) com

    dimetro de 25 mm, para os corpos de prova cilndrico, ou a mesa vibratria (v. FIG.

    3.19b), para as placas quadradas. O adensamento foi realizado durante e

    imediatamente aps o seu lanamento manual nas formas.

  • 94

    (a) Vibrador de imerso; (b) Mesa vibratria.

    FIG. 3.19 Equipamentos utilizados no adensamento do concreto.

    Para diminuir a evaporao da gua foram colocados sacos plsticos sobre a

    superfcie dos corpos de prova de concreto recm-moldados no intuito de favorecer

    a cura do concreto, FIG. 3.20.

    FIG. 3.20 Corpos de prova recm-moldados com plstico na superfcie.

  • 95

    Aps 24 horas, as placas e os cilindros de concreto foram retirados das formas e

    imersos em tanque com gua saturada de cal por 7 dias, aps o que, foram

    colocados em condies ambientes do laboratrio at a data do ensaio.

    A FIG. 3.21 mostra o aspecto das placas de concreto aps serem retiradas das

    formas de madeira.

    FIG. 3.21 Placas de concreto aps a desforma.

    3.5 APLICAO DO REFORO DE RESINA E FIBRAS

    O sistema de reforo das placas foi formado por compsitos de resina e fibras de

    carbono ou fibras de vidro, variando-se o nmero de camadas de reforo (uma ou

    duas camadas). A aplicao do reforo seguiu a sequncia da FIG. 3.22.

  • 96

    (a) Aplicao do primer na superfcie de concreto por meio de pincel;

    (b) Aplicao da resina para saturao do compsito de fibras de carbono;

    (c) Aplicao da resina na superfcie de concreto aps ter recebido primer;

    (d) Aplicao da folha de fibras de carbono na superfcie de concreto com rolo, aps ter recebido resina;

    (e) Aplicao da resina sobre folha de fibras de carbono colada com pincel;

    (f) Placa com uma camada de resina e fibra de carbono pronta.

    FIG. 3.22 Etapas de execuo do sistema de reforo estrutural nas placas.

    Para o corpo de prova com duas camadas de reforo, o procedimento foi o

    mesmo, tendo sido feitas as etapas descritas na FIG. 3.23.

    . O procedimento para a execuo de uma e/ou duas camadas de reforo com

    compsito de resina e fibras de vidro semelhante ao das FIG. 3.22 e FIG. 3.23.

  • 97

    (a) Aplicao da resina para saturao da

    2 camadas do compsito de fibras de carbono;

    (b) Aplicao da 2 camada sobre a 1;

    (c) Aplicar novamente resina na superfcie

    da 2 camada; (d) Aplicao novamente do rolo.

    FIG. 3.23 Etapas para a execuo da 2 camada do reforo.

    A FIG. 3.24 mostra duas placas reforadas com os compsitos de resina e fibras

    de carbono e de vidro.

    (a) Corpo de prova com duas camadas de fibra de carbono pronto;

    (b) Corpo de prova com uma camada fibra de vidro pronto.

    FIG. 3.24 Placas reforadas com compsitos.

  • 98

    3.6 ENSAIOS BALSTICOS

    As placas de concreto foram levadas para o Centro de Avaliao do Exrcito

    (CAEx), onde foram realizados todos os ensaios de impacto balstico nas placas de

    concreto.

    O ensaio consistia no impacto de um tiro na regio central da placa para se

    avaliar o comprimento de penetrao do projtil e comprimento de estilhaamento

    na placa, os danos nas faces anterior e posterior e a perda de massa aps o

    impacto.

    Com base nos resultados de SOBRAL (2011), foi determinado qual calibre a que

    cada placa seria submetida. Trinta placas foram impactadas com projtil de calibre 9

    mm (v.TAB. 3.12), cinquenta e duas placas com 7,62 mm (v. TAB. 3.13) e vinte e

    oito placas com 0.50 pol (v. TAB. 3.14).

    Antes dos impactos todas as placas foram pesadas, sendo novamente pesadas

    aps o tiro no intuito de obter a perda de massa decorrente dos danos nas mesmas.

    Para obter uma melhor preciso de perda de massa foi utilizada a mesma balana

    de 120 kg de capacidade mxima em todas as placas antes e depois do tiro.

    TAB. 3.12 Placas impactadas com 9 mm.

    Tipo da placa Espessura

    CS70-38,1-FA80

    38,1 mm

    CS70-38,1-FA80-FV1

    CS70-38,1-FA80-FC1

    CA70-38,1

    CA70-38,1-FV1

    CA70-38,1-FC1

    CA70-38,1-FA80

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-38,1-FA80-FC1

    CA70-50,8

    50,8 mm CA70-50,8-FC1

    CA70-50,8-FA80

  • 99

    TAB. 3.13 Placas impactadas com 7,62 mm.

    Tipo da placa Espessura

    CA70-38,1-FA80-FV2 38,1 mm

    CA70-38,1-FA80-FV1

    CS70-50,8-FA80-FC2

    50,8 mm

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FV1

    CA70-50,8-FC2

    CA70-50,8-FV2

    CS70-50,8-FA80-FC1

    CS70-50,8-FA80-FC2

    CA70-50,8-FV1

    CA70-50,8-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CS70-70,0-FA80

    70,0 mm

    CS70-70,0-FA80-FC1

    CS70-70,0-FA80-FC2

    CA70-70,0-FV1

    CA70-70,0

    CS70-70,0-FA80-FV1

    CA70-70,0-FA80

    CA70-70,0-FC1

    CA70-70,0-FC2

    CA70-70,0-FA80-FC1

    CA70-70,0-FA80-FC2

    CS70-100,0-FA80

    100,0 mm

    CA70-100,0

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-100,0-FA80

    CA70-100,0-FA80-FV1

    CS70-125,0-FA80

    125,0 mm CA70-125,0

    CA70-125,0-FA80

    CA70-150,0-FA80 150,0 mm

    A estrutura utilizada para o ensaio, instalada em um tnel de tiro do CAEx, foi

    composta de um provete fixo de tiro, uma barreira tica de aferio de velocidade e

    prtico em ao para fixao da placa de concreto (v. FIG. 3.25).

  • 100

    TAB. 3.14 Placas impactadas com 0.50 pol.

    Tipo da placa Espessura

    CA70-70,0-FA80-FC2

    70,0 mm CA70-70,0-FA80-FV2

    CA70-70,0

    CS70-100,0-FA80-FV2

    100,0 mm

    CS70-100,0-FA80-FC2

    CS70-100,0-FA80-FV1

    CA70-100,0-FV1

    CA70-100,0-FV2

    CA70-100,0-FC2

    CA70-100,0-FA80-FV2

    CA70-100,0-FA80-FC2

    CS70-125,0-FA80

    125,0 mm

    CA70-125,0-FV2

    CA70-125,0

    CA70-125,0-FA80-FV2

    CA70-125,0-FA80

    CA70-125,0-FA80-FV1

    CA70-125,0-FV1

    CA70-125,0-FC1

    CS70-125,0-FA80-FV1

    CS70-125,0-FA80-FC1

    CA70-125,0-FA80-FV1

    CA70-125,0-FA80-FC1

    CS70-150,0-FA80

    150,0 mm

    CA70-150,0

    CA70-150,0-FA80

    CA70-150-FC1

    CA70-150-FC2

    FIG. 3.25 Tnel aberto e equipamentos para o ensaio balstico.

  • 101

    Para o ensaio foram utilizados dois tneis de tiro. Nos tiros de 9 mm e 7,62 mm

    foi utilizado um tnel fechado de 100 m de comprimento (v. FIG. 3.26) e para o tiro

    de 0.50 pol, um tnel aberto de 300 m de comprimento (v.FIG. 3.25).

    Provete fixo de tiro capaz de realizar tiro com diversos calibres, sendo para isso

    apenas necessrio mudar o cano (FIG. 3.27a) e a culatra (FIG. 3.27b).

    FIG. 3.26 Mira sendo feita no tnel fechado.

    (a) Canos de diversos calibres; (b) Culatras para diversos calibres.

    FIG. 3.27 Canos e culatras.

    Para o ensaio foram utilizados dois tipos de provete; o primeiro foi utilizado para

    os tiros de 9 mm e 7,62 mm (FIG. 3.28a) e seu acionamento era eltrico; o outro,

    para o tiro de 0.50 pol (FIG. 3.28b) tinha seu acionamento manual atravs de um

  • 102

    cordo para acionar o armamento. O carregamento de ambos era manual e utilizado

    apenas um tiro por vez (FIG. 3.28c e d).

    Foi utilizada uma barreira tica para aferir a velocidade do projtil. Seu

    funcionamento se d medindo o tempo que o projtil leva para atravess-lo. Como

    seu comprimento 150 cm, torna possvel calcular a velocidade do projtil. Para o

    experimento a cmara foi posicionada a 250 cm do provete de tiro. A FIG. 3.29

    mostra a barreira tica.

    O Prtico em ao (FIG. 3.30) a estrutura mais solicitada do aparato montado,

    pois ele que segura as placas no momento do impacto. Sua localizao em

    relao ao provete foi determinada pela distncia mnima de segurana para a

    execuo dos ensaios, ficando assim distanciados em relao ao provete 5 m, para

    projtil de 9 mm de calibre, 15 m para projtil de 7,62 mm de calibre e 25 m, para

    projtil de 0.50 pol de calibre.

    (a) Provete de tiro 9 mm e 7,62 mm; (b) Provete de tiro 0.50 pol;

    (c) Um tiro por vez; (d) Carregamento manual.

    FIG. 3.28 Provetes de tiro utilizados.

  • 103

    FIG. 3.29 Barreira tica.

    FIG. 3.30 Prtico de ao.

    ara a fi ao das placas no prtico foram utilizados grampos C de diversos

    tamanhos, como mostra a FIG. 3.31.

    FIG. 3.31 Grampos tipo "c".

  • 104

    3.6.1 PROJTEIS EMPREGADOS

    Os calibres usados foram de armas usuais das Foras Armadas ou das Foras

    Auxiliares: 9 mm (pistola), 7,62 mm e 0.50 pol (fuzil ou metralhadoras).

    As munies para os tiros de 9 mm e 7,62 mm foram carregadas manualmente

    no laboratrio (v. FIG. 3.32) com a quantidade de plvora necessria para atingir as

    velocidades de acordo com os nveis de blindagem (v.TAB. 2.1) III-A (426 15 m/s)

    e III (838 15 m/s), respectivamente para 9 mm e 7,62 mm. Para o tiro de 0.50 pol

    utilizou-se munio comercial.

    FIG. 3.32 Tcnico do CAEx colocando plvora no estojo.

    Na TAB. 3.15 constam especificaes dos projteis utilizados nos ensaios.

    TAB. 3.15 Caractersticas do projteis utilizados.

    Caracterstica 9 mm 7,62 mm 0.50 pol

    Dimetro do projtil 9,02 mm 7,82 mm 12,7 mm

    Comprimento do estojo 19,15 mm 51,18 mm 99 mm

    Tipo de iniciao Central Central Central

    Massa 7,45g 9,33 g 42,4 g

    http://wapedia.mobi/pt/Tipo_de_fogo

  • 105

    3.7 ENSAIOS DE TRAO UNIAXIAL NOS COMPSITOS

    3.7.1 ENSAIO DE TRAO CFRP

    Baseado nos ensaios feitos por CARNEIRO (2004), realizaram-se ensaios de

    trao uniaxial em corpos de prova de CFRP com uma e duas camadas de folha

    unidirecional de carbono com 90 mm de largura e 720 mm de comprimento. As

    espessuras dos corpos de prova foram 0,5 mm (1 camada de compsito de carbono)

    e 0,9 mm (2 camadas de compsito de carbono), conforme FIG. 3.33.

    (a) CFRP (1 camada) antes do ensaio; (b) CFRP (2 camadas) antes do ensaio;

    (c) CFRP (1 camada) depois do ensaio; (d) CFRP (2 camadas) depois do ensaio.

    FIG. 3.33 Ensaio de trao uniaxial de corpos de prova de CFRP.

  • 106

    Para a execuo dos ensaios utilizou-se a prensa de 1000 kN de capacidade do

    Laboratrio de Materiais de Construo e Concreto da Seo de Engenharia de

    Fortificao e Construo do IME, de acordo com a FIG. 3.34.

    FIG. 3.34 Prensa de 1000 kN de capacidade utilizada no ensaio de trao uniaxial dos compsitos de reforo.

    3.7.2 ENSAIO DE TRAO GFRP

    Utilizou-se a mesma prensa de 1000 kN de capacidade do Laboratrio de

    Materiais de Construo e Concreto da Seo de Engenharia de Fortificao e

    Construo do IME, segundo mostra a FIG. 3.35.

  • 107

    Os ensaios de trao uniaxial foram realizados em moldes semelhantes aos do

    CFRP. As espessuras foram 0,6 mm (1 camada de compsito de vidro) e 1,3 mm (2

    camadas de compsito de vidro), conforme FIG. 3.36.

    FIG. 3.35 Prensa de 1000 kN de capacidade utilizada no ensaio de trao uniaxial GFRP.

  • 108

    (a) GFRP (1 camada) antes do ensaio; (b) GFRP (2 camadas) antes do ensaio;

    (c) GFRP (1 camada) depois do ensaio; (d) GFRP (2 camadas) depois do ensaio.

    FIG. 3.36 Ensaio de trao uniaxial de corpos de prova de GFRP.

  • 109

    4 RESULTADOS DOS ENSAIOS

    Apresentam-se neste captulo os resultados dos ensaios de caracterizao do

    concreto, de trao uniaxial dos compsitos e balsticos realizados.

    4.1 RESISTNCIA DO CONCRETO COMPRESSO

    Os ensaios de resistncia compresso do concreto foram realizados nos

    corpos de prova cilndricos de 150 mm x 300 mm de dimenses extrados das 15

    betonadas executados, sendo 10 betonadas de concreto com fibras de ao e 5

    betonadas de concreto simples sem fibras.

    A TAB. 4.1 apresenta os resultados mdios (3 corpos de prova) de resistncia

    compresso dos concretos sem fibras de ao empregados para a confeco das

    placas.

    TAB. 4.1 Resultados de fc concretos sem fibras de ao.

    Betonada fc (MPa) Placas

    1 67,7

    CA70-38,1

    CA70-38,1-FC1

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FC2

    CA70-70,0

    CA70-100,0

    CA70-125,0

    CA70-150,0

    8 68,5

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FV1

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FC2

    CA70-100,0-FV1

    CA70-125,0-FC1

    CA70-150-FC2

    9 64,6

    CA70-38,1

    CA70-50,8

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FC1

    CA70-100,0-FV2

    CA70-125,0-FV1

    CA70-150-FC1

  • 110

    Continuao da TAB. 4.1.

    Betonada fc (MPa) Placas

    10 63,5

    CA70-38,1

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FV1

    CA70-100,0

    CA70-125,0

    CA70-125,0-FV2

    15 71,4

    CA70-38,1-FC1

    CA70-50,8-FV2

    CA70-70,0

    CA70-70,0-FV1

    CA70-100,0-FC2

    CA70-125,0

    A TAB. 4.2 apresenta os resultados mdios (3 corpos de prova) de resistncia

    compresso dos concretos com fibras de ao (80 kg/m3) empregados para a

    confeco das placas.

    TAB. 4.2 Resultados de fc concretos com fibras de ao.

    Betonada fc (MPa) Placas

    2 77,9

    CA70-38,1-FA80

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80

    CA70-70,0-FA80

    CA70-100,0-FA80

    CA70-125,0-FA80

    CA70-150,0-FA80

    3 74,5

    CA70-38,1-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-70,0-FA80-FC2

    CA70-100,0-FA80-FV2

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-125,0-FA80-FV1

  • 111

    Continuao da TAB. 4.2.

    Betonada fc (MPa) Placas

    4 76,1

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CA70-70,0-FA80-FV1

    CA70-70,0-FA80-FV2

    CA70-100,0-FA80-FV1

    CA70-100,0-FA80-FC2

    CA70-125,0-FA80-FC1

    5 74,2

    CA70-38,1-FA80-FC1

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CA70-70,0-FA80-FC2

    CA70-100,0-FA80-FV1

    CA70-125,0-FA80-FV1

    6 75,1

    CA70-38,1-FA80-FV1

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-70,0-FA80-FC1

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-125,0-FA80-FV2

    7 78,1

    CS70-38,1-FA80-FV1

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CS70-70,0-FA80-FV1

    CS70-100,0-FA80-FV2

    CS70-125,0-FA80

    CS70-150,0-FA80

    11 84,1

    CS70-38,1-FA80

    CS70-38,1-FA80-FC1

    CS70-50,8-FA80-FC2

    CS70-70,0-FA80-FC2

    CS70-100,0-FA80-FV1

    CS70-125,0-FA80

    CS70-125,0-FA80-FV1

    12 81,2

    CS70-38,1-FA80-FC1

    CS70-50,8-FA80-FC1

    CS70-70,0-FA80-FC1

    CS70-100,0-FA80-FC2

    CS70-125,0-FA80

    CS70-125,0-FA80-FC1

  • 112

    Continuao da TAB. 4.2.

    Betonada fc (MPa) Placas

    13 78,5

    CA70-38,1-FA80

    CA70-38,1-FA80-FC1

    CA70-50,8-FA80-FV1

    CA70-70,0-FA80

    CA70-100,0-FA80

    CA70-125,0-FA80

    CA70-150,0-FA80

    14 71,6

    CS70-38,1-FA80

    CS70-38,1-FA80-FV1

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CS70-50,8-FA80-FC2

    CS70-70,0-FA80

    CS70-70,0-FA80-FV1

    CS70-100,0-FA80

    CS70-125,0-FA80

    4.2 MDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO

    A TAB. 4.3 apresenta os resultados mdios (2 corpos de prova) do mdulo de

    elasticidade longitudinal secante dos concretos sem fibras de ao empregados para

    a confeco das placas.

    TAB. 4.3 Resultados do Ec concretos sem fibras de ao.

    Betonada Ec (GPa) Placas

    1 31,4

    CA70-38,1

    CA70-38,1-FC1

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FC2

    CA70-70,0

    CA70-100,0

    CA70-125,0

    CA70-150,0

    8 32,5

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FV1

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FC2

    CA70-100,0-FV1

    CA70-125,0-FC1

    CA70-150-FC2

  • 113

    Continuao da TAB. 4.3.

    Betonada Ec (GPa) Placas

    9 29,9

    CA70-38,1

    CA70-50,8

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FC1

    CA70-100,0-FV2

    CA70-125,0-FV1

    CA70-150-FC1

    10 29,2

    CA70-38,1

    CA70-38,1-FV1

    CA70-50,8-FC1

    CA70-70,0-FV1

    CA70-100,0

    CA70-125,0

    CA70-125,0-FV2

    15 33,8

    CA70-38,1-FC1

    CA70-50,8-FV2

    CA70-70,0

    CA70-70,0-FV1

    CA70-100,0-FC2

    CA70-125,0

    A TAB. 4.4 apresenta os resultados mdios (2 corpos de prova) do mdulo de

    elasticidade longitudinal secante dos concretos com fibras de ao (80 kg/m3)

    empregados para a confeco das placas.

    TAB. 4.4 Resultados do Ec concretos com fibras de ao.

    Betonada Ec (GPa) Placas

    2 37,2

    CA70-38,1-FA80

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80

    CA70-70,0-FA80

    CA70-100,0-FA80

    CA70-125,0-FA80

    CA70-150,0-FA80

  • 114

    Continuao da TAB. 4.4.

    Betonada Ec (GPa) Placas

    3 36,5

    CA70-38,1-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FV2

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-70,0-FA80-FC2

    CA70-100,0-FA80-FV2

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-125,0-FA80-FV1

    4 36,9

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CA70-70,0-FA80-FV1

    CA70-70,0-FA80-FV2

    CA70-100,0-FA80-FV1

    CA70-100,0-FA80-FC2

    CA70-125,0-FA80-FC1

    5 36,6

    CA70-38,1-FA80-FC1

    CA70-38,1-FA80-FC2

    CA70-50,8-FA80-FC2

    CA70-70,0-FA80-FC2

    CA70-100,0-FA80-FV1

    CA70-125,0-FA80-FV1

    6 36,8

    CA70-38,1-FA80-FV1

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-50,8-FA80-FC1

    CA70-70,0-FA80-FC1

    CA70-100,0-FA80-FC1

    CA70-125,0-FA80-FV2

    7 37,3

    CS70-38,1-FA80-FV1

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CS70-70,0-FA80-FV1

    CS70-100,0-FA80-FV2

    CS70-125,0-FA80

    CS70-150,0-FA80

    11 38,6

    CS70-38,1-FA80

    CS70-38,1-FA80-FC1

    CS70-50,8-FA80-FC2

    CS70-70,0-FA80-FC2

    CS70-100,0-FA80-FV1

    CS70-125,0-FA80

    CS70-125,0-FA80-FV1

  • 115

    Continuao da TAB. 4.4.

    Betonada Ec (GPa) Placas

    12 37,4

    CS70-38,1-FA80-FC1

    CS70-50,8-FA80-FC1

    CS70-70,0-FA80-FC1

    CS70-100,0-FA80-FC2

    CS70-125,0-FA80

    CS70-125,0-FA80-FC1

    13 37,3

    CA70-38,1-FA80

    CA70-38,1-FA80-FC1

    CA70-50,8-FA80-FV1

    CA70-70,0-FA80

    CA70-100,0-FA80

    CA70-125,0-FA80

    CA70-150,0-FA80

    14 33,8

    CS70-38,1-FA80

    CS70-38,1-FA80-FV1

    CS70-50,8-FA80-FV2

    CS70-50,8-FA80-FC2

    CS70-70,0-FA80

    CS70-70,0-FA80-FV1

    CS70-100,0-FA80

    CS70-125,0-FA80

    4.3 RESULTADOS ENSAIOS COMPSITO DE RESINA E FIBRAS DE VIDRO

    Na TAB. 4.5 constam os valores mdios das propriedades do compsito de

    resina e fibras de vidro, obtidos atravs do ensaio de trao uniaxial em trs corpos

    de prova conforme descritos no item 3.7.2.

    TAB. 4.5 Propriedades do compsito de resina e fibras de vidro.

    Nmero de camadas

    Resistncia trao (MPa)

    Mdulo de elasticidade (GPa)

    Deformao ltima (0/00)

    1 262 19,1 21,4

    2 520 24,2 13,7

    4.4 RESULTADOS ENSAIOS COMPSITO DE RESINA E FIBRAS DE

    CARBONO

    Os valores mdios das propriedades do compsito de resina e fibras de carbono,

    obtidos atravs do ensaio de trao uniaxial em trs corpos de prova conforme

    descritos no item 3.7.1, esto apresentados na TAB. 4.6

  • 116

    TAB. 4.6 Propriedades do compsito de resina e fibras de carbono.

    Nmero de camadas

    Resistncia trao (MPa)

    Mdulo de elasticidade (GPa)

    Deformao ltima (0/00)

    1 980 71,6 13,7

    2 952 78,6 12,1

    4.5 VARIAO DE MASSA DAS PLACAS DE CONCRETO

    A perda de massa (m) um fator importante, porque est relacionada aos

    danos na estrutura da placa. Por isso foram aferidas as massas antes e aps o

    ensaio de impacto balstico, conforme as TAB. 4.7 a TAB. 4.12, para as espessuras

    38,1 mm, 50,8 mm, 70,0 mm, 100,0 mm, 125,0 mm e 150,0 mm, respectivamente.

    TAB. 4.7 Variao percentual de massa nas placas de 38,1 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CS70-38,1-FA80

    9 mm

    432,33 8,64 8,60 0,46

    CS70-38,1-FA80 438,37 9,02 9,00 0,22

    CS70-38,1-FA80-FV1 434,08 9,44 9,43 0,11

    CS70-38,1-FA80-FV1 437,27 9,50 9,48 0,21

    CS70-38,1-FA80-FV1 429,50 9,47 9,45 0,21

    CS70-38,1-FA80-FC1 433,97 8,98 8,97 0,11

    CS70-38,1-FA80-FC1 435,57 9,01 9,00 0,11

    CS70-38,1-FA80-FC1 431,37 8,96 8,95 0,11

    CA70-38,1 433,14 8,88 8,73 1,69

    CA70-38,1 433,69 8,84 8,70 1,58

    CA70-38,1 439,14 9,14 9,06 0,88

    CA70-38,1-FV1 433,09 9,52 9,51 0,11

    CA70-38,1-FV1 434,10 9,60 9,58 0,21

    CA70-38,1-FV1 428,80 9,54 9,53 0,10

    CA70-38,1-FC1 445,47 9,16 9,15 0,11

    CA70-38,1-FC1 428,30 9,20 9,19 0,11

    CA70-38,1-FC1 426,43 9,14 9,13 0,11

    CA70-38,1-FA80 430,95 10,18 10,12 0,59

    CA70-38,1-FA80 433,29 9,12 9,10 0,22

    CA70-38,1-FA80-FC2 422,27 10,08 10,07 0,10

    CA70-38,1-FA80-FC2 419,70 10,10 10,09 0,10

    CA70-38,1-FA80-FC2 430,97 10,11 10,10 0,10

    CA70-38,1-FA80-FC1 426,91 9,18 9,16 0,22

    CA70-38,1-FA80-FC1 430,03 9,21 9,18 0,33

    CA70-38,1-FA80-FC1 431,18 9,16 9,15 0,11

    CA70-38,1-FA80-FV1 7,62 mm

    837,03 10,12 9,80 3,16

    CA70-38,1-FA80-FV2 838,57 10,92 10,56 3,30

  • 117

    TAB. 4.8 Variao percentual de massa nas placas de 50,8 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CA70-50,8

    9 mm

    427,48 12,36 12,34 0,16

    CA70-50,8-FC1 442,00 12,88 12,85 0,23

    CA70-50,8-FC1 426,09 12,90 12,88 0,16

    CA70-50,8-FC1 434,45 12,86 12,84 0,16

    CA70-50,8-FA80 429,12 12,42 12,40 0,16

    CS70-50,8-FA80-FC2

    7,62 mm

    837,50 12,36 11,96 3,24

    CS70-50,8-FA80-FV2 827,43 12,82 12,26 4,37

    CS70-50,8-FA80-FV2 825,01 12,75 12,16 4,63

    CA70-50,8-FA80-FV1 834,26 13,16 12,86 2,28

    CA70-50,8-FC2 841,59 12,24 11,76 3,92

    CA70-50,8-FV2 830,82 12,86 12,32 4,20

    CS70-50,8-FA80-FC1 825,54 12,46 12,04 3,37

    CS70-50,8-FA80-FC2 828,32 12,26 11,70 4,57

    CA70-50,8-FV1 843,81 12,74 12,22 4,08

    CA70-50,8-FA80-FV2 841,33 13,20 12,76 3,33

    CA70-50,8-FA80-FC2 838,27 13,40 13,02 2,84

    CA70-50,8-FA80-FC1 822,89 12,94 11,71 9,51

    CA70-50,8-FA80-FC1 836,21 12,98 11,74 9,55

    CA70-50,8-FA80-FC1 819,56 12,91 11,57 10,38

    CA70-50,8-FA80-FC2 828,23 13,66 11,72 14,20

    TAB. 4.9 Variao percentual de massa nas placas de 70,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CS70-70,0-FA80

    7,62 mm

    854,48 16,36 15,78 3,55

    CS70-70,0-FA80-FC1 827,72 17,84 17,62 1,23

    CS70-70,0-FA80-FC2 825,51 16,58 16,38 1,21

    CA70-70,0-FV1 806,13 17,12 16,32 4,67

    CA70-70,0-FV1 819,81 17,25 16,56 4,00

    CA70-70,0-FV1 829,10 17,19 16,26 5,41

    CA70-70,0 847,48 16,82 16,02 4,76

    CS70-70,0-FA80-FV1 831,32 18,36 18,29 0,38

    CS70-70,0-FA80-FV1 830,56 18,41 18,34 0,38

    CS70-70,0-FA80-FV1 833,31 18,34 18,26 0,44

    CA70-70,0-FA80 840,88 18,10 17,86 1,33

    CA70-70,0-FA80 833,59 18,68 18,48 1,07

    CA70-70,0-FC1 841,14 17,12 16,80 1,87

    CA70-70,0-FC2 844,78 17,84 17,64 1,12

    CA70-70,0-FA80-FC1 824,70 19,04 18,82 1,16

    CA70-70,0-FA80-FC2 843,74 18,00 17,84 0,89

    CA70-70,0-FA80-FC2

    0.5 pol

    899,28 20,46 19,44 4,99

    CA70-70,0-FA80-FV2 881,60 17,90 17,08 4,58

    CA70-70,0 871,99 16,90 11,56 31,60%

  • 118

    TAB. 4.10 Variao percentual de massa nas placas de 100,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CS70-100,0-FA80

    7,62 mm

    844,07 22,42 22,26 0,71

    CA70-100,0 842,08 25,52 25,30 0,86

    CA70-100,0 830,56 24,82 24,50 1,29

    CA70-100,0-FA80-FC1 827,34 26,08 25,75 1,27

    CA70-100,0-FA80-FC1 833,38 26,14 25,95 0,73

    CA70-100,0-FA80-FC1 835,28 25,99 25,79 0,77

    CA70-100,0-FA80 847,77 24,40 24,14 1,07

    CA70-100,0-FA80 831,37 24,06 23,90 0,67

    CA70-100,0-FA80-FV1 832,04 25,96 25,75 0,81

    CA70-100,0-FA80-FV1 849,74 25,92 25,71 0,81

    CA70-100,0-FA80-FV1 844,78 25,90 25,68 0,85

    CS70-100,0-FA80-FV2

    0.5 pol

    901,67 23,34 22,10 5,31

    CS70-100,0-FA80-FC2 899,73 22,98 21,02 8,53

    CS70-100,0-FA80-FV1 882,33 23,52 21,82 7,23

    CA70-100,0-FV1 902,12 24,58 20,92 14,89

    CA70-100,0-FV2 890,51 25,50 15,44 39,45

    CA70-100,0-FC2 905,74 24,28 17,16 29,32

    CA70-100,0-FA80-FV2 889,15 28,12 27,42 2,49

    CA70-100,0-FA80-FC2 906,72 26,28 25,50 2,97

    TAB. 4.11 Variao percentual de massa nas placas de 125,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CS70-125,0-FA80

    7,62 mm

    824,20 28,76 28,55 0,73

    CS70-125,0-FA80 828,20 28,70 28,50 0,70

    CS70-125,0-FA80 830,11 28,69 28,47 0,77

    CA70-125,0 835,61 30,26 29,90 1,19

    CA70-125,0 834,01 30,31 29,92 1,29

    CA70-125,0 830,84 30,28 29,95 1,09

    CA70-125,0-FA80 833,80 30,12 29,94 0,60

    CS70-125,0-FA80

    0.5 pol

    891,68 29,22 27,06 7,39

    CA70-125,0-FV2 902,57 30,34 23,92 21,16

    CA70-125,0 895,18 28,06 23,32 16,89

    CA70-125,0-FA80-FV2 899,54 30,60 29,28 4,31

    CA70-125,0-FA80 897,10 29,72 28,48 4,17

    CA70-125,0-FA80-FV1 898,04 30,12 29,74 1,26

    CA70-125,0-FV1 896,72 29,28 21,36 27,05

    CA70-125,0-FC1 901,86 30,64 26,44 13,71

    CS70-125,0-FA80-FV1 896,06 29,46 27,08 8,08

    CS70-125,0-FA80-FC1 900,35 28,82 26,08 9,51

    CA70-125,0-FA80-FV1 902,89 29,64 29,28 1,21

    CA70-125,0-FA80-FC1 904,42 30,86 30,38 1,56

  • 119

    TAB. 4.12 Variao percentual de massa nas placas de 150,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    Massa Inicial (kg)

    Massa Final (kg)

    Variao de Massa (m%)

    CA70-150,0-FA80 7,62 mm 837,75 37,44 37,22 0,59

    CS70-150,0-FA80

    0.5 pol

    891,86 34,70 34,20 1,44

    CA70-150,0 900,60 35,68 30,48 14,57

    CA70-150,0-FA80 903,40 38,00 37,54 1,21

    CA70-150-FC1 906,43 36,66 24,84 32,24

    CA70-150-FC2 904,50 35,36 29,12 17,65

    4.6 DANOS NAS FACES ANTERIOR E POSTERIOR

    A magnitude dos danos causados, nas faces anterior e posterior, pelo impacto do

    projtil foi estimada atravs do calculo da rea de danos, admitida como sendo uma

    elipse (Aelipse) dada pela Equao 4.1:

    elipseA = .a.b

    (Equao 4.1)

    onde a e b so os semi-eixos da parbola.

    A FIG. 4.1 mostra como foi realizada a aferio dos semi-eixos da elipse na face

    das placas.

    FIG. 4.1 Determinao dos comprimentos dos semi-eixos da elipse.

    As TAB. 4.13 a TAB. 4.18 mostram os resultados da rea dos danos nas faces

    das placas ensaiadas, com espessuras 38,1 mm, 50,8 mm, 70,0 mm, 100,0 mm,

    125,0 mm e 150,0 mm, respectivamente.

  • 120

    TAB. 4.13 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 38,1 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CS70-38,1-FA80

    9 mm

    432,33 20 9

    CS70-38,1-FA80 438,37 16 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 434,08 6 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 437,27 8 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 429,50 7 -

    CS70-38,1-FA80-FC1 433,97 13 -

    CS70-38,1-FA80-FC1 435,57 16 -

    CS70-38,1-FA80-FC1 431,37 14 -

    CA70-38,1 433,14 22 79

    CA70-38,1 433,69 13 64

    CA70-38,1 439,14 11 44

    CA70-38,1-FV1 433,09 8 -

    CA70-38,1-FV1 434,10 14 -

    CA70-38,1-FV1 428,80 11 -

    CA70-38,1-FC1 445,47 20 -

    CA70-38,1-FC1 428,30 14 -

    CA70-38,1-FC1 426,43 11 -

    CA70-38,1-FA80 430,95 10 -

    CA70-38,1-FA80 433,29 10 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 422,27 13 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 419,70 18 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 430,97 12 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 426,91 14 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 430,03 19 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 431,18 12 -

    CA70-38,1-FA80-FV1 7,62 mm

    837,03 47 90

    CA70-38,1-FA80-FV2 838,57 44 112

    TAB. 4.14 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 50,8 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CA70-50,8

    9 mm

    427,48 16 -

    CA70-50,8-FC1 442,00 14 -

    CA70-50,8-FC1 426,09 14 -

    CA70-50,8-FC1 434,45 12 -

    CA70-50,8-FA80 429,12 13 -

    CS70-50,8-FA80-FC2

    7,62 mm

    837,50 79 79

    CS70-50,8-FA80-FV2 827,43 64 79

    CS70-50,8-FA80-FV2 825,01 71 95

    CA70-50,8-FA80-FV1 834,26 57 35

    CA70-50,8-FC2 841,59 95 79

    CA70-50,8-FV2 830,82 79 104

    CS70-50,8-FA80-FC1 825,54 123 57

    CS70-50,8-FA80-FC2 828,32 165 49

  • 121

    Continuao da TAB. 4.14.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CA70-50,8-FV1

    7,62 mm

    843,81 74 141

    CA70-50,8-FA80-FV2 841,33 50 113

    CA70-50,8-FA80-FC2 838,27 79 74

    CA70-50,8-FA80-FC1 822,89 104 50

    CA70-50,8-FA80-FC1 836,21 112 41

    CA70-50,8-FA80-FC1 819,56 113 53

    CA70-50,8-FA80-FC2 828,23 118 57

    TAB. 4.15 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 70,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CS70-70,0-FA80

    7,62 mm

    854,48 95 143

    CS70-70,0-FA80-FC1 827,72 64 -

    CS70-70,0-FA80-FC2 825,51 87 -

    CA70-70,0-FV1 806,13 109 -

    CA70-70,0-FV1 819,81 79 -

    CA70-70,0-FV1 829,10 113 -

    CA70-70,0 847,48 79 182

    CS70-70,0-FA80-FV1 831,32 71 -

    CS70-70,0-FA80-FV1 830,56 75 -

    CS70-70,0-FA80-FV1 833,31 82 -

    CA70-70,0-FA80 840,88 94 -

    CA70-70,0-FA80 833,59 64 -

    CA70-70,0-FC1 841,14 113 -

    CA70-70,0-FC2 844,78 64 -

    CA70-70,0-FA80-FC1 824,70 71 -

    CA70-70,0-FA80-FC2 843,74 57 -

    CA70-70,0-FA80-FC2

    0.5 pol

    899,28 155 142

    CA70-70,0-FA80-FV2 881,60 118 102

    CA70-70,0 871,99 171 312

  • 122

    TAB. 4.16 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 100,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CS70-100,0-FA80

    7,62 mm

    844,07 79 -

    CA70-100,0 842,08 87 -

    CA70-100,0 830,56 95 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 827,34 113 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 833,38 64 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 835,28 71 -

    CA70-100,0-FA80 847,77 86 -

    CA70-100,0-FA80 831,37 50 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 832,04 79 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 849,74 81 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 844,78 81 -

    CS70-100,0-FA80-FV2

    0.5 pol

    901,67 125 247

    CS70-100,0-FA80-FC2 899,73 137 371

    CS70-100,0-FA80-FV1 882,33 283 239

    CA70-100,0-FV1 902,12 330 214

    CA70-100,0-FV2 890,51 471 245

    CA70-100,0-FC2 905,74 201 355

    CA70-100,0-FA80-FV2 889,15 123 108

    CA70-100,0-FA80-FC2 906,72 154 71

    TAB. 4.17 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 125,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CS70-125,0-FA80

    7,62 mm

    824,20 71 -

    CS70-125,0-FA80 828,20 72 -

    CS70-125,0-FA80 830,11 75 -

    CA70-125,0 835,61 95 -

    CA70-125,0 834,01 99 -

    CA70-125,0 830,84 86 -

    CA70-125,0-FA80 833,80 71 -

    CS70-125,0-FA80

    0.5 pol

    891,68 107 361

    CA70-125,0-FV2 902,57 408 264

    CA70-125,0 895,18 259 354

    CA70-125,0-FA80-FV2 899,54 180 220

    CA70-125,0-FA80 897,10 130 156

    CA70-125,0-FA80-FV1 898,04 153 -

    CA70-125,0-FV1 896,72 433 280

    CA70-125,0-FC1 901,86 289 370

    CS70-125,0-FA80-FV1 896,06 207 313

    CS70-125,0-FA80-FC1 900,35 135 207

    CA70-125,0-FA80-FV1 902,89 133 -

    CA70-125,0-FA80-FC1 904,42 171 -

  • 123

    TAB. 4.18 Danos nas faces anterior e posterior das placas de 150,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s)

    rea de danos (cm2)

    Face Anterior Face Posterior

    CA70-150,0-FA80 7,62 mm 837,75 87 -

    CS70-150,0-FA80

    0.5 pol

    891,86 137 -

    CA70-150,0 900,60 214 414

    CA70-150,0-FA80 903,40 163 -

    CA70-150-FC1 906,43 707 -

    CA70-150-FC2 904,50 675 -

    4.7 COMPRIMENTO DE PENETRAO E ESTILHAAMENTO

    Os comprimentos de penetrao (xp) e estilhaamento (xe) foram aferidos

    medindo a distncia entre a superfcie da face, anterior e posterior respectivamente,

    e o ponto mais profundo da cratera formada pelo projtil. O procedimento de

    aferio se fez com o uso de um palito de madeira para penetrar na cratera at o

    fundo e uma rgua para delimitar a superfcie da face analisada.

    Para o comportamento das placas sob impacto balstico foram verificados trs

    tipos de situao:

    Penetrao (PN) - o projtil adentrou a espessura da placa, mas no

    conseguiu ultrapassar toda sua espessura, sendo depositado ou expulso

    do interior da placa (v. FIG. 4.2a e FIG. 4.3);

    Perfurao sem estilhaamento (PF S/ EST) o projtil ultrapassou toda a

    espessura da placa sendo contida pelo reforo em compsito (v. FIG. 4.2b

    e FIG. 4.4);

    Perfurao com estilhaamento (PF C/EST) o projtil ultrapassou toda a

    espessura da placa e do reforo de compsito, quando h a ocorrncia

    deste ltimo (v. FIG. 4.2c, FIG. 4.5 e FIG. 4.6).

  • 124

    xpt

    (a) Penetrao; (b) Perfurao sem

    estilhaamento; (c) Perfurao com

    estilhaamento. FIG. 4.2 Comportamento placas de concreto.

    (a) Face anterior;

    (b) Face posterior.

    FIG. 4.3 Aspecto da placa de concreto CS70-38,1-FA80 aps impacto de projtil de 9 mm de calibre.

    (a) Face anterior;

    (b) Face posterior.

    FIG. 4.4 Aspecto da placa de concreto CA70-38,1-FA80-FV2 aps impacto balstico

    de 7,62 mm de calibre.

  • 125

    (a) Face anterior;

    (b) Face posterior.

    FIG. 4.5 Aspecto da placa de concreto CS70-50,8-FA80-FC2 aps impacto balstico

    de projtil de 7,62 mm de calibre.

    (a) Face anterior;

    (b) Face posterior.

    FIG. 4.6 Aspecto da placa de concreto CA70-125,0-FA80 aps impacto balstico de

    projtil de 0.50 pol de calibre.

    Os resultados dos comprimentos de penetrao e estilhaamento ao longo da

    espessura das placas de concreto foram reunidos nas TAB. 4.19 a TAB. 4.24.

    TAB. 4.19 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 38,1 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CS70-38,1-FA80

    9 mm

    432,33 PN 9,0 14,7

    CS70-38,1-FA80 438,37 PN 9,5 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 434,08 PN 9,0 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 437,27 PN 11,0 -

    CS70-38,1-FA80-FV1 429,50 PN 11,0 -

    CS70-38,1-FA80-FC1 433,97 PN 8,0 -

    CS70-38,1-FA80-FC1 435,57 PN 9,5 -

  • 126

    Continuao da TAB. 4.19.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CS70-38,1-FA80-FC1

    431,37 PN 9,0 -

    CA70-38,1 433,14 PN 9,0 23,0

    CA70-38,1 433,69 PN 8,5 14,3

    CA70-38,1 439,14 PN 8,5 16,5

    CA70-38,1-FV1 433,09 PN 9,5 -

    CA70-38,1-FV1 434,10 PN 11,0 -

    CA70-38,1-FV1 428,80 PN 9,0 -

    CA70-38,1-FC1 445,47 PN 10,0 -

    CA70-38,1-FC1 428,30 PN 9,5 -

    CA70-38,1-FC1 426,43 PN 9,0 -

    CA70-38,1-FA80 430,95 PN 8,0 -

    CA70-38,1-FA80 433,29 PN 8,5 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 422,27 PN 10,0 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 419,70 PN 8,5 -

    CA70-38,1-FA80-FC2 430,97 PN 10,0 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 426,91 PN 10,5 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 430,03 PN 11,0 -

    CA70-38,1-FA80-FC1 431,18 PN 9,0 -

    CA70-38,1-FA80-FV1 7,62 mm

    837,03 PF S/EST - -

    CA70-38,1-FA80-FV2 838,57 PF S/EST - -

    TAB. 4.20 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 50,8 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CA70-50,8

    9 mm

    427,48 PN 7,5 -

    CA70-50,8-FC1 442,00 PN 10,5 -

    CA70-50,8-FC1 426,09 PN 9,5 -

    CA70-50,8-FC1 434,45 PN 10,0 -

    CA70-50,8-FA80 429,12 PN 7,0 -

    CS70-50,8-FA80-FC2

    7,62 mm

    837,50 PF C/EST - -

    CS70-50,8-FA80-FV2 827,43 PF S/EST - -

    CS70-50,8-FA80-FV2 825,01 PF S/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FV1 834,26 PF S/EST - -

    CA70-50,8-FC2 841,59 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FV2 830,82 PF S/EST - -

    CS70-50,8-FA80-FC1 825,54 PF C/EST - -

    CS70-50,8-FA80-FC2 828,32 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FV1 843,81 PF S/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FV2 841,33 PF S/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FC2 838,27 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FC1 822,89 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FC1 836,21 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FC1 819,56 PF C/EST - -

    CA70-50,8-FA80-FC2 828,23 PN 32,5 -

  • 127

    TAB. 4.21 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 70,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CS70-70,0-FA80

    7,62 mm

    854,48 PN 31,0 23,0

    CS70-70,0-FA80-FC1 827,72 PN 32,5 -

    CS70-70,0-FA80-FC2 825,51 PN 27,5 -

    CA70-70,0-FV1 806,13 PN 29,0 -

    CA70-70,0-FV1 819,81 PN 29,5 -

    CA70-70,0-FV1 829,10 PN 32,0 -

    CA70-70,0 847,48 PN 28,0 34,5

    CS70-70,0-FA80-FV1 831,32 PN 32,0 -

    CS70-70,0-FA80-FV1 830,56 PN 32,5 -

    CS70-70,0-FA80-FV1 833,31 PN 32,0 -

    CA70-70,0-FA80 840,88 PN 30,5 -

    CA70-70,0-FA80 833,59 PN 30,0 -

    CA70-70,0-FC1 841,14 PN 30,5 -

    CA70-70,0-FC2 844,78 PN 34,5 -

    CA70-70,0-FA80-FC1 824,70 PN 28,5 -

    CA70-70,0-FA80-FC2 843,74 PN 32,0 -

    CA70-70,0-FA80-FC2

    0.50 pol

    899,28 PF C/EST - -

    CA70-70,0-FA80-FV2 881,60 PF C/EST - -

    CA70-70,0 871,99 PF C/EST - -

    TAB. 4.22 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 100,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CS70-100,0-FA80

    7,62 mm

    844,07 PN 29,0 -

    CA70-100,0 842,08 PN 29,5 -

    CA70-100,0 830,56 PN 34,0 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 827,34 PN 31,0 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 833,38 PN 31,5 -

    CA70-100,0-FA80-FC1 835,28 PN 32,0 -

    CA70-100,0-FA80 847,77 PN 32,5 -

    CA70-100,0-FA80 831,37 PN 31,5 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 832,04 PN 35,0 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 849,74 PN 30,0 -

    CA70-100,0-FA80-FV1 844,78 PN 34,0 -

    CS70-100,0-FA80-FV2

    0.50 pol

    901,67 PF S/EST - -

    CS70-100,0-FA80-FC2 899,73 PF C/EST - -

    CS70-100,0-FA80-FV1 882,33 PF C/EST - -

    CA70-100,0-FV1 902,12 PF C/EST - -

    CA70-100,0-FV2 890,51 PF S/EST - -

    CA70-100,0-FC2 905,74 PF C/EST - -

    CA70-100,0-FA80-FV2 889,15 PF S/EST - -

    CA70-100,0-FA80-FC2 906,72 PF C/EST - -

  • 128

    TAB. 4.23 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 125,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CS70-125,0-FA80

    7,62 mm

    824,20 PN 29,0 -

    CS70-125,0-FA80 828,20 PN 30,0 -

    CS70-125,0-FA80 830,11 PN 30,5 -

    CA70-125,0 835,61 PN 32,5 -

    CA70-125,0 834,01 PN 31,0 -

    CA70-125,0 830,84 PN 29,5 -

    CA70-125,0-FA80 833,80 PN 29,5 -

    CS70-125,0-FA80

    0.50 pol

    891,68 PF C/EST - -

    CA70-125,0-FV2 902,57 PF S/EST - -

    CA70-125,0 895,18 PF C/EST - -

    CA70-125,0-FA80-FV2 899,54 PF S/EST - -

    CA70-125,0-FA80 897,10 PF C/EST - -

    CA70-125,0-FA80-FV1 898,04 PN 83,0 -

    CA70-125,0-FV1 896,72 PF S/EST - -

    CA70-125,0-FC1 901,86 PN 74,0 32,0

    CS70-125,0-FA80-FV1 896,06 PF S/EST - -

    CS70-125,0-FA80-FC1 900,35 PF C/EST - -

    CA70-125,0-FA80-FV1 902,89 PN 77,0 -

    CA70-125,0-FA80-FC1 904,42 PN 80,0 -

    TAB. 4.24 Comprimentos de penetrao e estilhaamento placas de 150,0 mm.

    Placa Projtil Velocidade

    (m/s) Situao xp (mm) xe (mm)

    CA70-150,0-FA80 7,62 mm 837,75 PN 32,5 -

    CS70-150,0-FA80

    0.50 pol

    891,86 PN 82,0 -

    CA70-150,0 900,60 PF C/EST - -

    CA70-150,0-FA80 903,40 PN 77,0 -

    CA70-150-FC1 906,43 PN 79,0 -

    CA70-150-FC2 904,50 PN 75,0 -

    4.8 DESCRIO DAS PLACAS APS O ENSAIO

    Verificou-se que todas as placas de 38,1 mm sofreram penetrao quando foram

    submetidas a impacto do projtil de calibre de 9 mm (v. FIG. 4.7a e b), tendo

    algumas delas sofrido estilhaamento (v. FIG. 4.7c e d), quando impactadas por

    projteis de 7,62 mm, estas placas sofreram perfurao sem estilhaamento devido

    ao compsito de resina e fibras de vidro (v. FIG. 4.7e e f).

  • 129

    (a) Tiro 9 mm Face anterior (Placa: CA70-38,1-FA80);

    (b) Tiro 9 mm Face posterior

    (Placa: CA70-38,1-FA80);

    (c) Tiro 9 mm Face anterior

    (Placa: CA70-38,1);

    (d) Tiro 9 mm Face posterior

    (Placa: CA70-38,1);

    (e) Tiro 7,62 mm Face anterior (Placa: CA70-38,1-FA80-FV1);

    (f) Tiro 7,62 mm Face posterior (Placa: CA70-38,1-FA80-FV1).

    FIG. 4.7 Placas de 38,1 mm.

    Todas as placas de 50,8 mm sofreram penetrao quando foram submetidas a

    impacto do calibre de 9 mm (v. FIG. 4.8a e b). De acordo com a TAB. 4.20, quando

    impactadas por tiros de 7,62 mm, todas as placas sofreram perfurao, com exceo

  • 130

    da placa de concreto armado com fibras de ao e reforada com 2 lminas de

    compsito de carbono CA70-50,8-FA80-FC2 que sofreu penetrao (v.FIG. 4.9 ).

    Isto ocorreu, pois o tiro foi realizado contra a face que tinham duas camadas de

    compsito de fibras de carbono e foi constatado que o projtil se chocou com uma

    das barras de ao. O tiro contra a face reforada com compsito foi executado para

    se verificar a influncia do compsito no comprimento de penetrao do projtil. As

    placas de 50,8 mm de concreto simples ou armado sem ou com fibras de ao

    reforadas com compsito de carbono sofreram perfurao com estilhaamento.

    Aquelas com compsitos de vidro sofreram perfurao sem ter ocorrido

    estilhaamento (v. FIG. 4.8c e d), o que no ocorreu com aquelas reforadas com

    compsito de carbono.

    (a) Tiro 9 mm: penetrao anterior

    (Placa: CA70-50,8-FA80);

    (b) Tiro 9 mm: face posterior sem danos

    (Placa: CA70-50,8-FA80);

    (c) Tiro 7,62 mm: perfurao anterior

    (Placa: CS70-50,8-FA80-FV2);

    (d) Tiro 7,62 mm: sem estilhaamento

    (Placa: CS70-50,8-FA80-FV2).

    FIG. 4.8 Placas de 50,8 mm.

  • 131

    (a) Tiro 7,62 mm Face anterior;

    (b) Tiro 7,62 mm Face posterior.

    FIG. 4.9 Placa CA70-50,8-FA80-FC2.

    Todas as placas de 70,0 mm impactadas com tiro de 7,62 mm de calibre,

    independente da configurao e do tipo de reforo, sofreram penetrao

    (v. FIG. 4.10a e b), e todas as impactadas com 0.50 pol de calibre sofreram

    perfurao com estilhaamento (v. FIG. 4.10c e d).

    (a) Tiro 7,62 mm: penetrao anterior

    (Placa: CS70-70,0-FA80-FC2);

    (b) Tiro 7,62 mm: posterior sem danos

    (Placa: CS70-70,0-FA80-FC2);

    (c) Tiro 0,50 pol: perfurao anterior

    (CA70-70,0-FA80-FC2);

    (d) Tiro 0,50 pol: posterior com estilhaamento (CA70-70,0-FA80-FC2).

    FIG. 4.10 Placas de 70,0 mm.

  • 132

    Todas as placas de 100,0 mm impactadas com tiro de 7,62 mm, independente da

    configurao e do tipo de reforo, sofreram penetrao com danos apenas na face

    anterior (v. FIG. 4.11a e b). Todas as impactadas com 0.50 pol sofreram perfurao,

    sendo em sua maioria havendo estilhaamento. Aquelas que tinham reforo com

    duas camadas de compsito de fibras de vidro no apresentaram estilhaamento,

    apesar de ter ocorrido a perfurao (v. FIG. 4.11c e d).

    (a) Tiro 7,62 mm: penetrao anterior

    (Placa: CA70-100,0);

    (b) Tiro 7,62 mm: posterior sem danos

    (Placa: CA70-100,0);

    (c) Tiro 0,50 pol: perfurao anterior

    (Placa: CA70-100,0-FV2);

    (d) Tiro 0,50 pol: posterior sem

    estilhaamento (Placa: CA70-100,0-FV2).

    FIG. 4.11 Placas de 100,0 mm.

    Todas as placas de 125,0 mm impactadas com tiro de 7,62 mm, independente da

    configurao e do tipo de reforo, sofreram penetrao com danos apenas na face

    anterior. As impactadas com 0.50 pol sofreram penetrao com danos somente na

    face anterior, conforme visto nas FIG. 4.12a e c (CA70-125,0-FA80-FV1 e

    CA70-125,0-FA80-FC1, respectivamente) ou penetrao com danos nas faces

  • 133

    anterior e posterior, de acordo com FIG. 4.12a e e f (CA70-125,0-FC1). Tambm

    ocorreu perfurao com estilhaamento e sem estilhaamento.

    (a) Penetrao anterior

    (Placa: CA70-125,0-FA80-FV1);

    (b) Posterior sem danos

    (Placa: CA70-125,0-FA80-FV1);

    (c) Penetrao anterior

    (Placa: CA70-125,0-FA80-FC1);

    (d) Posterior sem danos

    (Placa: CA70-125,0-FA80-FC1);

    (e) Penetrao face anterior (Placa: CA70-125,0-FC1);

    (f) Posterior com danos e estilhaamento

    (Placa: CA70-125,0-FC1).

    FIG. 4.12 Placas de 125,0 mm, tiro 0.50 pol.

  • 134

    Todas as placas de 150,0 mm impactadas com 7,62 mm (v. FIG. 4.13a e b) e

    0.50 pol sofreram penetrao com danos na sua face anterior (v. FIG. 4.13c e d),

    exceto a placa CA70-150,0 (v. FIG. 4.13e e f), que sofreu perfurao com

    estilhaamento.

    (a) Tiro 7,62 mm: penetrao anterior

    (Placa: CA70-150,0-FA80);

    (b) Tiro 7,62 mm: posterior sem danos

    (Placa: CA70-150,0-FA80);

    (e) Tiro 0,50 pol: penetrao anterior

    (Placa: CA70-150,0-FC2);

    (f) Tiro 0,50 pol: posterior sem danos

    (Placa: CA70-150,0-FC2).

    (c) Tiro 0,50 pol: perfurao face anterior

    (Placa: CA70-150,0);

    (d) Tiro 0,50 pol: posterior com

    estilhaamento (Placa: CA70-150,0);

    FIG. 4.13 Placas 150,0 mm.

  • 135

    5 ANLISE DOS RESULTADOS

    5.1 INTRODUO

    Neste captulo apresenta-se a anlise dos resultados dos ensaios de

    caracterizao do concreto e dos ensaios balsticos executados nas placas de

    concreto.

    A anlise dos resultados dos ensaios balsticos contemplam os dados de

    comprimento de penetrao do projtil, de variao de massa, de rea de danos nas

    faces anterior e posterior das placas de concreto.

    Foram feitas comparaes entre os comprimentos de penetrao dos projteis

    experimentais e tericos segundo formulaes apresentadas no captulo 2.

    5.2 RESISTNCIA DO CONCRETO COMPRESSO

    Da TAB. 4.1 verificou-se que o concreto simples confeccionado em 5 (cinco)

    betonadas, apresentou valores de resistncia mdia compresso prximos,

    variando de 63,5 MPa a 71,4 MPa, com mdia de 67,2 MPa.

    Da TAB. 4.2 constatou-se que o concreto com fibras de ao, na taxa de 80 kg/m3

    de fibras e confeccionado em 10 (dez) betonadas, apresentou resultados mdios de

    resistncia compresso maiores, cerca de 15%, que o do concreto simples. Tal

    ganho foi prximo ao encontrado por MARINHO (2010), que foi igual a 9%. Os

    valores variaram entre 71,6 MPa e 84,1 MPa, com mdia de 77,1 MPa.

    O ganho de resistncia decorrente da incorporao das fibras de ao

    decorrente da transferncia de carga da matriz de concreto para as fibras de ao.

    5.3 MDULO DE ELASTICIDADE LONGITUDINAL DO CONCRETO

    Da TAB. 4.3 pode ser visualizado que o concreto simples apresentou valores

    mdios de mdulo de elasticidade parecidos, variando de 29,2 GPa a 33,8 GPa,

    com mdia de 31,4 GPa.

    Da TAB. 4.4 verificou-se que o concreto com fibras de ao apresentou, da

    mesma forma que fc, resultados mdios de mdulo de elasticidade maiores, em

  • 136

    torno de 18%, que os do concreto simples. Estes valores variaram entre 33,8 GPa e

    38,6 GPa, com mdia de 36,9 GPa.

    5.4 VARIAO DE MASSA DAS PLACAS DE CONCRETO

    Compararam-se as placas de mesmas espessuras e calibres de projtil tendo

    sido pesadas antes e depois do tiro obtidas a perda percentual de massa.

    Da TAB. 4.7 verificou-se que a variao da massa nas placas com espessura de

    38,1 mm foi maior para aquelas alvejadas por projteis de 7,62 mm de calibre

    (valores de 3,16% a 3,30%).

    Aquelas placas somente com armadura interna (barras de ao) submetidas ao

    tiro de 9 mm apresentaram as maiores perdas de massa (variao entre 0,88% e

    1,69%). As placas de concreto com fibras de ao, armadas ou no com barras de

    ao, tiveram uma variao de perda de massa entre 0,22% e 0,59%. As placas

    reforadas com compsitos de fibras de carbono ou de vidro apresentaram os

    menores valores de variao de massa, situandose na faixa de 0,10% a 0,33%. Os

    menores valores foram encontrados para as placas reforadas com duas camadas

    de compsito de fibras de carbono.

    Da TAB. 4.8 constatou-se que a variao da massa nas placas com espessura

    de 50,8 mm submetidas ao tiro de 9 mm foi em mdia 0,17%. Aquelas submetidas

    ao tiro de 7,62 mm apresentaram maiores perdas de massa que as das placas sob

    tiro de 9 mm.

    As placas de concreto simples com fibras de ao reforadas com compsito de

    fibras apresentaram menores valores mdios de perda, cerca de 60% dos de placas

    de concreto armado com fibras de ao reforadas com compsito.

    As placas de concreto armado com fibras de ao e reforadas com compsito de

    carbono apresentaram as maiores perda de massa (9,51% a 10,38%), pois foram

    perfuradas e sofreram estilhaamento. A placa CA70-50,8-FA80-FC2 foi a que

    apresentou a maior perda de massa (14,20%), porm no foi colocada na anlise

    por ter sido ensaiada de forma diferente das outras placas, pois o tiro foi impactado

    na face reforada com o compsito.

  • 137

    A TAB. 4.9 mostrou que a maior variao da massa nas placas com espessura

    de 70,0 mm se deu para a placa CA70-70,0 submetida ao tiro de 0.50 pol (31,60%),

    pois houve perfurao da placa. As outras duas placas solicitadas por 0.50 pol

    tiveram 4,99% (CA70-70,0-FA80-FC2) e 4,58% (CA70-70,0-FA80-FV2) de variao

    de massa, valores menores devido s placas terem sido perfuradas com

    estilhaamento do concreto na face posterior que ficou contido entre a placa e o

    compsito de reforo.

    As placas impactadas pelo tiro de 7,62 mm que apresentaram as maiores perdas

    de massa foram as placas CA70-70,0-FV1 e CA70-70,0 (variao entre 4,00% e

    5,41%), mostrando que o reforo somente com barras de ao e/ou compsitos de

    vidro no oferece um bom desempenho. Em geral as placas reforadas com uma ou

    duas camada de compsito de resina e fibras de vidro ou carbono e fibras de ao,

    tiveram uma variao de massa entre 0,38% e 1,23%.

    De acordo com a TAB. 4.10, as maiores variaes de massa ocorreram nas

    placas de 100,0 mm submetidas ao tiro de 0.50 pol em relao s placas sob o tiro

    de 7,62 mm. As maiores variaes de massa (14,89% a 39,45%) aconteceram nas

    placas de concreto armado com barras de ao e reforadas com compsitos de

    fibras sem fibras de ao, enquanto as menores perdas (2,49% e 2,97%) ocorreram

    nestas placas com fibras de ao. As placas de 100,0 mm solicitadas por projtil 7,62

    mm de calibre tiveram baixas variaes de massa (entre 0,67% e 1,29%).

    Na TAB. 4.11 depreende-se que as placas de 125,0 mm de espessura armadas

    com barras de ao e submetidas ao projtil de 7,62 mm de calibre apresentaram

    maiores variaes de massa (1,09% a 1,29%) que as placas sem barras de ao e

    com fibras de ao. Quando se colocaram fibras de ao na placa de concreto armado

    com barras de ao (CA70-125,0-FA80), a variao de massa foi cerca da metade

    encontrada para as placas de concreto armado sem fibras. As placas de 125,0 mm

    impactadas com 0.50 pol de calibre que tiveram as maiores variaes de massa,

    CA70-125,0-FV1 e CA70-125,0-FV2 (27,05% e 21,16%, respectivamente), sofreram

    perfurao sem estilhaamento. As menores variaes de massa foram verificadas

    nas placas CA70-125,0-FA80-FV1 e CA70-125,0-FA80-FC1 (1,21% e 1,56%,

    respectivamente), que sofreram penetrao do projtil.

  • 138

    Em se tratando das placas de 150,0 mm de espessura, a TAB. 4.12 mostrou que

    a ausncia de fibras de ao no concreto levou a maiores variaes de massa

    (14,57% a 32,24% contra 1,21% e 1,44%).

    Em geral, as placas solicitadas com maiores calibres de projtil e/ou sem fibras

    de ao no concreto apresentaram maiores variaes de massa que as das placas

    sob tiro de menor calibre e/ou com fibras de ao.

    Parece que as placas reforadas com compsito de fibras de vidro tenderam a

    perder menos massa do que as armadas com barras de ao e/ou reforadas com

    compsitos de fibras de carbono.

    5.5 DANOS NAS FACES ANTERIOR E POSTERIOR

    Em se tratando das reas de danos nas faces anterior e posterior das placas de

    38,1 mm apresentadas na TAB. 4.13, verificou-se que as placas impactadas com

    projtil de 7,62 mm de calibre sofreram danos nas faces anterior e posterior, tendo

    apresentado reas de danos prximas, independente do nmero de camadas de

    reforo. Nas outras placas submetidas ao impacto de projtil de 9 mm de calibre,

    todas tiveram danos na face anterior (6 cm2 a 22 cm2). Apenas as placas CA70-38,1

    (danos face posterior entre 44 cm2 e 79 cm2) e CS70-38,1-FA80 (danos face

    posterior 9 cm2) sofreram danos nas duas faces.

    Na TAB. 4.14 foi possvel verificar que as placas de 50,8 mm impactadas por

    projtil de 9 mm de calibre somente sofreram danos na face anterior (rea de danos

    entre 12 cm2 e 16 cm2). Todas as placas solicitadas por projtil 7,62 mm de calibre

    sofreram danos nas faces anterior (50 cm2 a 165 cm2) e posterior (35 cm2 a 141

    cm2). Verificou-se que a presena de barras de ao teve maior influencia em diminuir

    os danos na face anterior, a presena de fibras de ao teve maior influencia em

    diminuir os danos na face posterior, a presena de material compsito de vidro

    diminuiu os danos na face anterior e aumentou os da face posterior, por fim, a

    presena de material compsito de carbono aumentou os danos na face anterior e

    diminuiu na face posterior.

    A FIG. 5.1 resume os resultados de danos nas faces das placas de 38,1 mm e

    50,8 mm impactadas pelo calibre de 9 mm.

  • 139

    FIG. 5.1 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 9 mm.

    De posse da TAB. 4.15 constatou-se que a solicitao de projtil 0.50 pol de

    calibre nas placas de 70,0 mm de espessura geraram danos nas faces anterior

    (entre 118 cm2 e 171 cm2) e posterior (entre 102 cm2 e 312 cm2). Todas as placas

    solicitadas pelo calibre 7,62 mm sofreram danos na face anterior (entre 57 cm2 e 113

    cm2). Somente sofreram danos posteriores as placas CS70-70,0-FA80 (rea de 143

    cm2) e CA70-70,0 (rea de 182 cm2). As placas CS70-70,0-FA80-FC1 e CS70-70,0-

    FA80-FV1 apresentaram praticamente as mesmas reas de danos na face anterior

    das placas (mdia de 75 cm2), o que ocorreu para as placas CA70-70,0-FC1 e

    CA70-70,0-FV1 de forma semelhante (mdia de 110 cm2). As placas de concreto

    simples ou armado, todas com fibras de ao e alvejadas por projtil de 7,62 mm de

    calibre, apresentaram reas de danos menores (entre 64 cm2 e 95 cm2) que as das

    mesmas placas reforadas com compsitos de fibras (entre 57 cm2 e 87 cm2).

    O impacto de 0.50 pol de calibre nas placas de 100,0 mm (v. TAB. 4.16) causou

    danos nas faces anterior (entre 123 cm2 e 471 cm2) e posterior (entre 71 cm2 e 371

    cm2). Os maiores danos ocorreram nas placas que no possuam fibras de ao. As

    placas de concreto simples com fibras de ao e reforadas com compsitos de fibras

    ficaram mais danificadas na face posterior que as de concreto armado com fibras de

    ao e reforadas com compsitos de fibras, o que leva a concluir a eficincia da

    armadura interna de barras de ao. Todas as placas impactadas por 7,62 mm

    sofreram apenas danos na face anterior (entre 50 cm2 e 113 cm2). As placas que

  • 140

    continham fibras de ao apresentaram rea de danos menor que a de placas sem

    fibras de ao.

    Todas as placas de 125,0 mm (v. TAB. 4.17) solicitadas pelos projteis de 7,62

    mm de calibre apenas apresentaram danos na face anterior (entre 71 cm2 e 99

    cm2). As placas impactadas com projteis de 0.50 pol de calibre sofreram danos nas

    faces anterior (entre 107 cm2 e 433 cm2) e posterior (entre 156 cm2 e 370 cm2),

    com exceo das placas CA70-125,0-FA80-FV1 e CA70-125,0-FA80-FC1, que

    sofreram danos apenas na face anterior.

    Pela TAB. 4.18 constatou-se que, aps terem sido alvejadas por projteis de 7,62

    mm e 0.50 pol de calibre, todas as placas de 150,0 mm sofreram apenas danos na

    face anterior (entre 87 cm2 e 707 cm2), com exceo da placa CA70-150,0 que teve

    414 cm2 de danos na face posterior. As placas sem fibras de ao, CA70-150,0-FC1 e

    CA70-150,0-FC2, tiveram os maiores danos frontais, 707 cm2 e 675 cm2

    respectivamente.

    A FIG. 5.2 resume os resultados de danos nas faces das placas de 38,1 mm a

    150,0 mm impactadas pelo calibre de 7,62 mm.

    FIG. 5.2 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 7,62 mm.

    A grande variao dos danos nas faces pode ser atribuda regio de impacto

    do projtil no ser sempre a mesma, pois o projtil pode acertar uma regio de

    argamassa de concreto, ou sobre brita ou barra de ao, o que pode mascarar os

    resultados.

  • 141

    De forma geral, independentemente da espessura, os maiores danos ocorreram

    nas placas apenas armadas com barras de ao. Placas de concreto com fibras de

    ao apresentaram uma rea de danos menor que as sem fibras de ao. A adio de

    barras de ao em placas de concreto com fibras de ao conduziu a uma diminuio

    da rea de danos. A colagem de compsito de fibras de vidro nas placas de

    concreto levou a uma reduo da rea de danos na face posterior em comparao

    com a das placas de concreto reforadas com compsito de fibras de carbono.

    A FIG. 5.3 resume os resultados de danos nas faces das placas de 70,0 mm a

    150,0 mm impactadas pelo calibre de 0.50 pol.

    FIG. 5.3 Danos nas faces anterior e posterior (cm2), calibre de 0.50 pol mm.

    5.6 COMPRIMENTO DE PENETRAO

    Em geral, os comprimentos de penetrao dos projteis (xp) dos trs calibres nas

    placas de concreto apresentaram resultados prximos. Considerando o projtil de 9

    mm de calibre, independente do tipo das placas, os valores de xp situaram-se de 7,0

    mm a 11 mm, com valor mdio de 9,3 mm; para o projtil de 7,62 mm de calibre,

    estes resultados ficaram dentro do intervalo de 27,5 mm a 35 mm, sendo o valor

    mdio igual a 31,1 mm, enquanto para o projtil de 0.50 pol de calibre, passaram

  • 142

    para 74 mm a 83 mm, tendo como valor mdio 78,4 mm, conforme resumido na

    TAB. 5.1.

    TAB. 5.1 Comprimento de penetrao mdio nas placas.

    Valores

    Calibre do projtil

    9 mm 7,62 mm 0.50 pol

    xp (mm)

    t (mm)

    xp (mm)

    t (mm)

    xp (mm)

    t (mm)

    mximo 11,0 38,1 35,0 100,0 83,0 125,0

    mnimo 7,0 50,8 27,5 70,0 74,0

    mdio 9,3 38,1 a 50,8 31,1 70,0 a 150,0 78,4 125,0 e 150,0

    De posse das TAB. 4.19 a TAB. 4.24, os resultados de comprimento de

    penetrao dos ensaios balsticos foram comparados com os de cada modelo de

    frmulas empricas listadas no capitulo 2. Verificou-se que a maioria dos modelos

    levam a valores a favor da segurana, isto , valores superiores aos resultados

    mdios experimentais, o que era de se esperar.

    O modelo PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007) conduziu a

    valores de comprimento de penetrao mais prximos dos resultados mdios

    experimentais, enquanto outros modelos WHIFFEN apud LI et al. (2005) e AMMANN

    e WHITNEY apud LI et al. (2005) acarretaram valores de comprimento de

    penetrao muito divergentes dos resultados mdios experimentais.

    5.6.1 PETRY MODIFICADO APUD VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    A FIG. 5.4 mostra a comparao entre os valores de comprimento de penetrao

    dos projteis nas placas de concreto experimental (xp experimental) versus terico

    (xp terico) segundo o modelo de PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al.

    (2007). Com relao a estes valores, a razo (xp terico/xp experimental) mdia foi

    1,10, tendo desvio padro de 21%.

  • 143

    FIG. 5.4 Valores de xp experimental e terico segundo PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007).

    Nota-se nessa figura que, para projteis de 9 mm e 7,62 mm de calibre, os

    valores de xp terico foram, em mdia, 29% e 3% superiores aos de xp experimental

    Tambm verifica-se dessa figura que, para projteis de 0.50 pol de calibre, os

    valores de xp terico foram, em mdia, 31% menores que os de xp experimental,

    levando a concluir que o modelo de PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al.

    (2007) subestima os valores de xp.

    5.6.2 UKAEA APUD LI ET AL. (2005)

    De acordo com a FIG. 5.5 todos os valores de xp terico segundo o modelo de

    UKAEA apud LI et al. (2005) foram maiores que os de xp experimental. Em mdia, os

    valores de xp terico foram 92% superiores aos de xp experimental, com desvio

    padro de 21%.

    Para os calibres de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol, a mdia entre os valores de razo

    (xp terico/xp experimental) foi 1,88, 2,02 e 1,64, respectivamente.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 144

    FIG. 5.5 Valores de xp experimental e terico segundo UKAEA apud LI et al. (2005).

    5.6.3 WHIFFEN APUD LI ET AL. (2005)

    Tal qual como ocorreu para o modelo de UKAEA apud LI et al. (2005) (v. FIG.

    5.6), todos os valores de xp terico, segundo o modelo de WHIFFEN apud LI et al.

    (2005) foram maiores que os de xp experimental. Em mdia, os valores de xp terico

    foram 139% superiores aos de xp experimental, com desvio padro de 30%.

    A mdia entre os valores de razo (xp terico/xp experimental) foi igual a 2,43,

    2,47 e 1,85 para os calibres de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol, respectivamente.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 145

    FIG. 5.6 Valores de xp experimental e terico segundo WHIFFEN apud LI et al. (2005).

    5.6.4 MTODO ACE APUD VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    De acordo com a FIG. 5.7, o mtodo do ACE levou a resultados de xp, em mdia,

    84% maiores que os xp experimental, apresentando um desvio padro cerca de

    20%.

    Comparando os valores de xp segundo o mtodo do ACE e experimental, por

    calibre, a mdia entre os valores de razo (xp terico/xp experimental) foi igual a

    1,82, 1,91 e 1,54 para os calibres de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol, respectivamente.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC

    calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 146

    FIG. 5.7 Valores de xp experimental e terico segundo ACE apud VOSSOUGHI et al. (2007).

    5.6.5 HALDAR APUD VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    A tendncia dos valores tericos de xp segundo o modelo de HALDAR foi

    parecida com a dos valores tericos segundo os modelos de UKAEA e da ACE,

    como mostrado na FIG. 5.8.

    Todos os valores de xp terico segundo o modelo de HALDAR foram maiores que

    os de xp experimental. Em mdia, os valores de xp terico foram 90% superiores aos

    de xp experimental, com desvio padro de 24%.

    A mdia entre os valores de razo (xp terico/xp experimental) foi igual a 1,93,

    1,97 e 1,48 para os calibres de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol, respectivamente.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC

    calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 147

    FIG. 5.8 Valores de xp experimental e terico segundo HALDAR apud VOSSOUGHI et al. (2007).

    5.6.6 ADELI E AMIN APUD LI ET AL. (2005)

    No foi possvel calcular o comprimento de penetrao para esse modelo,

    porque o adimensional I (v. Eq. 2.8) foram todos maiores que 21, valor este limita

    para clculo de xp.

    5.6.7 MTODO NDRC MODIFICADO APUD VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    A formulao NDRC MODIFICADO superestimou, em mdia, 96% os valores

    tericos de xp em relao ao valores experimentais de xp nas placas de concreto

    impactadas, independentemente do projtil, conforme pode ser visto na FIG. 5.9.

    Constata-se nessa figura que, para projteis de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol de

    calibre, os valores de xp terico foram, em mdia, 94%, 104% e 65% superiores aos

    de xp experimental.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 148

    FIG. 5.9 Valores de xp experimental e terico segundo NDRC MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007).

    5.6.8 AMMANN E WHITNEY APUD LI ET AL. (2005)

    Conforme FIG. 5.10, todos os valores de xp terico, segundo o modelo de

    AMMANN e WHITNEY apud LI et al. (2005) foram maiores que os de xp

    experimental. Em mdia, os valores de xp terico foram 121% superiores aos de xp

    experimental, com o maior desvio padro entre todos os modelos de previso de xp

    igual a 67%.

    A mdia entre os valores de razo (xp terico/xp experimental) foi igual a 1,46,

    2,81 e 2,33 para os calibres de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol, respectivamente. Houve

    discrepncia entre os valores de xp terico/xp experimental para os calibres de

    7,62 mm e 0.50 pol, j que para estes projteis a velocidade de impacto ultrapassa

    800 m/s, ainda que o modelo de AMMANN e WHITNEY seja adequado para

    projteis com velocidade de impacto superior a 300 m/s.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FCcalibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 149

    FIG. 5.10 Valores de xp experimental e terico segundo AMMANN e WHITNEY apud LI et al. (2005).

    5.6.9 MTODO BRL MODIFICADO APUD VOSSOUGHI ET AL. (2007)

    A mdia dos valores da razo (xp terico/xp experimental) encontrada segundo o

    modelo BRL foi 2,12, tendo desvio padro de 28%.

    Nota-se na FIG. 5.11 que, para projteis de 9 mm, 7,62 mm e 0.50 pol de calibre,

    os valores de xp terico foram, em mdia, 94%, 133% e 87% superiores aos de xp

    experimental

  • 150

    FIG. 5.11 Valores de xp experimental e terico segundo BRL MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007).

    5.6.10 CONSIDERAES GERAIS

    A TAB. 5.2 resume a mdia dos valores de razo (xp terico/xp experimental) dos

    modelos empregados na avaliao do comprimento de penetrao xp para cada

    calibre utilizado.

    Da TAB. 5.2 verifica-se que a maioria das formulaes tericas apresentadas

    conduz a valores de comprimento de penetrao do projtil xp maiores que os

    experimentais, isto , as formulaes superestimam os valores reais de xp, com

    exceo do modelo de PETRY MODIFICADO aplicado ao calibre de 0.50 pol.

    Verificou-se dessa tabela tambm que o modelo de WHIFFEN o que conduz

    aos maiores valores tericos de xp para projtil de 9 mm de calibre, e que o de

    AMMANN e WHITNEY os que mais superestima os valores de xp para os projteis

    de 7,62 mm e 0.50 pol de calibres.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 50 100 150 200

    xp

    te

    rico

    (m

    m)

    xp experimental (mm)

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FCcalibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

  • 151

    O modelo de MTODO WHIFFEN o que mais est a favor de segurana, cuja

    mdia entre os valores de razo (xp terico/xp experimental) considerando todos os

    calibre de 2,25.

    TAB. 5.2 Valores de razo (xp terico/xp experimental) mdia dos modelos.

    Modelo Calibre 9 mm

    Calibre 7,62 mm

    Calibre 0.50 pol

    MTODO PETRY MODIFICADO 1,29 1,03 0,69

    MTODO UKAEA 1,88 2,02 1,64

    MTODO WHIFFEN 2,43 2,47 1,85

    MTODO ACE 1,82 1,91 1,54

    MTODO HALDAR 1,93 1,97 1,48

    MTODO ADELI E AMIN - - -

    MTODO NDRC MODIFICADO 1,94 2,04 1,65

    MTODO AMMANN E WHITNEY 1,46 2,81 2,33

    MTODO BRL MODIFICADA 1,94 2,33 1,87

    Pode constatar da FIG. 5.12 que o comprimento de penetrao experimental

    relativo bitola do projtil (xp exp/d) tem uma faixa de valores varivel em funo da

    velocidade de impacto do projtil. Para o projtil de 9 mm de calibre, xp exp/d variou

    entre 0,78 e 1,22, enquanto para o projtil de 7,62 mm de calibre, xp exp/d passou

    para 3,61 e 4,60. O aumento dos valores de xp exp/d para o projtil de 7,62 mm de

    calibre em relao aos de xp exp/d para o projtil de 9 mm de calibre foi devido ao

    primeiro possuir velocidades de impacto (806 m/s at 854 m/s) maiores que o

    segundo (420 m/s at 445 m/s), o que incrementa o valor do comprimento de

    penetrao. Os valores de xp exp/d situaram-se entre 5,83 e 6,54 para o projtil de

    0.50 pol de calibre, que apresenta velocidades de impacto variando de 892 m/s a

    906 m/s.

    A FIG. 5.13 rene valores de comprimento de penetrao experimental relativos

    espessura da placa (xp exp/t) em funo da velocidade de impacto do projtil.

    Percebe-se que para que no ocorra a perfurao da placa, os valores de xp exp/t

    para o projtil de 9 mm de calibre esto na faixa de 0,14 a 0,29. Para os projteis de

    7,62 mm e de 0.50 pol de calibre, estes valores passam para 0,22 a 0,49 e 0,50 a

    0,66.

  • 152

    FIG. 5.12 Valores de xp experimental relativo ao calibre do projtil em funo da velocidade de impacto do projtil.

    FIG. 5.13 Valores de xp experimental relativo espessura da placa em funo da velocidade de impacto do projtil.

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 200 400 600 800 1000

    v (m/s)

    xp

    exp/d

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC

    calibre de 9 mm

    calibre de 7,62 mm

    calibre de 0.50 pol

    0,00

    0,10

    0,20

    0,30

    0,40

    0,50

    0,60

    0,70

    0 200 400 600 800 1000

    v (m/s)

    xexp/t

    CS-FA

    CS-FA-FV

    CS-FA-FC

    CA

    CA-FA

    CA-FV

    CA-FC

    CA-FA-FV

    CA-FA-FC

    calibre de 9 mm

    calibre de 0.50 pol

    calibre de 7,62mm

  • 153

    5.7 COMPRIMENTO DE ESTILHAAMENTO

    O cone de estilhaamento, medido na face posterior ao tiro, foi observado em

    somente sete placas de concreto ensaiadas, que sofreram penetrao do projtil. A

    TAB. 5.3 mostra o comprimento de estilhaamento (xe) aferido.

    TAB. 5.3 Valores de comprimento de estilhaamento (xe).

    Tipo placa Espessura (mm) Calibre xe (mm)

    CS70-38,1-FA80 38,1 9 mm 14,7

    CA70-38,1 38,1 9 mm 23,0

    CA70-38,1 38,1 9 mm 14,3

    CA70-38,1 38,1 9 mm 16,5

    CS70-70,0-FA80 70,0 7,62 mm 23,0

    CA70-70,0 70,0 7,62 mm 34,5

    CA70-125,0-FC1 125,0 0.50 pol 32,0

    As placas de concreto de 38,1 mm de espessura impactadas com projtil de 9

    mm de calibre que apresentaram comprimento de estilhaamento foi a que no tinha

    armadura interna de barras de ao, mas possua fibras de ao, e as que foram

    armadas com barras de ao sem fibras de ao e desprovidas de compsitos de

    fibras. O mesmo ocorreu para as placas de concreto de 70 mm de espessura,

    submetidas ao impacto de projtil de 7,62 mm de calibre. Apenas a placa de

    concreto CA70-125,0-FC1 sofreu penetrao com estilhaamento, apesar de ter sido

    reforada com uma camada de compsito de fibras de carbono.

    Nota-se tambm da TAB. 5.3 que o comprimento de estilhaamento tendeu a ser

    menor que nas placas com fibras de ao.

    Nenhuma das placas de concreto de 50,8 mm, 100 mm ou 150 mm de espessura

    sofreu penetrao com estilhaamento.

  • 154

    6 CONCLUSES E SUGESTES PARA FUTUROS TRABALHOS

    Este trabalho tratou do estudo terico e experimental de placas quadradas de

    concreto submetidas a impacto balstico. A composio das placas foi de concreto

    simples ou armado, com ou sem fibras de ao, e reforadas ou no com compsitos

    de resina e fibras de carbono (CFRP) ou de vidro (GFRP). As placas tiveram

    diferentes espessuras e foram utilizados de trs tipos de calibres.

    Com base nos ensaios realizados, nos resultados apresentados no capitulo 4 e

    nas anlises feitas no capitulo 5, foi possvel tirar algumas concluses, sendo

    destacadas a seguir.

    A resina epxi utilizada na colagem dos compsitos ao concreto no teve bom

    desempenho, pois a maioria das placas reforadas apresentou descolamento do

    compsito em funo das tenses de trao oriundas das ondas de choque

    provocadas pelo projtil no interior da placa de concreto. Apesar do descolamento, o

    compsito colado ao concreto na face posterior ao tiro conteve os estilhaos de

    concreto na maioria dos casos.

    Os maiores danos nas faces anterior e posterior ocorreram nas placas de

    concreto armado sem fibras de ao ou sem reforo com compsito de fibras. Os

    danos ocorridos nas placas reforadas com CFRP ou GFRP, em geral, foram

    maiores na face anterior que os na face posterior ao tiro.

    Para a quantidade de fibras de ao utilizada, o uso destas no concreto aumentou

    sua resistncia compresso e seu mdulo de elasticidade longitudinal, e diminuiu

    os danos nas faces anterior e posterior e a perda de massa das placas de concreto

    sob impacto balstico.

    Verificou-se que quanto maior a velocidade de impacto do projtil, nem sempre

    relacionada ao maior calibre do projtil, maiores so os danos gerados estrutura

    de concreto.

    O uso de fibras de ao ou de compsito de resina e fibras de vidro ou de carbono

    pareceu que no influencia o valor do comprimento de penetrao do projtil na

    placa de concreto, mas importante para evitar a ruptura da placa de concreto ou

    impedir a ocorrncia de estilhaamento do concreto na face posterior ao tiro da

    placa de concreto.

  • 155

    Constatou-se que todas as placas com espessura de 38,1 mm de espessura

    resistiram ao tiro de 9 mm de calibre com ou sem estilhaamento, apresentando um

    comprimento de penetrao mdio (xp, med) de 9,5 mm. Apesar da adio de barras

    de ao e de fibras de ao ao concreto e do reforo com 1 ou 2 camadas de GFRP

    das placas de 38,1 mm de espessura, estas foram perfuradas pelo tiro de 7,62 mm

    de calibre.

    Quando se aumentou a espessura das placas para 50,8 mm com barras de ao e

    com fibras de ao ou 1 camada de CFRP, o tiro de 9 mm de calibre penetrou em

    mdia 8,9 mm, sem ter havido perfurao ou estilhaamento do concreto na face

    posterior ao tiro. Quanto o tiro foi de 7,62 mm de calibre, houve perfurao sem ou

    com estilhaamento do concreto na face posterior ao tiro das placas sem ou com

    barras de ao ou fibras de ao reforadas com 1 ou 2 camadas de GFRP ou CFRP.

    Foi verificado que todas as placas de espessura de 70 mm de espessura,

    independente do tipo de concreto ou reforo, quando solicitadas pelo calibre de 7,62

    mm, ocorreu penetrao (xp, med = 31 mm) sem estilhaamento ou com

    estilhaamento (placas que somente tinham fibras de ao ou barras de ao).

    Quando alvejadas pelo projtil de 0.50 pol de calibre, as placas de espessura de 70

    mm de espessura sofreram perfurao com estilhaamento.

    As placas de 100 mm de espessura sofreram somente penetrao quando

    impactadas com tiro de 7,62 mm de calibre, tendo xp, med = 32 mm. Quando alvejadas

    pelo projtil de 0.50 pol de calibre, estas foram perfuradas sem ou com

    estilhaamento, mesmo tendo sido armadas ou no com barras de ao ou sem ou

    com fibras de ao e todas reforadas com 1 ou 2 camadas de GFRP ou CFRP.

    Ocorreu apenas penetrao sem estilhaamento nas placas de 125 mm

    impactadas com tiro de 7,62 mm de calibre (xp, med = 30 mm). Quando estas foram

    atingidas pelo tiro de 0.50 pol, houve penetrao (xp, med = 79 mm) nas placas de

    concreto armado sem fibras de ao (com estilhaamento) ou com fibras de ao (sem

    estilhaamento) e reforadas com 1 camada de GFRP ou CFRP, ou perfurao sem

    ou com estilhaamento.

    A placa de 150 mm de concreto armado com fibras de ao sofreu penetrao

    sem estilhaamento quando foi alvejada pelo tiro de 7,62 mm de calibre (xp = 32,5

    mm). Aquela de concreto armado sem fibras de ao e sem CFRP, quando

    impactada pelo tiro de 0.5 pol de calibre, sofreu perfurao. Quando se adicionaram

  • 156

    fibras de ao ou 1 ou 2 camadas de CFRP nas placas de concreto de 150 mm de

    espessura, estas resistiram ao tiro de 0.5 pol de calibre, tendo ocorrido apenas

    penetrao (xp, med = 78 mm).

    Dos modelos de previso do comprimento de penetrao em concreto, o que

    mais se aproximou dos resultados de comprimento de penetrao do projtil no

    concreto foi o de PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007), enquanto

    os de WHIFFEN apud LI et al. (2005) e AMMANN e WHITNEY apud LI et al. (2005)

    foram os que levaram a resultados mais discrepantes.

    Todos os modelos de previso do comprimento de penetrao projtil no

    concreto listados neste trabalho superestimaram tal parmetro, como era de se

    esperar, exceto o de PETRY MODIFICADO apud VOSSOUGHI et al. (2007), que

    subestimou xp em 31%, no caso de projtil de 0.50 pol de calibre.

    Para dar continuidade a este trabalho, sugere-se repetir os mesmos ensaios

    balsticos para concretos com diferentes valores de resistncia compresso a fim

    de se verificar o desempenho das fibras de ao e dos compsitos de fibras.

    Pelo fato de ter havido descolamento dos compsitos de fibras, recomenda-se

    testar a concretagem da placa com o compsito de fibras no fundo da forma ou

    internamente sob um cobrimento de concreto.

    Sugere-se testar a variao da taxa de armadura interna com o objetivo de

    verificar se h efeito de confinamento pela armadura interna na regio central da

    placa de concreto.

    Sugere-se a utilizao de alumnio, compsitos de aramida ou a combinao de

    compsitos de fibras de vidro e de carbono na face posterior protegida com camada

    de argamassa cimentcia, e de placas cermicas balsticas na face anterior das

    placas de concreto.

    Sabendo que as placas de concreto com espessura maior que 70 mm,

    independente do reforo, sofreram apenas penetrao, recomenda-se que sejam

    confeccionadas placas quadradas com dimenso de 50 cm, objetivando test-las de

    acordo com a NBR 15000 (2005), com 5 tiros para nvel de blindagem III, conforme

    apresentado na TAB. 2.1.

  • 157

    7 REFERNCIA BIBLIOGRFICA

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