CONCRETO REFORADO COM FIBRAS

  • Published on
    09-Jan-2017

  • View
    214

  • Download
    1

Transcript

  • 1

    ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO

    CONCRETO REFORADO COM FIBRAS

    So Paulo 2011

  • 2

    ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO

    CONCRETO REFORADO COM FIBRAS

    Texto apresentada Escola Politcnica

    da Universidade de So Paulo para a obteno do ttulo de Livre Docente

    Cpia com correes

    So Paulo 2011

  • 3

    FICHA CATALOGRFICA

    Figueiredo, Antonio Domingues de

    Concreto reforado com fibras / A.D. de Figueiredo. -- So Paulo, 2011.

    248 p.

    Tese (Livre-Docncia) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Departamento de Engenharia de Construo Civil.

    1. Concreto reforado com fibras 2. Controle de qualidade 3. Tneis 4. Tubos I. Universidade de So Paulo. Escola Politc-nica. Departamento de Engenharia de Construo Civil II. t.

  • 4

    Aos meus amores: Ivone,

    Thas, Gabriel, Juliana e Maria

  • 5

    AGRADECIMENTOS

    O trabalho de um professor de uma universidade pblica fruto de um grande investimento do poder pblico. Por isso, muito devo agradecer Escola Politcnica da Universidade de So Paulo que me supriu de todo apoio durante estes mais de vinte anos de carreira.

    Agradeo especialmente aos colegas professores do grupo de materiais e componentes, Joo Gaspar Djanikian, Vahan Agopyan, Paulo Helene, Slvia Selmo, Vanderley John, Rafael Pileggi e Srgio ngulo, que muito me auxiliaram e auxiliam neste caminho.

    Agradeo de maneira muito especial ao trabalho dos co-autores dos trabalhos que possibilitaram a produo deste documento: Albert de la Fuente, Alrio Gimenez, Aluzio Caldas, Andria Nince, Antonio Aguado, Aquiles Cravo, Bernat Violas, Bruno Franco, Carla Costa, Carlos Tango, Cleber Dias, Climent Molins, Cristiana Guimares, Francisco Dantas, Frederico Mourad, Guilherme Paiva, Hernando Faria, Hugo Armelin, Ivie Pietra, Jorge Carvalho, Jussara Tanesi, Lcia Higa, Luiz Prudncio, Maira Tiguman, Marcelo Quinta, Marcos Ceccato, Maristela Silva, Nelson Nunes, Paola Torneri, Paulo Helene, Pedro Chama, Reginaldo da Silva, Renata Escariz, Renata Monte, Ricardo Telles, Rodrigo Kalil, Tlio Bittencourt, Vahan Agopyan, Valdir Pignatta e Vanderley John.

    Agradeo s entidades de fomento que proporcionaram os subsdios necessrios para a conduo de vrias das minhas pesquisas, atravs de verbas de auxilio a projetos de pesquisa ou bolsas conferidas diretamente a mim ou a meus orientados: FAPESP, CAPES e CNPq.

    Alm dessas entidades, tive a ventura de ser auxiliado por empresas que acreditaram na possibilidade de desenvolvimento tecnolgico em parceria com a universidade, em especial Companhia Brasileira de Projetos e Obras (CBPO), Vulkan do Brasil, Belgo Bekaert Arames Finos, Maccaferri do Brasil.

    i

  • 6

    RESUMO

    O concreto reforado com fibras (CRF) um compsito que pode ser utilizado como uma alternativa ao uso do concreto armado para estruturas contnuas e pr-moldados. Estas aplicaes do CRF esto associadas a obras de infra-estrutura com grande demanda social, como as de saneamento bsico e de transportes, envolvendo pavimentos e tneis. No entanto, o CRF tem as especificidades de um compsito que devem ser observadas para a aplicao de engenharia do material de maneira segura. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma reviso sistematizada, circunstanciada e crtica da produo de pesquisa do autor que cobriu os principais aspectos tecnolgicos do compsito, de modo a garantir o uso otimizado do material nas suas principais aplicaes. Para tal, apresentada uma reviso dos conceitos fundamentais, abordando os materiais bsicos e a interao entre fibra e matriz, especialmente no que se refere comportamento ps-fissurao. So analisados fatores determinantes para o desempenho do compsito, como a influncia do teor de fibra, de suas caractersticas fsicas e mecnicas e da resistncia da matriz. As contribuies para os principais mtodos de ensaio destinados ao controle do material so discutidas em conjunto com os principais aspectos relacionados garantia da confiabilidade, bem como suas limitaes e possibilidades de aplicao. A fundamentao dos mtodos de dosagem desenvolvidos para os CRF, objetivando atender as exigncias especficas de desempenho, tambm apresentada. Neste sentido, apresenta-se com detalhes o mtodo proposto para os concretos plsticos destinados a pavimentos e a aduelas pr-moldadas para o revestimento de tneis pelo sistema TBM. Tambm so abordadas as especificidades da dosagem do concreto projetado reforado com fibras de ao que exige utilizao do sistema de projeo para tal. Estes conceitos gerais so a fundamentao para a aplicao do material em outras condies de uso de maior demanda tecnolgica. Este o caso do revestimento de tneis NATM, onde se deve dar especial ateno s exigncias especficas de desempenho, como o caso da evoluo da tenacidade nas primeiras horas. Finalmente, aborda-se a utilizao de fibras em tubos de concreto para obras de saneamento, cuja discusso foi mais detalhada pelo fato de ser um componente e pelo enfoque diferenciado desenvolvido pelo autor nesta rea de pesquisa. As contribuies visaram a uma melhor compreenso do comportamento mecnico e dos meios para obter melhores condies de controle do material, alm da otimizao do consumo de fibras garantindo o desempenho final adequado do componente. A partir do panorama de pesquisa levantado foi possvel apontar parmetros tecnolgicos fundamentais a serem transferidos sociedade e, em especial, indstria da construo, que ainda no foi capaz de por em prtica muitos dos conceitos necessrios correta aplicao do CRF.

    Palavras-chave: Concreto com fibras. Controle da qualidade. Comportamento

    mecnico. Dosagem. Pavimentos. Tneis. Tubos de concreto.

    ii

  • 7

    ABSTRACT

    The fiber reinforced concrete (FRC) is a composite that can be used as an alternative to the ordinary reinforcement for continuous concrete structures and pre-cast components. These applications of FRC are associated to infrastructure projects with high social demand such as sanitation and transport systems, involving pavements and tunnels. However, the FRC has the composite characteristics that must be taken in account for safe engineering application. This work aims to present a systematic review, and detailed assessment of the research production of the author. This research production had covered the main composite technology aspects in order to ensure the optimized use of the material in its main applications. So, a review of fundamental concepts is presented addressing the row-materials and the interaction between fiber and matrix, especially regarding to post-cracking behavior. A review of the factors influencing the performance of the composite as the influence of fiber content, the physical and mechanical characteristics of the fibers, and the matrix strength is presented. Contributions to the quality control test methods are presented in conjunction with the main aspects related to their reliability, as well as its limitations and possibilities of application. The rationale for the mix-design methods developed specifically for FRC in order to fit specific performance requirements is also presented. Special focus is given to concrete with plastic consistency destined to pavements and for precast tunnel lining segments for TBM systems. The mix-design method developed for steel fiber reinforced shotcrete, where the use of the entire projection system is necessary, is also analyzed. These general concepts are the fundamentals for others applications with higher technological demands. This is the case of the NATM tunneling method, where special attention should be give to the specific performance requirements, such as the toughness evolution since shotcrete early age. Finally, the use of FRC pipes for sewage systems is presented with a different treatment due to the fact that is a component, and due to the innovations provided by the author in the research approach. The contributions were aimed at better understanding the mechanical behavior and the means to obtain better control and optimize the fiber consumption ensuring the final appropriate performance of the component. From the research results overview, it was possible to identify key technological parameters to be transferred to society and, in particular, to the construction industry, which has not been able to put into practice many of the concepts required for correct application of FRC.

    Keywords: Concrete fibers. Quality control. Mechanical behavior. Mix-design

    method. Pavements. Tunnels. Concrete pipes.

    iii

  • 8

    SUMRIO

    1 Introduo ..................................................................................... 1

    1.1 O concreto com fibras no Brasil e no mundo ...................................... 2

    1.2 O enfoque do trabalho ........................................................................ 5

    1.3 Objetivos ............................................................................................. 6

    1.4 Organizao do texto .......................................................................... 7

    2 Conceitos fundamentais .............................................................. 9

    2.1 As fibras .......................................................................................... 9

    2.1.1 Aspectos bsicos .............................................................................. 9

    2.1.2 Exigncias da norma brasileira para as fibras de ao ......................19

    2.2 A matriz de concreto ....................................................................... 26

    2.3 O compsito e a interao fibra-matriz ........................................... 29

    2.3.1 O efeito do teor de fibras .................................................................. 31

    2.3.2 O efeito da geometria das fibras ...................................................... 38

    2.3.3 O efeito da resistncia das fibras ..................................................... 49

    2.3.4 O efeito da resistncia da matriz ...................................................... 56

    3 O controle especfico do concreto com fibras ........................... 64

    3.1 Tenacidade em prismas ................................................................. 65

    3.2 Tenacidade em placas ................................................................... 82

    3.3 Trabalhabilidade ............................................................................. 88

    3.4 Teor de fibra ................................................................................... 95

    4 Dosagem do concreto com fibras ............................................... 101

    4.1 Concretos de consistncia plstica ................................................. 102

    4.1.1 Correlao da tenacidade com o teor de fibras ................................ 102

    4.1.2 Dosagem da matriz ........................................................................... 107

    4.1.3 Dosagem da fibra ............................................................................. 110

    4.2 Concreto projetado ......................................................................... 113

    4.2.1 Correlao da tenacidade com o teor de fibras ................................ 114

    4.2.2 Dosagem da fibra .............................................................................. 118

    5 Concreto de revestimento de tneis ........................................... 128

    5.1 Concreto com fibras para anis segmentados ................................ 129

    5.1.1 Exigncias de desempenho .............................................................. 131

    iv

  • 9

    5.1.2 Parmetros de dosagem e controle .................................................. 134

    5.2 Concreto projetado com fibras para tneis ...................................... 139

    5.2.1 Vantagens do uso da fibra ................................................................ 142

    5.2.2 A evoluo da tenacidade nas primeiras idades ............................... 144

    5.2.3 Controle do material .......................................................................... 152

    5.2.4 Controle da estrutura ........................................................................ 155

    6 Tubos de concreto reforados com fibras de ao ..................... 157

    6.1 Fabricao ....................................................................................... 162

    6.2 Trabalhabilidade do compsito ........................................................ 169

    6.3 A normalizao especfica ............................................................... 174

    6.3.1 Concepo da norma para o uso das fibras ..................................... 175

    6.3.2 Classes de resistncia ...................................................................... 175

    6.3.3 Demais exigncias ............................................................................ 180

    6.4 Comportamento mecnico .............................................................. 182

    6.4.1 O ensaio de compresso diametral .................................................. 182

    6.4.2 A comparao de desempenho com o reforo convencional ........... 193

    6.4.3 A influncia do teor de fibra e do dimetro do tubo .......................... 203

    6.4.4 A modelagem do comportamento ..................................................... 207

    6.5 Controle especfico do tubo de concreto com ................................. 212

    6.5.1 Esclerometria .................................................................................... 212

    6.5.2 Ensaio de compresso diametral ..................................................... 219

    6.5.3 Outras avaliaes ............................................................................. 222

    6.6 Dosagem das fibras ........................................................................ 223

    6.7 Comentrios finais .......................................................................... 228

    7 Consideraes finais ................................................................... 233

    8 Referncias ................................................................................... 236

    v

  • 1

    1 Introduo

    O concreto possui uma srie de caractersticas que lhe garantem o posto

    de material estrutural mais utilizado no mundo. Entre as principais vantagens,

    pode-se listar o baixo custo e a capacidade de se adequar a variadas

    condies de produo, alm de possibilitar infinitas variaes de forma para

    as peas moldadas. Apesar disso, o concreto apresenta tambm vrias

    limitaes, como a baixa relao resistncia/peso e o fato de ter sua qualidade

    aferida apenas depois que a pea estrutural foi produzida. Ou seja, pelo

    controle regular de qualidade, apenas 28 dias aps a execuo de um pilar

    possvel verificar com certa confiana se o mesmo atende aos requisitos

    associados ao desempenho estrutural. Alm disso, o concreto simples

    apresenta um comportamento marcadamente frgil e uma baixa capacidade de

    deformao antes da ruptura quando submetido a esforos de trao. Uma vez

    fissurado, o concreto simples perde completamente a capacidade de resistir

    aos esforos de trao e, por essa razo, surgiram alternativas tecnolgicas,

    como o concreto armado, onde estas limitaes so compensadas pelo reforo

    de barras de ao. Mais recentemente surgiu uma nova possibilidade de reforo

    do concreto atravs do uso de fibras.

    Os concretos reforados, tanto com fibras como com barras ou fios de

    ao, so exemplos de materiais compostos, tambm conhecidos como

    compsitos. O prprio concreto um compsito no qual se pode considerar

    como fases a pasta, os poros e os agregados, ou at mesmo a argamassa e os

    agregados grados. No entanto, mais freqentemente utilizado o termo

    compsito para os materiais que possuem algum tipo de reforo. O concreto

    com fibras e o concreto armado fazem parte de uma classe de compsitos que

    constituda por uma matriz frgil e algum tipo de reforo. Pode-se citar como

    exemplos desses materiais o polister reforado com fibras de vidro, o

    fibrocimento, a argamassa armada, o adobe, entre outras.

    Alguns compsitos so utilizados na construo civil h muito tempo. H

    registros que indicam que sua utilizao j ocorria no Antigo Egito, como

    reportam as Sagradas Escrituras: Naquele mesmo dia o Fara deu esta ordem

    aos inspetores do povo e aos capatazes: no continueis a fornecer palha ao

    povo, como antes, para o fabrico dos tijolos (xodo 5, 6-7). Isto se deve ao

  • 2

    fato de o material composto apresentar um comportamento mais adequado a

    determinadas aplicaes, pois combina as distintas capacidades dos materiais

    que lhe deram origem. freqente, inclusive, haver uma sinergia tal que o

    comportamento do compsito superior ao obtido com os materiais que lhe

    deram origem individualmente. Desta forma, algumas das limitaes das

    matrizes frgeis, como o caso do concreto, podem ser compensadas pelo

    material que utilizado para seu reforo. Alm disso, como a adio da fibra ao

    concreto ocorre como qualquer outra matria-prima, como cimento e

    agregados, h toda uma facilitao de aplicao do material. Em geral, todas

    as atividades relacionadas com montagem e instalao da armadura

    convencional so eliminadas, proporcionando uma grande facilidade executiva.

    Ou seja, no necessria a instalao de um ptio de montagem da armadura

    e se ganha muito tempo eliminando as etapas de instalao das mesmas na

    frma. Por essas razes, a intensidade de utilizao do concreto reforado com

    fibras (CRF) vem aumentando progressivamente no mundo e especialmente no

    Brasil.

    1.1 O concreto com fibras no Brasil e no mundo

    Muitas aplicaes do CRF esto associadas a obras de grande

    demanda social e que so carncias nevrlgicas da sociedade brasileira.

    Exemplo claro disso so as obras de infra-estrutura, notadamente as de

    saneamento bsico e de transportes.

    Atualmente, o mercado brasileiro de fibras centralizado em aplicaes

    de baixo consumo de fibras e estruturas contnuas. Num levantamento

    realizado pelo autor junto aos principais fabricantes e representantes nacionais

    de fibras para reforo do concreto, foi possvel verificar que as aplicaes do

    CRF so muito concentradas. Como se pode observar da Figura 1.1, o

    mercado de fibras de ao tem como principal aplicao os pavimentos

    industriais. Em segundo lugar vem o concreto projetado e, em terceiro, os pr-

    moldados. Percebe-se uma queda significativa na frao do mercado

    correspondente aos pr-moldados quando se comparam os dados referentes a

    2009 e ao primeiro semestre de 2010. Isto se deve ao fato do encerramento da

    produo de segmentos para a obra da Linha Amarela (Linha 4) do Metr de

    So Paulo. Assim, o mercado mais constante, continua sendo o de pavimentos

  • 3

    e, juntamente com o concreto projetado e os pr-moldados, formam a quase

    totalidade de aplicaes de fibras de ao no Brasil. J as macrofibras

    polimricas tm seu mercado quase que restrito aos pavimentos industriais

    (Figura 1.3), o que pode ser apontada como a aplicao de CRF mais relevante

    do Brasil, em termos de volume.

    Figura 1.1 Distribuio do mercado brasileiro de fibras de ao por tipo de aplicao

    no ano de 2009 e no primeiro semestre de 2010.

    Figura 1.2 Distribuio do mercado brasileiro de macrofibras polimricas por tipo de aplicao que se manteve constante no ano de 2009 e no primeiro semestre de 2010.

    Este quadro dever sofrer algumas alteraes no futuro dadas as

    grandes necessidades de obras de saneamento e de sistemas de transporte de

    massa. No entanto, para enfrentar esta situao, ainda devem ser vencidas

    vrias dificuldades tecnolgicas. Isto necessrio para a confirmao da

    Pavimentos63%

    Concreto projetado

    22%

    Pr-fabricados

    11%

    Outros4%

    2009

    Pavimentos74%

    Concreto projetado

    20%

    Pr-fabricados

    3%

    Outros3%

    1o Semestre de 2010

    Pavimentos 85%

    Concreto projetado

    3%

    Pr-fabricados

    10%

    Outros 2%

  • 4

    aplicao do CRF como uma tcnica amadurecida do ponto de vista de

    engenharia nas condies nacionais. Esta afirmao no advm da

    possibilidade de haver dvidas quanto viabilidade da tecnologia, como

    tambm no h a esperana de que o CRF venha a ser a soluo que

    resolver todos os problemas de construo de obras de infra-estrutura. Na

    verdade, ainda falta embasamento tcnico de muitos especificadores e

    aplicadores brasileiros, o que agravado pela carncia de referncias

    normativas a respeito do assunto. Esta situao pode ser explicada, em parte,

    pelo fato de haver poucos pesquisadores brasileiros atuando de maneira

    sistemtica na rea do CRF. Alm disso, h uma grande dificuldade de

    transferncia dos resultados de pesquisa para o meio produtivo.

    Atualmente, a prtica de utilizao do CRF no Brasil pode ser descrita

    como uma atividade basicamente emprica, pois muito freqente a utilizao

    de teores fixos de fibras e a total ausncia de procedimentos de controle da

    qualidade do compsito. Os consumos de fibras de ao so normalmente

    fixados como mltiplos de 5 kg por metro cbico e no h a preocupao da

    realizao de uma dosagem para a otimizao do mesmo, dado que no h

    verificao de desempenho. Apesar de custar cerca de quinze vezes mais que

    o cimento, a dosagem da fibra no recebe a mesma ateno deste para a

    definio de teores mais precisos. Isto chama particularmente a ateno pelo

    fato do CRF ser aplicado em grandes volumes, numa condio tpica das suas

    principais aplicaes.

    A pesquisa sobre o CRF no mundo liderada pela Europa e Estados

    Unidos da Amrica. Nos pases desenvolvidos a realidade bem distinta dos

    demais e do Brasil em particular, a comear por uma normalizao bem

    estabelecida. Utilizaes corriqueiras de CRF em pavimentos e outras

    aplicaes de infra-estrutura so mais raras, dado que no h grande demanda

    por projetos deste tipo nesses pases. Assim, a menor demanda por obras de

    infra-estrutura acaba gerando um cenrio de pesquisa com enfoque

    direcionado, principalmente, a aplicaes mais sofisticadas. No principal evento

    internacional da rea do CRF (7th International RILEM Symposium on Fibre

    Reinforced Concrete - BEFIB, 2008), a grande maioria dos trabalhos

    publicados abordava o uso de fibras no concreto auto-adensvel, nos

    concretos de alta e muito alta resistncia e os CRF de elevados teores de

  • 5

    fibras. Como exemplo marcante deste enfoque, h o trabalho experimental

    apresentado por Destre (2008) que utilizou o CRF como reforo de lajes

    suspensas de edifcios, demandando um consumo de fibras de 100 kg/m3.

    Numa aplicao como esta, o custo do metro cbico do concreto seria

    multiplicado por cerca de cinco vezes. Isto praticamente inviabiliza sua

    aplicao para cenrios de mercado como o brasileiro, por exemplo.

    O outro grande campo de investimento em pesquisa recente o da

    modelagem do comportamento do CRF (7th International RILEM Symposium on

    Fibre Reinforced Concrete - BEFIB, 2008). Este um tema de grande

    importncia atual pelo fato de possibilitar melhores orientaes para o

    desenvolvimento do material e, inclusive, para direcionar a pesquisa

    tecnolgica. As pesquisas desenvolvidas so, principalmente, de modelagem

    numrica e podero gerar, no futuro, modelos de dimensionamento para vrias

    aplicaes dos CRF. A falta de modelos consensuais de dimensionamento

    acaba por gerar a grande diversidade de mtodos de ensaio propostos para o

    controle do CRF. Paradoxalmente, apesar dessa grande diversidade de

    mtodos de ensaio existentes no exterior, freqente a omisso da utilizao

    de qualquer mtodo de ensaio para a verificao do comportamento bsico do

    material nas obras brasileiras. Ou seja, a realidade brasileira bem distinta da

    dos pases desenvolvidos e, por isso, merece uma ateno especfica.

    1.2 O enfoque do trabalho Ao longo dos anos dedicados pelo autor pesquisa do CRF foi possvel

    abranger uma srie de aspectos da tecnologia do material. Esta pesquisa

    esteve focada, principalmente, para a viabilizao do CRF nas aplicaes de

    grande demanda para o cenrio brasileiro como o revestimento de tneis, os

    pavimentos e, mais recentemente, foi dada uma especial ateno para os

    tubos de concreto para obras de saneamento. Ou seja, as principais reas de

    aplicao atual do material no Brasil.

    Os trabalhos j desenvolvidos abordaram desde a avaliao do

    comportamento bsico do material, passando pelo controle tecnolgico e os

    procedimentos de dosagem, a normalizao e at a otimizao de aplicaes

    especficas, como o caso dos tubos de concreto para obras de saneamento.

    No entanto, apenas uma pequena parcela do trabalho desenvolvido na

  • 6

    universidade permeou para a prtica. Dessa forma, surgiu a inteno de

    produzir um documento que pudesse facilitar esta transferncia e, dessa

    maneira, proporcionar um maior retorno social do trabalho desenvolvido na

    universidade. Alm das publicaes j produzidas, havia o desejo de produzir

    um livro sobre o assunto e, por essa razo, optou-se por ampliar o escopo

    deste texto, indo um pouco alm da estrita apresentao crtica da produo

    cientfica do autor.

    A abrangncia estendida do trabalho tem um carter complementar, ou

    seja, amplia-se o escopo esperado para um texto destinado livre docncia e

    se produz algo direcionado ao livro que se pretende publicar em futuro prximo.

    Assim, este trabalho vem apresentar uma reviso sistematizada e crtica da

    produo de pesquisa do autor na rea do concreto com baixos consumos de

    fibras. Alm disso, circunstancia-se a pesquisa em cada um dos aspectos

    analisados no cenrio pertinente do conhecimento cientfico j desenvolvido.

    Parte dos resultados j divulgados foi atualizada com pequenas adaptaes de

    modo a ampliar o potencial de aplicao dos trabalhos j publicados que

    permanecem atuais e relevantes.

    1.3 Objetivos O objetivo principal deste texto apresentar uma reviso crtica do

    trabalho de pesquisa do autor na rea dos CRF. Para tal, faz-se uma reviso

    de toda a produo cientfica e tecnolgica abordando o CRF de maneira

    atualizada. O contedo do texto referente este objetivo constitui a maior

    parcela do seu contedo, ultrapassando os 80%.

    Como objetivo secundrio, procurou-se elaborar um texto com uma

    maior abrangncia de modo torn-lo mais didtico e aproxim-lo das

    caractersticas do livro de divulgao cientfica que se pretende publicar no

    futuro prximo. Assim, h o complemento do texto com informaes que

    circunstanciem os trabalhos publicados pelo autor no estgio atual de

    conhecimento do setor e, simultaneamente, ampliem a didtica do texto. A

    parcela do texto referente a esta parte complementar no ultrapassa 20% do

    contedo total.

  • 7

    1.4 Organizao do texto Para atingir os objetivos propostos, este documento foi organizado em

    sete captulos. No primeiro captulo h a introduo ao tema CRF

    apresentando sua importncia para as obras de infra-estrutura. No captulo 2

    so apresentados os conceitos fundamentais ligados aos concretos com fibras,

    abrangendo, os materiais bsicos e os aspectos ligados a interao entre fibra

    e matriz que governam o comportamento do compsito. Estes conceitos sero

    a base da discusso do contedo dos captulos seguintes.

    No captulo 3 focado o controle especfico do CRF, abrangendo a

    tenacidade medida em prismas e em placas, a trabalhabilidade e o controle do

    teor de fibras do concreto no estado fresco e endurecido.

    No captulo 4 se aborda a dosagem dos concretos com fibras focando

    especialmente o concreto projetado e os concretos de consistncia plstica.

    Com isto, tem-se abarcada as aplicaes de pavimentos, anis pr-moldados

    para o revestimento de tneis e tambm o concreto projetado que pode ser

    utilizado tambm para o revestimento de tneis e outras aplicaes como o

    revestimento de taludes.

    Duas das principais aplicaes do CRF so analisadas de maneira

    especial devido sua maior demanda tcnica e o carter inovador do trabalho

    de pesquisa desenvolvido na rea. A primeira delas o revestimento de tneis

    que tratado no Captulo 5. Ali so discutidos diversos aspectos especficos a

    partir dos subsdios apresentados nos captulos anteriores. Este captulo 5 est

    dividido em duas partes principais, quais sejam, os anis segmentados para a

    produo dos tneis pelo sistema TBM (Tunnel Boring Machine) e o concreto

    projetado destinado aos revestimentos de tneis produzidos pelo sistema

    NATM (New Austrian Tunnelling Method). Estas so os dois principais sistemas

    de produo de tneis empregados no Brasil e internacionalmente.

    O captulo 6 aborda os tubos de concreto reforados com fibras de ao.

    Como se trata de um componente, estes capitulo bem mais abrangente que o

    anterior dada a especificidade da aplicao. Assim, so tratados aqui aspectos

    relativos produo dos tubos, a trabalhabilidade do compsito e a

    normalizao especfica. Tambm so abordados o comportamento mecnico

    do tubo, onde se faz uma comparao com o comportamento apresentado

  • 8

    pelos tubos com armadura convencional, o controle especfico dos

    componentes e tambm a dosagem das fibras para o atendimento s

    exigncias de desempenho mecnico do componente.

    O captulo 7 apresenta os comentrios finais da tese, suas principais

    concluses e sumariza os temas destinados a futuras pesquisas na rea do

    CRF.

  • 9

    2 Conceitos fundamentais

    2.1 As fibras

    Como foi dito antes, o CRF pode ser considerado um compsito, onde

    as fibras tem um papel essencial. As fibras so elementos descontnuos, cujo

    comprimento bem maior que a maior dimenso da seo transversal. As

    fibras destinadas ao reforo do concreto so atualmente chamadas de maneira

    genrica como macro-fibras e podem ser de ao ou polimricas. H tambm as

    microfibras, polimricas em geral, cujo emprego no foca o reforo do concreto.

    Os aspectos gerais dessas fibras esto discutidos a seguir.

    2.1.1 Aspectos bsicos

    Geralmente, as fibras de ao possuem extremidades na forma de

    gancho para aumentar sua ancoragem e tm comprimento variando de 25 mm,

    chamadas fibras curtas (Figura 2.1a), a 60 mm, chamadas fibras longas (Figura

    2.1b). Podem ser fornecidas soltas (Figura 2.1a e 2.1b) ou coladas em pentes

    (Figura 2.1c). Como apresentado no item 3.3, estas fibras coladas facilitam o

    processo de mistura e homogeneizao do material.

    Como mencionado, o Brasil j conta com a norma de especificao para

    as fibras de ao ABNT NBR 15530 (2007). Sua elaborao contou com a

    participao direta do autor na comisso de estudos. Esta norma traz vrias

    contribuies como a determinao de uma tipologia e classificao de fibras

    de ao (FIGUEIREDO, 2008a). Esta classificao, proposta pelo autor e aceita

    pela comisso de estudos, se encontra apresentada na Tabela 2.1. Nessa

    tabela, pode-se observar a configurao geomtrica dos tipos e classes de

    fibras previstas pela norma. Esta classificao permitiu estabelecer os

    requisitos e tolerncias especficas do material que se encontram apresentadas

    no item 2.1.2 em conjunto com as demais exigncias da norma. So previstos

    na norma trs tipos bsicos de fibras em funo de sua conformao

    geomtrica:

    Tipo A: fibra de ao com ancoragens nas extremidades

    Tipo C: fibra de ao corrugada

    Tipo R: fibra de ao reta

  • 10

    Figura 2.1 Fibras de ao soltas curtas (a) e longas (b) e longas coladas (c)

    (Figueiredo, 2005a).

    Deve-se atentar para o fato que esta configurao geomtrica,

    associada a cada um dos tipos de fibra de ao, no contempla o formato da

    seo transversal, mas somente o perfil longitudinal da fibra. O formato da

    seo transversal ir depender do tipo de ao utilizado na produo da fibra

    que pode ser trefilado ou laminado. Assim, alm dos tipos, a especificao

    brasileira prev trs classes de fibras, as quais foram associadas ao tipo de

    ao que deu origem s mesmas:

    Classe I: fibra oriunda de arame trefilado a frio

    Classe II: fibra oriunda de chapa laminada cortada a frio

    Classe III: fibra oriunda de arame trefilado e escarificado

  • 11

    Tabela 2.1 Classificao e geometria das fibras de ao para reforo de concreto

    (Figueiredo et al., 2008).

    Tipo Classe da fibra Geometria

    A

    I

    II

    C

    I

    II

    III

    R

    I

    II

    Deve-se atentar para o fato de que, ao adotar esta classificao, a

    norma procurou cobrir a maioria, se no a totalidade, das fibras

    disponibilizadas no mercado brasileiro poca. Isto possibilitou o

    estabelecimento de requisitos mnimos que podero ser correlacionados com o

    desempenho final do CRFA (FIGUEIREDO et al., 2008). Como exemplo

    l

    d

    d

    l

    d

    l

    d

    l

    l

    A A

    W

    SEO A-A

    e

    l

    e

    w

    l

    e

    w

    l

    e

    w

    l

    e

    w

    l

    ew

    l

    ew

  • 12

    ilustrativo, pode-se relatar o fato de que, quando esta norma foi publicada, era

    possvel encontrar a fibra tipo A-II, a qual se encontra ilustrada na Figura 2.2.

    No entanto, por dificuldades de mercado a mesma teve sua produo

    encerrada no Brasil. Por outro lado, fibras do tipo C-III (Figura 2.3), apesar de

    apresentarem baixo desempenho em relao concorrncia (FIGUEIREDO,

    1997), ainda se encontram disponveis no mercado brasileiro. Isto ocorre

    devido ao baixo custo deste tipo de fibra que produzida a partir do fio chato

    que sobra da produo da l de ao, tratando-se, portanto de um resduo

    industrial. Este fio cortado no comprimento desejado, o qual varia de 25 mm a

    60 mm, e conformado longitudinalmente para se obter o formato corrugado.

    Isto tem por objetivo melhorar a aderncia da fibra com a matriz.

    Figura 2.2 Fibras de ao tipo A-II segundo a norma ABNT NBR 15530 (2007) produzida a partir de chapas de ao cortadas (Figueiredo, 2005a).

    Figura 2.3 Fibras de ao tipo C-III segundo a norma ABNT NBR 15530 (2007)

    produzida a partir fios de ao escarificados (Figueiredo, 2005a).

  • 13

    As fibras de polipropileno so fornecidas em duas formas bsicas: as

    microfibras e as macrofibras. As microfibras, por sua vez, possuem dois tipos

    bsicos, quais sejam, as monofilamento e as fibriladas. As fibriladas (Figura

    2.4a) apresentam-se como uma malha de finos filamentos de seo retangular.

    A estrutura em malha das fibriladas promove um aumento na adeso entre a

    fibra e a matriz, devido a um efeito de intertravamento (BENTUR; MINDESS,

    1990). As fibras chamadas de monofilamento consistem em fios cortados em

    comprimento padro (Figura 2.4b).

    Figura 2.4 Fibras de polipropileno fibriladas (a) e monofilamento (b) (Figueiredo,

    2005a).

    As macrofibras de base polimrica surgiram no mercado internacional

    nos anos 1990 quando comearam a ser fornecidas em cilindros que

    consistiam em feixes de um grande nmero de fibras unidos por uma fita

    externa (Figura 2.5). As primeiras aplicaes ocorreram para o concreto

    projetado, especialmente na Austrlia e no Canad (MORGAN; RICH, 1996).

    Aos poucos esta tecnologia se disseminou e chegou ao Brasil em anos mais

    recentes. Atualmente, existem vrios fabricantes disponibilizando diferentes

    tipos de macrofibras no mercado brasileiro, como ocorre com os exemplos

    apresentados na Figura 2.6. No entanto, ao contrrio das fibras de

    polipropileno convencionais, estas macrofibras foram concebidas para se obter

    um reforo estrutural, nos mesmos moldes que uma fibra de ao. Tambm se

    encontram atualmente disponvel no mercado brasileiro, fibras que mesclam

    estes dois tipos de polipropileno, como a apresentada na Figura 2.7. Estas

    fibras compostas foram produzidas com a inteno de propiciar ao concreto

  • 14

    para pavimentos uma condio otimizada de controle de fissurao nas

    primeiras idades e reforo no estado endurecido.

    Figura 2.5: Cilindro de macrofibras polimricas produzido para lanamento direto na betoneira para mistura no concreto (Figueiredo, 2010a).

    Figura 2.6 Macrofibras polimricas disponveis no mercado brasileiro fornecidas soltas (Figueiredo, 2010a).

    O papel que a fibra ir desempenhar no concreto ir depender de uma

    srie de caractersticas da mesma. No entanto, para a classificao bsica do

    material, as propriedades que so mais relevantes so o mdulo de

    elasticidade e a resistncia mecnica, pois estas duas propriedades iro definir

    a capacidade de reforo que a fibra pode proporcionar ao concreto

  • 15

    (FIGUEIREDO, 2005a). As fibras que possuem mdulo de elasticidade inferior

    ao do concreto endurecido, como as de polipropileno e nilon, so

    tradicionalmente chamadas de fibras de baixo mdulo. J as fibras que

    possuem mdulo de elasticidade superior ao do concreto so conhecidas como

    fibras de alto mdulo.

    Figura 2.7 Macrofibras polimricas fornecidas como uma mescla de fibras de baixo e

    de alto mdulo de elasticidade (Figueiredo, 2011).

    Para ilustrar a importncia deste aspecto, foi produzido o esquema

    simplificado apresentado na da Figura 2.8. Neste esquema existe uma matriz

    hipottica reforada com trs tipos de fibras, uma de baixo mdulo de

    elasticidade e duas de alto mdulo, sendo uma de baixa e outra de alta

    resistncia mecnica. Todas as fases deste compsito hipottico foram

    consideradas como de comportamento elstico perfeito. A curva de tenso por

    deformao da matriz est representada pela linha O-A, enquanto as linhas O-

    B e O-C representam o trabalho elstico das fibras de alto mdulo com alta e

    baixa resistncia respectivamente. O comportamento da fibra de baixo mdulo

    se encontra representado pela linha O-D. Supondo que, inicialmente, as fibras

    esto perfeitamente embutidas na matriz e h uma aderncia perfeita entre

    ambas, o compsito quando for submetido a uma tenso de trao ir se

    deformar com diferentes nveis de tenso para cada uma das fases. No

    momento em que a matriz que est sendo carregada chega prximo sua

    tenso de ruptura (ponto A) o nvel de tenso atingido pela fibra de baixo

    mdulo (ponto D) bem mais baixo que o da matriz. Ou seja, quando a matriz

    se rompe, surgindo assim uma fissura na mesma, a fibra de baixo mdulo

  • 16

    apresenta uma tenso mais baixa que a matriz nesse nvel de deformao (

    fibra de E baixo); logo, para que a fibra de baixo mdulo apresente capacidade de

    reforo, dever estar presente na matriz em elevado teor, para que a tenso

    por fibra no exceda a tenso de ruptura, a qual guarda certa

    proporcionalidade para o prprio mdulo de elasticidade (Tabela 2.2).

    Figura 2.8 Diagrama de tenso por deformao elstica de matriz e fibras de alto e

    baixo mdulo de elasticidade trabalhando em conjunto (Figueiredo, 2005a).

    O nvel de tenso na fibra tambm no pode ser muito alto de modo a

    produzir um elevado nvel de deformao da mesma, o que ir se refletir numa

    grande abertura de fissura. Assim, este tipo de fibra convencionalmente

    considerado como de baixa capacidade de reforo ps-fissurao. Devido a

    isso, os teores dessas fibras, medidos em volume, devem ser muito elevados

    para possibilitar o reforo da matriz, o que pode inviabilizar a aplicao do

    material devido aos elevados custos e dificuldade que ser produzida para a

    manuteno da trabalhabilidade do concreto. J a fibra de alto mdulo de

    elasticidade apresentar um elevado nvel de tenso ( fibra de E alto e alta resistncia)

    no momento em que o compsito atinge sua deformao crtica ( de ruptura da

    matriz) pouco antes de sua ruptura. Isto permitir a este tipo de fibra proporcionar

    um elevado nvel de reforo da matriz quando esta se romper, mesmo com

    consumos de fibras mais baixos, caso sua resistncia no seja superada, o que

    muito freqente quando se utiliza um consumo muito baixo de fibras.

  • 17

    Tabela 2.2 Valores de resistncia mecnica e mdulo de elasticidade para diversos tipos de fibra e matrizes (Bentur; Mindess, 1990).

    Material Dimetro

    ( m)

    Densidade

    (g/cm3)

    Mdulo de elasticidade

    (GPa)

    Resistncia trao (GPa)

    Deformao na ruptura

    (%)

    Ao 5-500 7,84 190-210 0,5-2 0,5-3,5

    GVidro 9-15 2,60 70-80 2-4 2-3,5

    Amianto 0,02-0,4 2,6 160-200 3-3,5 2-3

    Polipropileno fibrilado

    20-200 0,9 1-7,7 0,5-0,75 8,0

    Kevlar 10 1,45 65-133 3,6 2,1-4,0

    Carbono 9 1,9 230 2,6 1,0

    Nylon 1,1 4,0 0,9 13-15

    Celulose 1,2 10 0,3-0,5

    Acrlico 18 1,18 14-19,5 0,4-1,0 3

    Polietileno 0,95 0,3 0,7x10-3 10

    Fibra de madeira 1,5 71 0,9

    Sisal 10-50 1-50 0,8 3,0

    Matriz de cimento (para comparao)

    2,50

    10-45

    3,7x10-3

    0,02

    Por outro lado, mesmo que uma fibra tenha elevado mdulo de

    elasticidade, mas tenha uma baixa resistncia trao ou ao cisalhamento,

    sua capacidade de reforo ps-fissurao tambm ser reduzida ou at

    inexistente. Ou seja, a combinao de baixa resistncia e alto mdulo ir

    corresponder necessariamente a um material frgil de baixa capacidade de

    deformao elstica. Assim, fibras com estas caractersticas tero

    inviabilizadas suas capacidades de apresentar condies de reforar a matriz

    aps sua fissurao. Observando-se a linha O-C da Figura 2.8, pode-se

    constatar que, no momento em que ocorre a ruptura da matriz (ponto A),

    tambm se ter ultrapassado seu limite ltimo de deformao. Qualquer que

    seja a situao, como a utilizao de baixo ou alto consumo de fibra, haver a

    ruptura das fibras antes da ruptura da matriz. Ou seja, quando a matriz se

    romper, as fibras j tero sido rompidas e no conferiro nenhum tipo de

    reforo. Dessa forma, s so consideradas fibras com capacidade de reforo

    das matrizes cimentcias, aquelas que apresentam maior capacidade de

    deformao na ruptura e maior resistncia trao que a matriz de concreto,

  • 18

    conforme o ilustrado na Tabela 2.2. Este aspecto importante, pois a base do

    desempenho dos concretos reforados com fibras est no papel exercido pelas

    fibras como ponte de transferncia de tenso pelas fissuras surgidas no

    momento da ruptura da matriz, como ser mais bem discutido adiante.

    Pode-se concluir assim que a eficincia de reforo das fibras de baixa

    resistncia e baixo mdulo de elasticidade ser to maior quando menores

    forem o mdulo de elasticidade e a resistncia do concreto, como ocorre

    quando este material est no estado fresco e no incio de seu processo de

    endurecimento. Assim, fibras de polipropileno e nilon so freqentemente

    utilizadas para o controle de fissurao plstica em pavimentos (TANESI;

    FIGUEIREDO, 2001). Vale ressaltar que essas fibras no eliminam a

    necessidade de realizao de uma boa cura, mas atuam no sentido de

    minimizar o risco de fissurao plstica. No entanto, estas fibras podem vir a

    ser muito interessantes em aplicaes onde o reforo da matriz no o

    principal objetivo. Nesta condio se encontra, por exemplo, a proteo contra

    danos fsicos durante incndios em tneis. Tal preocupao foi levantada aps

    o acidente ocorrido no Eurotnel, onde um incndio produziu o lascamento

    explosivo do revestimento de concreto devido tenso interna gerada pela

    presso de vapor com total comprometimento do revestimento (RLE, 1997).

    Com a utilizao de fibras de polipropileno pode-se evitar este tipo de

    problema, pois com o aumento da temperatura, elas se fundiam produzindo um

    caminho livre para a sada do vapor de gua (NINCE et al., 2003a), conforme o

    ilustrado pela Figura 2.9. Apesar da ao do fogo sempre trazer danos ao

    concreto, reduzindo sua capacidade resistente, a fibra possibilita ao material se

    manter ntegro mesmo que degradado (NINCE et al., 2003b). No entanto, a

    eficcia da fibra muito dependente da resistncia da matriz e da sua condio

    de saturao (NINCE, 2007) ou o uso de adies (NINCE; FIGUEIREDO,

    2008). No entanto, como o foco desta tese o reforo mecnico proporcionado

    pelas fibras ao concreto, este assunto no ser desenvolvido de maneira mais

    detalhada.

  • 19

    Figura 2.9 Canais deixados pelas fibras de polipropileno fibriladas aps a exposio do concreto a temperaturas de 400oC (Nince et al. 2003a).

    J as fibras de ao, que possuem alta resistncia e alto mdulo de

    elasticidade, atuam como um reforo do concreto endurecido, podendo at

    substituir a armadura convencional em algumas aplicaes. Outras fibras de

    maior capacidade resistente, como o caso das fibras de carbono, acabam por

    no serem utilizadas como reforo da matriz de concreto devido a seu elevado

    custo. Outra grande vantagem da fibra de ao o fato de j contar com norma

    de especificao no Brasil, definindo as exigncias que garantem sua

    capacidade de atuar como reforo do concreto, conforme est discutido no

    prximo item.

    2.1.2 Exigncias da norma brasileira para as fibras de ao

    Conforme o apontado por Figueiredo (2008a), na elaborao da

    especificao brasileira para fibras de ao ABNT NBR 15530 (2007), intitulada

    Fibras de ao para concreto Especificao procurou-se regular dois fatores

    primordiais: a geometria da fibra e a resistncia do ao que lhe deu origem. Isto

    advm do fato da geometria da fibra ser um dos principais aspectos definidores

    do desempenho do compsito, conforme discutido no item 2.3.2. Outro fator

    relevante na definio do desempenho da fibra no concreto reforado com

    fibras de ao (CRFA) a resistncia do ao utilizado na sua produo (item

  • 20

    2.3.3) que particularmente mais significativa para concretos de maior

    resistncia mecnica. Assim, os requisitos e tolerncias especificados para as

    fibras procuram regular, primordialmente, estes dois aspectos.

    A definio da resistncia mnima do ao ocorre em funo da classe da

    fibra analisada. Na Tabela 2.3 se encontram apresentados o nvel de

    resistncia mnima do ao e a respectiva classe da fibra. Constata-se que a

    norma prev diferentes nveis de resistncia em funo do tipo e,

    principalmente, da classe de fibra. Isto configura uma evoluo em relao

    normalizao internacional como da ASTM A820, onde o nvel de resistncia

    mnimo especificado de 345 MPa, independentemente do tipo de fibra de

    ao. No Brasil, a menor resistncia prevista para o ao da fibra ser 500 MPa,

    ou seja, um nvel superior ao requerido para fibras no EUA.

    Tabela 2.3 Requisitos especificados pela norma ABNT NBR 15.530 (2007) para as fibras de ao.

    Fibra Limite de resistncia a trao do ao MPa (*)fu

    A I 1000

    A II 500

    C I 800

    C II 500

    C III 800

    R I 1000

    R II 500

    (*)Esta determinao deve ser feita no ao, no dimetro equivalente final imediatamente antes do corte.

    A grande dificuldade encontrada na normalizao da resistncia da fibra

    reside no fato de no se poder realizar com facilidade o ensaio de trao que

    caracteriza o material diretamente na fibra devido s suas pequenas

    dimenses. Assim, optou-se pela pr-qualificao da matria-prima que deve

    ser realizada pelo fabricante segundo as normas ABNT NBR 6207 - Arames de

    ao: Ensaio de trao e ASTM A 370 - Standard test methods and definitions

    for mechanical testing of steel products. A NBR 6207 define o ensaio a ser

    empregado na determinao da resistncia do ao utilizado na produo das

    fibras Classe I e III, enquanto a norma ASTM A370 deve ser empregada na

    qualificao do ao destinado produo das fibras Classe II.

  • 21

    Outra preocupao do grupo que participou da elaborao da norma foi

    a garantia de uma ductilidade mnima para a fibra de ao, o que fundamental

    para evitar a fragilizao do compsito (FIGUEIREDO, 2005a). Para isto, foi

    estabelecido o ensaio de dobramento da fibra, o qual deve ser executado

    diretamente nas fibras em uma amostra de 10 exemplares retirados

    aleatoriamente de cada lote a ser analisado. Neste ensaio, deve-se verificar

    manualmente o dobramento da fibra sobre um pino de 3,2 mm de dimetro a

    uma temperatura acima de 16 C. Neste ensaio, as fibras devem ser dobradas

    at formarem um ngulo de 90 (Figura 2.10) sem quebra em, no mnimo, 90%

    das fibras ensaiadas.

    Figura 2.10 Esquema adotado no ensaio de dobramento da fibra de ao segundo o previsto na norma ABNT NBR 15.53 (2007).

    Uma das principais preocupaes observada na elaborao da

    especificao das fibras de ao para concreto foi a de evitar uma variao

    exagerada de desempenho futuro do CRFA provocada pela variabilidade do

    fator de forma da fibra ( ) (FIGUEIREDO, 2008a). O fator de forma a relao

    geomtrica obtida a partir da diviso do comprimento da fibra (l), no alongado,

    pelo dimetro do crculo com rea equivalente de sua seo transversal. Este

    dimetro foi definido na norma como dimetro equivalente (de). Assim, o fator

    de forma de uma fibra dado pela equao 1.

    = l de (1)

    Onde,

    = fator de forma da fibra; l = comprimento da fibra (mm) e de = dimetro equivalente da fibra (mm).

  • 22

    Esta determinao relativamente simples para as fibras de Classe I,

    oriundas de fios de ao trefilado onde basta dividir o comprimento l pelo

    dimetro mdio da seo transversal calculado atravs da equao 2:

    de = (d1+d2)/2 (2)

    Onde,

    d1 e d2 = medidas em milmetros tomadas na regio central da fibra em duas direes ortogonais entre si. Estas medidas esto esquematicamente inseridas nas figuras apresentadas na Tabela 2.1.

    As fibras A-II, C-II e R-II tm seu dimetro equivalente determinado

    atravs da equao 3, que leva em conta as dimenses da seo transversal,

    sendo a menor definida por e e a maior definida por w, conforme o

    apresentado nas figuras inseridas na Tabela 2.1, onde tambm possvel

    verificar como o comprimento total (l) deve ser determinado.

    (3)

    As fibras C-III so especificadas pela faixa de dimetros equivalentes

    (de) obtidos atravs da maior dimenso da seo transversal (w) e da menor dimenso da seo transversal (e), comprimento total da fibra (l). O dimetro equivalente (de) deve ser calculado atravs da equao 4.

    (4)

    Determinado o fator de forma atravs dos comprimentos de fibra e do

    dimetro equivalente das mesmas, deve-se verificar se elas atendem

    exigncia da especificao quanto aos seus valores mnimos. Estes valores

    so funo da classe da fibra, ou seja, tm uma correspondncia direta com o

    tipo de ao utilizado para sua produo. As fibras com maior nvel de exigncia

    neste aspecto so as de ao trefilado, conforme pode ser observado na Tabela

    2.4. Ressalte-se o fato que a definio de um valor mnimo para o fator de

    forma independe do tipo de fibra, ou seja, independe da sua conformao

    geomtrica. Isto ocorre porque o fator de forma funo do dimetro

    equivalente, o qual pode ser bem reduzido quando se realiza a trefilao do

    ao, ao contrrio das chapas cortadas. J o ao trefilado e escarificado

    normalmente aproveitado da sobra da produo da l de ao, o que impede um

    maior controle de sua conformao transversal.

    de = (4.e.w)/

    de = 2(3.e+4.e.w)/(3.w. )

  • 23

    Tabela 2.4 Requisitos de fator de forma mnimo das fibras de ao para concreto

    especificados pela norma ABNT NBR 15.530 (2007).

    Classe da fibra Tipo de ao Fator de forma mnimo

    I Fio de ao trefilado 40

    II Chapa de ao cortada 30

    III Fio de ao trefilado e escarificado

    30

    Para as fibras produzidas a partir de arames trefilados (A-I, C-I e R-I) e

    chapas cortadas (A-II, C-II e R-II) a norma permite uma variao para o

    comprimento (l) em relao ao valor especificado de 5 %. Para fibras com

    comprimento menor ou igual a 35 mm a variao permitida para o comprimento

    (l) em relao ao valor especificado de 10%. A variao mxima permitida

    para os valores de de em relao ao valor nominal deve ser de 5%, enquanto a

    variao mxima permitida para a diferena entre as medidas d1 e d2 de 4%.

    A norma alerta para o fato de que as medies devem ser feitas nas fibras sem

    nenhuma retificao. Estes limites rigorosos tm a inteno de preservar o

    CRFA de uma maior variabilidade nas suas propriedades. No entanto, para as

    fibras produzidas a partir de fios trefilados e escarificados (C-III), no h

    possibilidade tcnica de se manter este mesmo rigor e, por isto, as tolerncias

    foram maiores. Variao mxima permitida para o comprimento (l) em relao

    ao valor especificado de 5%. J a variao mxima permitida para o valor de

    de em relao ao valor especificado no pode ultrapassar 0,15mm.

    A norma prev que a medio das dimenses deve ser executada para

    cada lote em uma amostra de 60 fibras coletadas de, no mnimo, 10% das

    embalagens que compem o referido lote. Os valores individuais medidos

    devem atender aos requisitos estabelecidos em no mnimo 90% das fibras

    ensaiadas. A definio do lote pela norma considera que o mesmo corresponde

    a uma quantidade mxima de quatro toneladas de fibra ou o correspondente a

    cada remessa, caso seja inferior a esta quantidade.

    Toda esta preocupao da norma com a variao dimensional para se

    garantir que o fator de forma da fibra no apresente grandes variaes para

    no prejudicar o comportamento do CRFA quanto resistncia ps-fissurao.

  • 24

    A influncia do fator de forma nas propriedades do CRF j foi evidenciada h

    bastante tempo (item 2.3.2).

    Existe sempre a possibilidade de ocorrerem fibras com defeitos, dado o

    grande nmero das fibras presente num quilograma do material. A verificao

    destes defeitos deve ser executada para cada lote que est sendo analisado

    em uma amostra de no mnimo 200 gramas, segundo a norma. O lote deve ser

    aceito quando a amostra apresentar, no mximo, 5 % da massa de fibras com

    defeitos. A norma considera defeituosas fibras de qualquer tipo que estiverem

    emendadas pelo topo, conforme o apresentado na Figura 2.11. Este defeito

    particularmente prejudicial quando da utilizao das fibras no concreto

    projetado, pois podem produzir graves entupimentos durante a projeo. Outro

    defeito previsto pela norma e que deve ser controlado quando ocorre o corte

    da ancoragem nas fibras do tipo A, conforme o apresentado na Figura 2.12.

    Este defeito no prejudica a condio de aplicao do concreto. Porm, se

    ocorrer em uma quantidade grande de fibras poder prejudicar a tenacidade do

    concreto, por reduzir o seu fator de forma real. Assim, estaria prejudicando

    aquela que a principal contribuio da fibra para o CRF (item 2.3). A norma

    aceita certa oxidao superficial, caso a mesma seja removvel sem a

    utilizao de material abrasivo e que as exigncias de tolerncia dimensional

    sejam atendidas simultaneamente.

    Figura 2.11 Fibras emendadas pelo topo (ABNT NBR 15.530, 2007).

  • 25

    Figura 2.12 Fibras sem ancoragem completa (ABNT NBR 15.530, 2007).

    A norma prev que, para a aceitao de um lote amostrado e ensaiado,

    o mesmo deve se mostrar em conformidade com todas as exigncias

    estabelecidas para a resistncia ao dobramento, de variao dimensional e

    atendendo aos limites impostos para a quantidade de fibras defeituosas. Ela

    estabelece um plano de amostragem, conforme o apresentado na tabela 2.5.

    Se algum lote no atender aos requisitos, est prevista a realizao de um

    novo plano de ensaios no respectivo quesito, sendo que deve ser utilizada uma

    amostra com o dobro do tamanho da anterior. Caso o resultado negativo se

    confirme, o lote dever ser ento definitivamente rejeitado.

    Tabela 2.5 Plano de amostragem preconizado pela norma ABNT NBR 15.530 (2007)

    para um lote de fibras que ser submetido ao controle de recebimento.

    Ensaio Amostra mnima Porcentagem mnima de fibras em conformidade com os

    requisitos

    Dobramento 10 fibras 90

    Verificao dimensional 60 fibras 90

    Verificao de defeitos 200g 95

    A nova especificao de fibras de ao para concreto, pode ser

    considerada um marco da tecnologia do CRF no Brasil (FIGUEIREDO, 2008a).

    Ela traz avanos tecnolgicos incorporados, como o nvel de exigncia elevado

    para a resistncia do ao, o que perfeitamente compatvel com a condio de

    produo de fibras hoje instalada no pas. Alm disso, os requisitos

    especificados, alm de atenderem a condio nacional, podem ser

  • 26

    considerados em conformidade com o mercado externo, ou seja, uma fibra

    produzida no Brasil e que atenda aos requisitos desta especificao, estar em

    condies de ser aceita em qualquer mercado internacional.

    2.2 A matriz de concreto O concreto de cimento Portland j , por si s, um compsito

    formado por vrias fases: a pasta de cimento, os agregados midos, os

    grados e os poros. o nico material estrutural que normalmente

    processado pelos prprios engenheiros civis de modo a atender as exigncias

    de engenharia, tanto para as condies de aplicao, como para seu

    comportamento no estado endurecido. Assim, possvel obter uma grande

    variao de suas propriedades em funo do tipo de componentes principais e

    de suas propores, bem como da utilizao de uma grande variedade de

    aditivos e adies. A esta srie muito grande de opes disponveis para a

    engenharia da matriz, soma-se a possibilidade da modificao do seu

    comportamento com a adio de fibras.

    A princpio, praticamente todos os concretos, sejam eles plsticos,

    fludos ou secos, de baixa ou alta resistncia podem ser reforados com fibras.

    No entanto, o ganho de desempenho no atingido sem que princpios

    tecnolgicos bsicos sejam observados. As fibras tero sempre uma ao de

    aumento no custo unitrio, podero dificultar a mobilidade das partculas

    maiores, reduzindo assim a fluidez do material, e tambm proporcionar uma

    resistncia propagao das fissuras que possam vir a surgir na matriz. Estas

    fissuras podem ser originadas por inmeras causas. Entre as principais est a

    prpria retrao da pasta de cimento dentro da matriz. Esta retrao

    restringida pelos agregados que so bem mais rgidos causando esforos de

    trao na pasta e sua possvel fissurao. Esta fissurao pode ocorrer at em

    argamassas, como as observadas na micrografia da Figura 2.13 e,

    conseqentemente, podem ser freqentes em concretos cujos agregados tm

    maiores dimenses. Estas fissuras iro conduzir a uma induo de tenses em

    suas bordas quando o material carregado, facilitando a ruptura do material.

  • 27

    Figura 2.13 Imagem de micrografia obtida por eletros retroespalhados de argamassa de cimento de escria ativada com silicato de sdio j apresentando fissuras na pasta

    (John, 1995).

    Assim, o concreto apresenta resistncia trao direta bem inferior

    resistncia compresso cuja relao est, geralmente, em torno de 7% e

    11% (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Ou seja, as fissuras que se formam ou j

    esto presentes no concreto prejudicam muito mais o material quando

    solicitado trao do que compresso.

    Pode-se associar a reduzida capacidade de resistncia trao do

    concreto sua grande dificuldade de interromper a propagao das fissuras

    quando submetido tenses de trao (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Isto

    particularmente intenso quando a direo de propagao das fissuras

    transversal direo principal de tenso. Assim que se principia o crescimento

    de cada nova fissura, a rea disponvel de suporte de carga reduzida

    causando um aumento das tenses presentes nas extremidades das fissuras.

    Logo, a ruptura trao causada por algumas fissuras que se unem e no

    por numerosas fissuras, como ocorre quando o concreto comprimido

    (MEHTA; MONTEIRO, 2008). O impacto de uma fissura na tenso efetiva

    aplicada ao material pode ser avaliada pela modelagem representada na

    Figura 2.14. Pela teoria da fratura, pode-se estimar a tenso de borda de uma

    fissura como as esquematizadas na Figura 2.14 onde o seu comprimento a

    bem maior que o raio da borda e, da seguinte forma:

  • 28

    m = 2 0(a/ e) (5)

    Onde,

    m = tenso na extremidade da fissura

    0 = tenso de trao aplicada no material a = comprimento da fissura interna ou comprimento da fissura superficial

    e = raio de curvatura da extremidade da fissura

    Figura 2.14 Representao simplificada da transferncia de tenso de compresso

    por meio de uma superfcie (adaptado de Callister, 2002)

    Pode-se ligar este conceito teoria de Griffith (CALLISTER, 2002) que

    associa a ruptura do material a uma energia de superfcie que deve ser

    formada atravs da determinao da tenso crtica de propagao de fissura:

    c = (2E s/ a) (6)

    Onde, E = mdulo de elasticidade

    s = energia de superfcie especfica a = metade do comprimento de uma fissura interna

    Ou seja, quanto maior for a falha na matriz, menor a tenso crtica

    para a propagao da fissura. Isto pode ser utilizado para a determinao da

    tenacidade fratura:

    Kc = Y(a/W) c ( a) (7)

    Onde, Kc = tenacidade fratura Y = funo adimensional dependente de a (comprimento da fissura) e W (largura da pea).

  • 29

    Assim, pode-se concluir que, por apresentar uma superfcie total de

    ruptura menor, o gasto energtico associado ruptura por trao no concreto

    tambm reduzido quando comparada energia associada ruptura por

    compresso. Logo o trabalho de ponte de transferncia de tenso que a fibra

    realiza atravs das fissuras do concreto um mecanismo muito interessante de

    aumento da energia associada ruptura do material trao. Este

    comportamento auxilia tambm na restrio propagao de fissuras por

    reduzir o efeito da concentrao de tenses em sua borda e, logo, aumenta a

    tenso crtica de propagao de fissura. Estes aspectos esto mais bem

    discutidos no prximo item.

    2.3 O compsito e a interao fibra-matriz No concreto simples, representado na Figura 2.15a, uma fissura ir

    proporcionar uma barreira propagao de tenses de trao, representadas

    simplificadamente pelas linhas de tenso. Esse desvio das linhas de tenso ir

    implicar numa concentrao de tenses nas extremidades da fissura e, no caso

    de essa tenso superar o valor da tenso crtica, ocorrer a ruptura abrupta do

    material. Caso o esforo seja cclico, pode-se interpretar a ruptura por fadiga da

    mesma forma. Assim, para cada ciclo h uma pequena propagao das

    microfissuras e, conseqentemente, um aumento progressivo na concentrao

    de tenses em sua extremidade at que ocorra a ruptura completa do material.

    Assim, a partir do momento em que a fissura atinge um comprimento crtico,

    ocorre a ruptura abrupta do material, caracterizando um comportamento

    tipicamente frgil. Assim, no se pode contar com nenhuma capacidade

    resistente residual trao do concreto fissurado.

    Quando se adicionam fibras de resistncia e mdulo de elasticidade

    adequados e num teor apropriado, o concreto deixa de ter o carter

    marcadamente frgil. Isso ocorre pelo fato de a fibra servir como ponte de

    transferncia de tenses pelas fissuras, cuja concentrao de tenses nas

    extremidades ser ento minimizada, conforme o ilustrado na Figura 2.15b.

    Com isso, tem-se uma grande reduo da velocidade de propagao das

    fissuras no compsito que passa a ter um comportamento pseudo-dctil ou no

    frgil. Em outras palavras, apresenta certa capacidade resistente aps a

    fissurao. Assim, com a utilizao de fibras, poder ser obtida uma menor

  • 30

    fissurao do concreto. Este fato pode vir a recomendar sua utilizao mesmo

    para concretos convencionalmente armados, como uma armadura

    complementar para reduzir a fissurao do material (MINDESS, 1995). J

    conhecimento clssico o fato de que, com a utilizao de fibras, ser

    assegurada uma menor fissurao do concreto (LI, 1992).

    Figura 2.15 Esquema de concentrao de tenses para um concreto sem (a) e com

    reforo de fibras (b) (Figueiredo, 2000).

    Uma das caractersticas do reforo proporcionado pelas fibras o fato

    de estas se distriburem aleatoriamente no material, reforando toda a pea, e

    no uma determinada posio, como ocorre com as armaduras convencionais.

    Isto pode ser muito interessante para o caso de estruturas contnuas, como o

    caso dos pavimentos, onde as tenses de trao variam de posio na pea ao

    longo de um dia. Isto ocorre devido s variaes de temperatura ambiente,

    aquecendo a superfcie superior ao longo do dia e resfriando-a durante a noite.

    Dada a inrcia trmica do concreto, isto capaz de gerar tenses de trao

    nas duas faces do pavimento (SEVERI, 2002). No entanto, se a pea estrutural

    tem esforos bem localizados, como o caso de uma laje suspensa apoiada

    em vigas, por exemplo, onde as tenses de trao se concentram na parte

    inferior, o uso das fibras pode ser considerado invivel, pois no conseguem

  • 31

    substituir as barras de ao de maneira econmica. Isto ocorre porque as barras

    de ao podem ser posicionadas de forma precisa para otimizar o reforo da

    estrutura. Em outras situaes, como o caso dos tubos de concreto, pode

    haver a situao em que a melhor condio de reforo conseguida com o uso

    combinado de fibras e armadura convencional (Captulo 6).

    2.3.1 O efeito do teor de fibras

    Como a eficincia da fibra depende de sua atuao como ponte de

    transferncia de tenso ao longo da fissura que aparece no concreto, pode-se

    deduzir uma srie de aspectos tecnolgicos fundamentais. Um deles o fato

    de a capacidade de reforo que as fibras apresentam depender diretamente do

    teor de fibra utilizado. Dessa maneira, quanto maior for o teor, maior ser o

    nmero de fibras atuando como ponte de transferncia de tenso ao longo da

    fissura, o que aumenta o reforo ps-fissurao do concreto. Imaginando-se

    uma seo fissurada de uma viga fletida como a apresentada na Figura 2.16,

    pode-se adotar o diagrama de distribuio de tenses na regio como o

    mostrado esquematicamente na figura. Este esquema adaptado do modelo

    proposto pelo Comit RILEM de CRF (RILEM TC 162, 2003). Percebe-se que a

    resistncia trao da seo abaixo da linha neutra a somatria das cargas

    resistidas pelas fibras presentes na seo. Naturalmente, se o nmero de fibras

    presente na seo de ruptura aumentar, maior ser o nmero de cargas e,

    portanto, maior ser a resultante de trao e a capacidade resistente do

    compsito.

    Esta influncia j foi demonstrada inmeras vezes para os concretos

    reforados com fibras e um exemplo disso se encontra apresentado na Figura

    2.17. Nesta figura esto apresentadas as curvas mdias de carga por

    deslocamento num ensaio de trao na flexo com deslocamento controlado.

    Este ensaio consiste no principal meio de controle da capacidade de reforo

    das fibras (ver item 3.1). No grfico, observa-se que o trecho elstico inicial, em

    que a matriz de concreto trabalha antes da fissura que ocorre at um

    deslocamento de cerca de 0,04 mm, fica praticamente estvel, sem sofrer

    influncia significativa do teor de fibras. Por outro lado, a carga resistida aps a

    fissurao da matriz aumenta com o incremento no consumo de fibras, isto , o

  • 32

    consumo de 40 kg/m3 de fibras proporciona uma resistncia residual ps-

    fissurao mais elevada que o consumo de 30 kg/m3, o qual, por sua vez,

    supera o consumo de 20 kg/m3. Ou seja, o volume de fibras (Vf) o primeiro

    elemento a definir o comportamento do compsito, como j apontava o modelo

    de Aveston, Cupper e Kelly (1971).

    Figura 2.16 Modelo de distribuio de tenses na seo transversal de um elemento

    reforado com fibras durante a flexo, adaptado do modelo RILEM TC 162 (2003).

    O teor de fibras pode ser apontado como o principal parmetro definidor

    do comportamento dos compsitos. Assim, Naaman (2008) props que a

    principal via de classificao dos compsitos base de cimento reforados

    com fibras descontnuas deveria se guiar pelo desempenho. Assim, haveria

    duas principais classes de compsitos. Na primeira, denominada strain-

    softening, haveria uma perda de capacidade resistente progressiva aps a

    fissurao da matriz. Na segunda, denominada strain-hardening, o compsito

    apresentaria um ganho de capacidade resistente aps a fissurao da matriz.

    Esta classificao est intimamente associada ao antigo conceito de volume

    crtico de fibras.

  • 33

    Figura 2.17 Curvas mdias de carga por deslocamento obtidas no ensaio de trao

    na flexo de concretos de fck=20MPa e com diferentes consumos de fibra de ao (FIGUEIREDO, NUNES & TANESI, 2000).

    A definio bsica do volume crtico a de que ele corresponde ao teor

    de fibras que mantm a mesma capacidade resistente para o compsito a partir

    da ruptura da matriz. Ou seja, abaixo do volume crtico ocorre necessariamente

    o comportamento de strain-softening. Acima do volume crtico, o compsito

    continua aceitando nveis de carregamentos crescentes mesmo aps a ruptura

    da matriz, ou seja, apresenta o comportamento de strain-hardening. Este

    conceito se encontra ilustrado na Figura 2.18 onde se encontram apresentadas

    curvas de carga por deslocamento obtidas em ensaios de trao na flexo de

    prismas de concretos com fibras. Existe um trecho elstico linear inicial

    correspondente ao estgio de trabalho elstico da matriz do compsito e outro,

    similar a um patamar de escoamento, onde se pode verificar a influncia do

    teor de fibra no comportamento do concreto.

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento (mm)

    20kg/m3 30kg/m3 40kg/m3

  • 34

    Figura 2.18 Compsitos reforados com volume de fibras (VF) abaixo (A), acima (B) e igual (C) ao volume crtico de fibras durante o ensaio de trao na flexo

    (Figueiredo, 2000).

    A determinao do volume crtico est associada modelagem proposta

    por Aveston, Cupper e Kelly (1971), a qual focaliza um compsito ideal, com

    fibras contnuas e alinhadas direo do esforo principal. A seguir ser feita a

    apresentao da deduo algbrica para determinao do volume crtico de

    fibras, conforme o apresentado em Figueiredo (2000):

    Definies iniciais:

    mu = deformao ltima da matriz

    mu = tenso ltima da matriz

    Vfcrit = volume crtico de fibras dado em porcentagem em relao

    ao volume total do compsito

    fu = tenso ltima das fibras

    Ef = mdulo de elasticidade da fibra

    Em = mdulo de elasticidade da matriz

    Vc = volume de compsito = Vf + Vm = 1

    Vf = volume de fibra no compsito

    Vm = volume da matriz no compsito

    CARGA

    DEFLEXO

    (C) VF =Vcrtico

    (B) VF >Vcrtico

    (A) VF

  • 35

    O estado de tenses e deformao do compsito no exato momento em

    que h a ruptura da matriz define as condicionantes do volume crtico de fibras.

    Assim, neste momento, a deformao da fibra a mesma da matriz ( f = um) e

    a tenso aplicada na fibra dada por f = mu x Ef. J a tenso de ruptura da

    matriz obtida por mu = mu x Em e, assim, tem-se:

    c = mu x Ef x Vfcrit + mu x (1 - Vfcrit) (8)

    Logo aps a ocorrncia da ruptura da matriz h a transferncia do

    carregamento da matriz, que transfere a sua carga resistida para a fibra. Ou

    seja, a tenso assumida pelo compsito corresponde a c = fu x Vfcrit.

    Aplicando-se este hiptese equao (8) tem-se:

    fu x Vfcrit = mu x Ef x Vfcrit + mu x (1 - Vfcrit) (9)

    Ou

    Vfcrit = mu / ( fu - mu x Ef + mu) (10)

    Sabendo-se que:

    Ec = Ef x Vf + Em x Vm (11)

    Para o caso especfico do volume crtico, tem-se:

    Ec = Ef x Vfcrit + Em x (1 - Vfcrit), que corresponde a:

    Ef = (Ec - Em + Em x Vfcrit) / Vfcrit (12)

    Substituindo-se (12) em (11), tem-se:

    Vfcrit = ( mu x Ec) / fu (13)

    No caso particular do CRFA, adotando-se os valores de mu = 100 x 10-6,

    de fu = 1000 MPa, considerando o valor de Ec como tendendo ao valor da

    matriz Em, dado o pequeno volume de fibras em relao matriz (equao 11)

    e considerando Ec = 30 GPa, tem-se como Vfcrit um valor da ordem de 0,3%.

    Este valor corresponde a um consumo de 23 kg/m3 de fibras de ao, o que

    um valor muito baixo para se ter um comportamento elasto-plstico perfeito na

    prtica. Isto ocorre porque o valor obtido pelo modelo de Aveston, Cooper e

    Kelly (1971) considera um compsito ideal, onde as fibras so contnuas e

    perfeitamente alinhadas ao eixo de tenses principais.

    Pela modelagem de Aveston, Cooper e Kelly (1971) chega-se tambm a

    um teor de 0,8% para a fibra de polipropileno (aproximadamente 1 kg/m3), o

  • 36

    que tambm est longe de ser verificado nas condies prticas. Tal

    disparidade se deve ao fato das fibras normalmente utilizadas serem

    descontnuas, ou seja, curtas e aleatoriamente distribudas no concreto. Assim,

    quando ocorre a ruptura da matriz, haver certa inclinao das fibras em

    relao fissura que no estar na posio ortogonal s mesmas, conforme o

    previsto pelo modelo. Alm disso, o comprimento de fibra que permanecer

    embutido na matriz e definir a carga de arrancamento que ela sustentar ser,

    no mximo, igual metade do seu comprimento, caso a fissura ocorra

    exatamente na metade do comprimento da fibra. Com isto deve-se utilizar os

    coeficientes de correo ou fatores de eficincia para o volume crtico que so

    funo da inclinao da fibra em relao direo ortogonal fissura e ao

    comprimento da fibra. Estes fatores permitem uma maior aproximao do Vfcrit

    terico e aquele obtido experimentalmente. Os fatores de eficincia

    considerados so basicamente dois: o 1 e o 2. O valor de 1 est associado

    ao efeito da orientao da fibra. Na Tabela 2.6 se encontram apresentados

    alguns dos valores apontados para 1.

    Tabela 2.6 Valores para o fator de eficincia n1 majorador do volume crtico em funo da direo da fibra (Hannant, 1978).

    Orientao Valores de 1

    Cox Krenchel

    Uma direo 1 1

    Duas direes 0,333 0,375

    Trs direes 0,167 0,200

    Desta forma a equao (8), anteriormente apresentada, pode ter a

    seguinte alterao para incorporar o efeito do direcionamento da fibra na

    matriz:

    c = mu x Ef x 1 x Vfcrit + mu x (1 - 1 x Vfcrit) (14)

    A equao (9) passar a ser:

    fu x 1 x Vfcrit = mu x Ef x 1 x Vfcrit + mu x (1- 1 x Vfcrit) (15)

    Assim, tem-se como nova formulao para a equao (10):

  • 37

    Vfcrit = mu / [( fu - mu x Ef + mu) x 1] (16)

    Desta maneira, o valor de Vfcrit corrigido em funo da orientao da

    fibra corresponde ao Vfcrit sem correo dividido pelo fator 1. Isto atende a:

    Vfcrit = ( mu x Ec) / ( fu x 1) (17)

    Assim, o valor determinado para Vfcrit de 0,3% para compsitos de matriz

    de CRFA passa a ser:Vfcrit corrigido = Vfcrit/ 1 = 0,31/0,375 = 0,83

    Adotou-se aqui o valor referente s fibras orientadas em duas direes

    proposto por Krenchel (Tabela 2.6), que o normalmente esperado para

    algumas aplicaes especficas como o caso dos tubos de concreto para

    obras de saneamento. Isto pode ser verificado pelos resultados experimentais

    apresentados no item 6.4.3. Este efeito de direcionamento to mais intenso

    quanto menor for o dimetro do tubo, pois isto implicar em espessuras mais

    delgadas. Em estudo desenvolvido com tubos de 600 mm de dimetro nominal

    interno e espessura de parede de 72 mm reforados com fibras do tipo AI, com

    60 mm de comprimento e fator de forma 80 (FIGUEIREDO et al., 2010),

    obteve-se os grficos de carga por deformao diametral apresentados na

    Figura 2.19. Observa-se que, neste caso, o teor de fibras de 40 kg/m3,

    correspondente a um teor em frao volumtrica de 0,5%, j proporcionou um

    comportamento do tipo strain-hardening, muito prximo do obtido para o

    reforo com barras de ao. Isto pode estar associado maior intensidade no

    direcionamento da fibra, dado que seu comprimento (60 mm) pouco menor

    que a espessura da parede do tubo (72 mm), o que pode levar a um forte

    direcionamento da fibra na direo do esforo principal.

    Vale ressaltar tambm importncia da influncia da resistncia da fibra

    na definio do valor crtico, como fica muito bem demonstrado pela equao

    (13), que a tenso ltima da fibra um importante fator a influenciar o teor

    crtico e, naturalmente, o desempenho ps-fissurao do compsito, conforme

    est mais bem discutido no item 2.3.3. Alm disso, pela mesma equao (13)

    em conjunto com a equao (11) denota-se que o mdulo de elasticidade da

    matriz, que o principal elemento definidor do mdulo de elasticidade do

    compsito (Ec), influencia diretamente no volume crtico das fibras. Em outras

    palavras, matrizes cimentcias de maior mdulo ou resistncia mecnica iro

    demandar um volume maior de fibras para atingir o teor crtico. Esta influncia

  • 38

    se encontra melhor descrita no item 2.3.4. No entanto, antes de abordar estes

    aspectos, ser apresentado outro fator fundamental na definio do

    comportamento dos compsitos que a geometria das fibras, conforme o

    demonstrado no prximo item.

    Figura 2.19 curvas mdias de carga por deformao diametral dos tubos reforados com fibras e armadura convencional (Figueiredo et al., 2010).

    2.3.2 O efeito da geometria das fibras

    Alm do teor de fibras, o desempenho ps-fissurao do concreto

    depende muito da geometria da fibra que est sendo utilizada. Para melhor

    representar essa influncia, importante apresentar outro conceito

    fundamental associado eficincia das fibras que o comprimento crtico (Lc).

    A definio do comprimento crtico est baseada no modelo que prev a tenso

    entre a matriz e a fibra aumentando linearmente dos extremos para o centro da

    mesma. Esta tenso mxima quando a tenso a que a fibra est submetida

    se iguala tenso de cisalhamento entre a esta e a matriz. Na Figura 2.20 se

    encontram apresentadas as situaes possveis de distribuio de tenso na

    fibra em relao ao comprimento crtico, quais sejam: L = Lc, L > Lc e L < Lc,

    onde L = comprimento da fibra.

    0

    50

    100

    150

    200

    0 2 4 6 8

    Car

    ga (

    kN)

    Deformao diametral mdia (mm)

    tela

    fibra

  • 39

    Figura 2.20 Distribuies possveis de tenso ao longo de uma fibra em funo do comprimento crtico (adaptado de Bentur; Mindess, 1990).

    O comprimento crtico de uma fibra (Lc) aquele que atinge uma tenso

    no seu centro igual sua tenso de ruptura quando a fissura ocorre

    perpendicular fibra e posicionada nesta mesma regio. Quando a fibra tem

    um comprimento menor que o crtico, a carga de arrancamento proporcionada

    pelo comprimento embutido na matriz no suficiente para produzir uma

    tenso que supere a resistncia da fibra. Nesta situao, com o aumento da

    deformao e conseqentemente da abertura da fissura, a fibra que est

    atuando como ponte de transferncia de tenses pela fissura ser arrancada

    do lado que possuir menor comprimento embutido. Este o caso normalmente

    encontrado para as fibras de ao no concreto de baixa e moderada resistncia

    mecnica. Quando se tem um concreto de elevada resistncia mecnica ou se

    utiliza uma fibra de menor resistncia, melhora-se a condio de aderncia

    relativa entre a fibra e a matriz e, nestes casos, possvel ultrapassar o valor

    do comprimento crtico causando ruptura de algumas fibras.

    Pelo apresentado no modelo da Figura 2.16, pode-se levar concluso

    de que, quanto maior o comprimento da fibra, maior o seu embutimento e,

  • 40

    por conseguinte, maior a capacidade resistente ps-fissurao conferida pela

    fibra ao concreto. No entanto, a utilizao de elevados comprimentos de fibras

    ir produzir dois grandes inconvenientes. O primeiro a grande dificuldade

    gerada pelas fibras mobilidade da mistura (item 3.3). O segundo problema de

    ultrapassar o comprimento crtico que a fibra acabar por se romper no

    momento em que a fissura surge, o que reduz a resistncia residual. Com isto,

    perde-se uma das principais contribuies das fibras s matrizes cimentcias,

    que a reduo de sua fragilidade. Por essa razo, as fibras normalmente

    disponibilizadas no mercado para o reforo do concreto de resistncia

    convencional possuem comprimentos menores que o crtico e o mecanismo de

    reforo passa a ser governado pelo processo de arrancamento da fibra

    garantindo assim a tenacidade do compsito.

    Segundo Bentur e Mindess (1990), o mecanismo bsico de reforo da

    matriz fissurada composto por uma parcela elstica e outra parcela de atrito.

    Devido existncia de uma zona de transio, estes autores advogam a

    condio de que a tenso de cisalhamento por aderncia elstica sempre

    superior resistncia ao cisalhamento entre fibra e matriz na interface. Com

    isto, tem-se o descolamento da fibra que acaba por gerar o seu

    escorregamento a partir da borda da fissura. Este processo levar ao

    arrancamento da fibra quando o compsito carregado de maneira a aumentar

    a abertura de fissura, sendo que um dos principais mecanismos de

    transferncia de tenso o atrito. No modelo proposto por estes autores, a

    tenso de atrito uniforme ao longo da fibra, enquanto a tenso de

    cisalhamento elstico guarda uma distribuio particular conforme o

    apresentado esquematicamente na Figura 2.21. Por este modelo, possvel

    compreender que, medida que a fibra arrancada da matriz durante o

    carregamento que aumenta a abertura de fissura, ocorre um aumento da

    parcela de transferncia de tenso por atrito em relao elstica. Alm disso,

    o comprimento embutido da fibra diminui e, conseqentemente, a carga P

    resistida pela fibra tambm.

    A importncia do comprimento da fibra na definio do comportamento

    ps-fissurao do concreto j foi demonstrada inmeras vezes e quantificada

    por Figueiredo et al. (1997). Neste estudo foram utilizadas duas fibras AII de

    mesma seo transversal e comprimentos diferentes produzidas a partir da

  • 41

    mesma chapa, ou seja, possuam a mesma resistncia mecnica. Como pode

    ser observado na Figura 2.22, em que se apresentam as curvas mdias obtidas

    de uma srie de dez corpos-de-prova submetidos ao ensaio de trao na

    flexo, a resistncia aps a fissurao foi maior para a fibra mais longa. No

    entanto, se esse comprimento for aumentado muito mais, ou se a resistncia

    da matriz aumentar muito, o comprimento adotado poder ultrapassar o

    comprimento crtico. Como conseqncia, a fibra deixar de escorregar em

    relao matriz aumentando muito a fora de atrito entre fibra e matriz. Dessa

    maneira ocorrer a ruptura da fibra e, conseqentemente, haver uma perda

    de capacidade resistente ps-fissurao do compsito.

    Figura 2.21 Configurao esquemtica da distribuio de tenses de cisalhamento elstico e de atrito ao longo de uma fibra atuando como ponte de transferncia de

    tenso em uma matriz fissurada (Bentur; Mindess, 1990) Alm do comprimento, a variao da seo transversal da fibra tambm

    implicar numa alterao do comportamento ps-fissurao do compsito.

    Quanto menor a seo transversal, menor ser a rea de contato da fibra com

    a matriz e, portanto, menor ser a carga que a fibra poder suportar durante o

    seu arrancamento. A influncia deste parmetro no comportamento ps-

    fissurao do concreto projetado foi estudada por Figueiredo (1997), que

    utilizou uma matriz de composio fixa e resistncia mdia de cerca de 35

    MPa. As fibras utilizadas se encontram apresentadas na Tabela 2.7 e os

  • 42

    resultados se encontram apresentados na Figura 2.23. Todas as fibras

    utilizadas possuam comprimentos similares, pois esta uma limitao da

    tecnologia do concreto projetado que impede a utilizao de fibras longas que

    causariam entupimentos no equipamento. Cada corpo-de-prova ensaiado foi

    aberto e o nmero de fibras presente na seo de ruptura foi determinado.

    Assim, foi possvel correlacionar o desempenho ps-fissurao com nmero de

    fibras presentes na seo de ruptura. Percebe-se nitidamente que fibras de

    maior seo transversal apresentam um maior desempenho para um nmero

    fixo de fibras presente na seo de ruptura. Isto ocorre porque a maior seo

    transversal da fibra proporciona uma maior rea de contato com a matriz e

    aumenta a resistncia individual ao arrancamento. No entanto, como as fibras

    so dosadas no em nmero, mas em volume ou em massa por metro cbico

    de concreto, as fibras de maior fator de forma, para um comprimento constante,

    estaro presentes em muito maior nmero na seo de ruptura, o que ir

    conferir uma maior resistncia ps-fissurao global para um dado teor. Isto

    pode ser verificado na figura 2.24 onde as mesmas fibras tm seu respectivo

    desempenho correlacionado com o consumo global.

    Figura 2.22 Curvas mdias de carga por deslocamento obtidas no ensaio de trao na flexo de concretos de fck = 30 MPa reforados com uma fibra de 36 mm e outra de

    45 mm de comprimento e mesma seo transversal (Figueiredo; Ceccato; Torneri, 1997).

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento (mm)

    36 mm

    45 mm

  • 43

    Tabela 2.7 Fibras de ao utilizadas no estudo de Figueiredo (1997) abordando o

    reforo do concreto projetado.

    Figura 2.23 Fator de tenacidade em funo do nmero de fibras presente na seo de ruptura do concreto projetado (Figueiredo, 1997).

    FIBRA FORMATO LONGITUDINAL SEO FATOR DE

    TRANSVERSAL FORMA

    F1 46,7

    25mm

    F2 60,0

    30mm

    F3 46,230mm

    F4 27,325mm

    0,50mm

    0,65mm

    0,50mm

    0,45mm

    0,50mm

    1,35mm

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 50 100 150

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Nmero de fibras presente na seo de ruptura

    F1

    F2

    F3

    F4

  • 44

    Figura 2.24 Fator de tenacidade em funo do consumo de fibra por metro cbico de concreto projetado (Figueiredo, 1997).

    Pelo fato do comportamento do concreto ser influenciado

    simultaneamente pelo comprimento e pela seo transversal da fibra, os

    pesquisadores da rea lanaram mo de um parmetro adimensional

    denominado fator de forma (item 2.1.2). Assim, quanto maior for o fator de

    forma da fibra, maior ser a capacidade resistente ps-fissurao do concreto,

    conquanto no se ultrapasse o comprimento crtico da fibra. A importncia

    deste parmetro foi observada na elaborao da norma brasileira de fibras de

    ao (item 2.1.1) por servir como parmetro mnimo de qualificao de fibra

    conforme suas aplicaes (FIGUEIREDO; CHAMA NETO; FARIA, 2008).

    No entanto, o fator de forma no um parmetro absoluto, como

    demonstrado no estudo experimental de Nunes, Figueiredo e Agopyan (2001).

    Neste estudo foram avaliadas trs fibras AI, de mesmo fator de forma,

    destinadas ao reforo de concretos plsticos como os utilizados na execuo

    de pavimentos. As caractersticas das fibras se encontram apresentadas na

    Tabela 2.8. Com elas foram produzidos concretos de mesma composio de

    matriz e resistncia (35 MPa) e a tenacidade foi determinada no ensaio de

    flexo em prismas com deformao controlada. A capacidade resistente

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 20 40 60 80 100

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibras de ao (kg/m3)

    F1

    F2

    F3

    F4

  • 45

    residual foi avaliada em dois nveis de deslocamento e, por conseguinte, dois

    nveis de abertura de fissura, utilizando um critrio similar ao proposto pela

    EFNARC (1996), conforme o comentado no item 3.1. Para um nvel de

    deslocamento de 0,5 mm, foram obtidas as curvas de correlao de

    desempenho com o teor de fibras apresentadas na Figura 2.25. J para um

    nvel de deslocamento de 3 mm e uma grande abertura de fissura, foram

    obtidas as curvas de correlao de desempenho com o teor de fibras

    apresentadas na Figura 2.26.

    Tabela 2.8 Caractersticas geomtricas das fibras de ao utilizadas no estudo de

    Nunes, Figueiredo e Agopyan (2001).

    Caracterstica Fibra

    FA FB FC

    Comprimento (mm) 30 50 60

    Dimetro (mm) 0,50 0,81 1,00

    Fator de forma 60 61,7 60

    Figura 2.25 Correlaes obtidas entre o consumo de fibras e a resistncia residual

    do concreto com 0,5 mm de deslocamento (Nunes; Figueiredo; Agopyan, 2001).

    Percebe-se nitidamente que a diferena de desempenho marcante

    apenas para elevados nveis de deformao e abertura de fissuras. Isto ocorre

    porque, apesar do mesmo fator de forma, as fibras mais longas tm maior

    comprimento embutido e, assim, possibilitam maior capacidade de reforo para

    grandes nveis de abertura de fissura. As fibras mais curtas acabam por perder

  • 46

    rea de contato mais rapidamente com o aumento do deslocamento e, dessa

    forma, a carga de arrancamento das mesmas diminui rapidamente. Esta

    diferena de desempenho foi comprovada estatisticamente e demonstrou-se

    com isto que o fator de forma no pode ser utilizado como nico parmetro

    geomtrico para definir o comportamento do compsito.

    Figura 2.26 Correlaes obtidas entre o consumo de fibras e a resistncia residual

    do concreto com 3,0 mm de deslocamento (Nunes; Figueiredo; Agopyan, 2001).

    Assim, o comprimento da fibra sempre merece ateno. Recomenda-se

    a utilizao de fibras cujo comprimento seja igual ou superior ao dobro da

    dimenso mxima caracterstica do agregado utilizado no concreto. Em outras

    palavras, deve haver uma compatibilidade dimensional entre agregados e

    fibras de modo que estas interceptem com maior freqncia a fissura que

    ocorre no compsito (MAIDL, 1991). A compatibilidade dimensional possibilita a

    atuao da fibra como reforo do concreto e no como mero reforo da

    argamassa do concreto. Isso importante porque a fratura se propaga

    preferencialmente na regio de interface entre o agregado grado e a pasta

    para concretos de baixa e moderada resistncia mecnica. Na Figura 2.27A,

    encontra-se representado um concreto com compatibilidade dimensional entre

    agregado e fibra, e na Figura 2.27B, outro onde isso no ocorre. Percebe-se

    que, quando no h a compatibilidade, poucas fibras trabalham como ponte de

    transferncia de tenses na fissura. Alm disso, quanto menor a fibra em

  • 47

    relao dimenso mxima do agregado grado, maior ser a inclinao da

    mesma induzida pelo agregado em relao superfcie de fratura e, com isto,

    menor a eficcia da fibra como ponte de transferncia de tenses.

    Figura 2.27 CRF em que h compatibilidade dimensional entre estas e o agregado

    grado (A) e onde no h (B) (Figueiredo, 2000).

    Duas alternativas so possveis para compatibilizar a dimenso da fibra

    e do agregado no sentido de maximizar a tenacidade: reduzir a dimenso

    mxima caracterstica do agregado, ou se aumentar o comprimento da fibra.

    No caso de pavimentos, onde no h grandes restries quanto dimenso

    dos componentes do concreto, possvel utilizar fibras mais longas, com at

    60 mm de comprimento, compatveis com agregados de maiores dimenses

    (19 mm e 25 mm). A utilizao de fibras curtas facilita a aplicao do concreto

    projetado, cuja dimenso mxima caracterstica raramente ultrapassa 9,5 mm,

    uma vez que o material ter de passar por um mangote de dimenses

    reduzidas. Nesse caso, o comprimento da fibra fica em torno de 25 mm a 35

    mm de comprimento. No caso dos tubos, tm-se a feliz coincidncia de poder

    utilizar fibras longas com agregados de pequenas dimenses, o que possibilita

    um desempenho superior em termos de reforo (item 6.4.3).

    No entanto, o comprimento tambm no o nico parmetro de

    conformao geomtrica da fibra a definir seu comportamento ps-fissurao.

    No estudo desenvolvido por Figueiredo e Torneri (2006) foram avaliadas fibras

  • 48

    com e sem ancoragem em gancho em suas extremidades, ou seja, uma fibra

    AII e uma RII. As fibras possuam o mesmo comprimento total e a mesma

    seo transversal, o que configurava tambm o mesmo fator de forma. No

    entanto, uma das fibras foi produzida reta e a outra com ancoragens nas

    bordas, como ocorre com a maioria que disponibilizada no mercado.

    Moldaram-se 20 corpos-de-prova para cada uma das fibras com a mesma

    matriz e os mesmos foram rompidos no ensaio de trao na flexo com

    deformao controlada. As curvas mdias destes ensaios se encontram

    apresentadas na Figura 2.28. Observa-se claramente que a fibra com

    ancoragem apresenta uma resistncia residual maior para os menores nveis

    de deformao, enquanto a fibra reta apresenta uma maior resistncia residual

    para as maiores deflexes.

    Figura 2.28 Variao da resistncia residual ps-fissurao com aumento do nvel de

    deslocamento (Figueiredo; Torneri, 2006).

    Em funo da anlise da diferena de desempenho observada nos

    compsitos, pode-se deduzir que isto funo da interao fibra-matriz, que

    determina o processo de arrancamento da fibra e conseqentemente a

    Deflexes (mm)

    1,0

    10

    20

    Car

    ga

    (tf)

    30

    2,0

    fibra

    ancorada

    fibra reta

    Deslocamento (mm)

  • 49

    resistncia residual ps-fissurao do material. Para pequenas deflexes, e

    logo pequena abertura da fissura, a maior resistncia ao arrancamento da fibra

    com ancoragem pode ser creditada ao fato de ainda no ter ocorrido grandes

    deslocamentos entre a fibra e a matriz. Deste modo, devido sua geometria a

    fibra ancorada est mais fortemente vinculada matriz do que a fibra reta, o

    que leva ao aumento do valor da fora de arrancamento. Com o aumento do

    nvel de deslocamento e da abertura da fissura, h grande concentrao de

    tenses no contato fibra-matriz prximo regio da ancoragem, o que degrada

    o material neste local (BENTUR; MINDESS, 1990). Quando isto ocorre, h uma

    perda de aderncia contribuindo para a reduo da parcela de transferncia de

    tenso elstica (Figura 2.21) entre fibra e matriz e, por conseguinte, da fora de

    arrancamento da fibra. Alm disso, na regio de dobra, onde o ao encruado

    e deformado, existe uma maior probabilidade de ruptura da fibra. Isto no

    ocorre com a fibra reta, pois a ausncia de ancoragem evita a degradao da

    matriz prxima extremidade da fibra, e minimiza a probabilidade de ruptura

    da fibra na ancoragem, alm de preservar a parcela de transferncia elstica

    para maiores nveis de abertura de fissura e deslocamento da fibra. Assim, a

    fibra reta proporciona uma maior fora de arrancamento e, portanto, uma maior

    resistncia residual do compsito para as maiores aberturas de fissuras.

    Tambm observado um nvel de instabilidade ps-pico maior para a fibra reta

    (item 3.1), devido menor carga residual logo aps a carga de pico, o que

    aumenta a diferena entre a capacidade resistente da matriz e da fibra.

    2.3.3 O efeito da resistncia das fibras

    Conforme foi comentado no item anterior, a resistncia da fibra acaba

    afetando o teor crtico e, conseqentemente, a capacidade resistente ps-

    fissurao. Isto ocorre porque, no momento em que a matriz fissura h uma

    transferncia de tenses da mesma para a fibra cuja resistncia ento

    acionada. Assim, quanto maior a resistncia da fibra, to maior ser a

    capacidade resistente residual. Isto foi demonstrado para o caso do concreto

    projetado quando se comparou o desempenho entre duas fibras de ao com

    diferentes nveis de resistncia (FIGUEIREDO, 1997). As fibras utilizadas no

  • 50

    referido estudo eram de dois tipos distintos, sendo uma fibra do tipo AI, com

    mais de 1000 MPa de resistncia trao e fator de forma de 46,2, e outra do

    tipo AII, com cerca de 600 MPa de resistncia trao e fator de forma 46,7.

    Ou seja, as fibras podem ser consideradas geometricamente prximas, pois,

    apesar da grande semelhana entre os fatores de forma, havia pequenas

    diferenas quanto ao comprimento e seo transversal, conforme apresentado

    na Tabela 2.7. Percebe-se, atravs da Figura 2.29, que a capacidade

    resistente ps-fissurao, medida atravs do fator de tenacidade (item 3.1), foi

    superior para a fibra de maior resistncia mecnica na faixa analisada de

    teores de fibras.

    Figura 2.29 Correlaes obtidas entre o teor de fibra e o fator de tenacidade medidos em concreto projetado via seca de mesmo nvel de resistncia de matriz e fibras de

    diferentes resistncias (adaptado de Figueiredo, 1997).

    Para facilitar a comparao de desempenho entre ambas as fibras foram

    produzidas as correlaes entre as diferenas relativas de desempenho e o

    teor de fibras apresentadas na Figura 2.30. Nestas correlaes utilizaram-se os

    valores obtidos das regresses anteriores e os valores experimentais apenas

    para assegurar a representatividade do modelo logartmico para a

    representao do fenmeno. Nota-se claramente que a diferena relativa de

    desempenho diminui com o aumento do teor de fibras. Isto ocorre porque, com

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    0 20 40 60 80 100

    Fa

    tor

    de

    te

    na

    cid

    ad

    e (

    MP

    a)

    Consumo de fibra de ao (kg/m3)

    1000 MPa 600 MPa

  • 51

    o aumento do nmero de fibras presente na seo de ruptura h uma reduo

    da carga resistida por cada fibra no momento da fissurao da matriz. Ou seja,

    para o mesmo nvel de carga transferida da matriz para a fibra menor ser a

    tenso a que as fibras estaro submetidas quanto maior for o teor das

    mesmas. Com o aumento do teor de fibras e a reduo da carga por fibra,

    menor ser a probabilidade de ruptura das mesmas, produzindo uma reduo

    do efeito da resistncia da fibra no comportamento do compsito. Assim,

    possvel concluir que a importncia da resistncia da fibra proporcional

    diferena de carga resistida por elas e pela matriz, especialmente quando o

    teor de fibras estiver abaixo do crtico.

    Figura 2.30 Correlaes entre o teor de fibra e a diferena relativa de desempenho

    apresentada pelos concretos projetados reforados com fibras de distintas resistncias estudados por Figueiredo (1997).

    A diferena de desempenho proporcionada pela resistncia da fibra

    tambm foi verificada para o caso especfico dos tubos de concreto para

    esgoto. No estudo realizado por Chama Neto e Figueiredo (2003) foram

    analisados os mesmos tipos de fibras utilizados para o concreto projetado do

    estudo anterior, mas com distintas dimenses. Assim, utilizaram-se fibras AI e

    AII, mas com comprimentos maiores, para o reforo de tubos de concreto para

    esgoto classe EA2 (ver item 6.3.2). Tambm ficou demonstrado que fibras de

    ao de menor resistncia mecnica tiveram um desempenho inferior. No

    y = -20,45ln(x) + 124,74 R = 0,9997

    y = -18,37ln(x) + 116,07 R = 0,6888

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    10 30 50 70 90 Dif

    ere

    na

    re

    lati

    va

    de

    des

    em

    pe

    nh

    o

    (%)

    Consumo de fibras (kg/m3)

    valores da regresso valores experimentais

  • 52

    grfico da Figura 2.31. se encontra apresentado os grficos individuais e

    mdios de carga por deslocamento diametral de tubos ensaiados por

    compresso diametral (item 6.4.1) para fibra tipo AI. Esta fibra possua um

    comprimento de 60 mm e um dimetro de 0,75 mm, configurando um fator de

    forma de 80. Na Figura 2.32 se encontram apresentados os grficos obtidos

    com o uso da fibra AII nas mesmas condies. Esta segunda fibra possua um

    comprimento de 49 mm e uma seo transversal retangular com lados de 0,5

    mm por 1,7 mm, proporcionando um fator de forma de 47. Percebe-se

    claramente que a capacidade resistente residual da fibra AI bem superior

    AII por sua maior resistncia e, no caso especifico, por suas condies

    geomtricas tambm.

    Figura 2.31 Curvas individuais e mdias de carga por deslocamento diametral

    obtidas no ensaio de compresso diametral de tubos reforados com fibras AI (Chama Neto, 2002).

    O estudo experimental de Arakaki e Figueiredo (2000) objetivou a

    avaliao do desempenho de duas fibras to tipo AI, mas com diferentes aos

    trefilados. Para isso, foram utilizados dois nveis de resistncias mdias

    compresso do concreto, sendo a mais baixa em torno de 20 MPa e a mais alta

    por volta de 60 MPa. Para alcanar estes nveis de resistncia, adotou-se

    apenas um trao realizando os ensaios nas idades de um e 30 dias. Com isto

  • 53

    garantiu-se a uniformidade nas condies de moldagem. Procurou-se

    selecionar duas fibras de ao com mesma geometria e diferentes resistncias

    mecnicas, obtidas atravs de diferentes teores de carbono (Tabela 2.9). No

    entanto, por dificuldades de importao e limitaes da produo nacional,

    utilizaram-se fibras de mesmo comprimento e dimetros ligeiramente

    diferentes.

    Figura 2.32 Curvas individuais e mdias de carga por deslocamento diametral obtidas no ensaio de compresso diametral de tubos reforados com fibras AII

    (Chama Neto, 2002).

    Tabela 2.9 Caracterizao das fibras (Arakaki; Figueiredo, 2000).

    Fibra Comprimento (mm)

    Dimetro (mm)

    Teor de carbono %

    Tenso de ruptura (MPa)

    Baixo teor de carbono

    35

    0,55

    0,10

    1154 (mdia)

    129 (desvio)

    Alto teor de carbono

    35

    0,45

    0,79 - 0,86

    2396 (mdia)

    284 (desvio)

    Adotou-se a seguinte notao para designao dos traos:

    F1 - fibras de ao com baixo teor de carbono. F2 - fibras de ao com alto teor de carbono. C20 - concreto com resistncia de 20 MPa a 1 dia de idade. C60 - concreto com resistncia de 60 MPa a 30 dias de idade.

  • 54

    Aqui se apresentam dois dos teores de fibras que foram utilizados no

    estudo: 20 e 80 kg/m3. Os traos foram designados ento com a notao do

    tipo F1C20,20, que corresponde a Fibra F1 e Concreto de 20MPa com 20 kg

    de fibra por m3 de concreto.

    Os resultados dos ensaios de compresso a 1 dia e 30 dias de ruptura,

    encontram-se na Tabela 2.10. Nas figuras de 2.33 e 2.34, so apresentadas as

    curvas mdias de carga x deslocamento obtidas nos ensaios de trao na

    flexo.

    Tabela 2.10 Resultado dos ensaios de resistncia compresso a 1 e 30 dias de ruptura (Arakaki; Figueiredo, 2000).

    Trao Resistncia compresso a 1 dia

    (MPa)

    Trao Resistncia compresso a 30

    dias (MPa)

    F1C20,20 23,19 F1C60,20 65,1

    F1C20,80 31,12 F1C60,80 57,3

    F2C20,20 25,59 F2C60,20 69,5

    F2C20,80 30,71 F2C60,80 70,3

    Figura 2.33 Curvas mdias de carga por deslocamento obtidas com um dia de idade

    (adaptado de Arakaki e Figueiredo, 2000).

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    0,0 1,0 2,0 3,0

    Ca

    rga

    (k

    N)

    Deslocamento (mm)

    F1C20,20

    F1C20,80

    F2C20,20

    F2C20,80

  • 55

    Figura 2.34 Curvas mdias de carga por deslocamento obtidas com trinta dias de

    idade adaptado de Arakaki e Figueiredo (2000).

    Nos ensaios de compresso axial (Tabela 2.10), verificou-se que a

    adio de fibras no teve grande influncia nas propriedades mecnicas do

    concreto, ou no mnimo no as prejudicou e se garantiu um bom nvel de

    compactao. A nica exceo ocorreu para a srie F1C60, onde a resistncia

    mecnica foi menor para o teor de fibra mais alto, o que pode ser creditado a

    um problema localizado de moldagem dos corpos de prova cilndricos.

    No concreto de elevada resistncia, tambm se observou que, para o

    teor de 20 kg/m3, a superfcie de ruptura apresentava um carter mais plano e

    as fissuras cortavam os agregados. Para o teor de 80 kg/m3 o plano de

    ruptura se apresentava bem mais tortuoso, mostrando que as fissuras

    passaram a contornar os agregados e, portanto, passaram a percorrer

    caminhos mais longos com maior gasto de energia.

    Foi observado, para ambos os concretos que, para elevados teores de

    fibras (80 kg/m3), ultrapassou-se o volume crtico, ou seja, houve um aumento

    da capacidade resistente ps-fissurao.

    Na anlise feita dos grficos de carga por deslocamento, foi possvel

    verificar que ambas as fibras apresentaram comportamentos ps-fissurao

    semelhantes, independente da resistncia do concreto. Tambm foi possvel

    observar que ambas as fibras apresentaram desempenhos bastante elevados

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    0 1 2 3

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento (mm)

    F1C60,20

    F1C60,80

    F2C60,20

    F2C60,80

  • 56

    como reforo do concreto convencional e de alta resistncia. No entanto, as

    resistncias ps-fissurao dos concretos reforados com fibras de alto teor de

    carbono foram sempre superiores s dos concretos com fibras de baixo teor de

    carbono. A superioridade no desempenho ocorreu para a fibra F2 ocorreu num

    nvel similar para os dois teores de fibras nas duas faixas de resistncia

    utilizadas. Este comportamento est associado ao maior fator de forma da fibra

    de alto-teor de carbono, pois se isto dependesse da resistncia da fibra haveria

    mudana de comportamento, especialmente para os baixos teores de fibra e

    maiores resistncias do concreto, como ocorreu para os casos anteriores.

    Assim, pode-se concluir que houve pouca ou nenhuma ruptura de fibras que

    acabaram escorregando durante o processo de aumento de abertura de

    fissura.

    A partir dessas anlises, pode-se concluir que quando se trabalha com

    fibras curtas, abaixo do comprimento crtico (item 2.3.2), no h necessidade

    de se utilizar fibras de elevada resistncia, dado que o principal mecanismo de

    arrancamento da fibra o escorregamento. Este quadro s seria alterado se a

    resistncia da matriz fosse ainda maior, ou se o teor de fibra fosse mais

    reduzido. Assim, para cada situao deve-se avaliar a adequao do tipo de

    reforo do concreto.

    2.3.4 O efeito da resistncia da matriz

    Conforme foi apontado no item 2.3.1, atravs da equao (13), o teor

    crtico de fibras diretamente proporcional ao mdulo de elasticidade do

    compsito. Como o mdulo de elasticidade do compsito uma combinao

    entre o mdulo da matriz e da fibra, conforme apresentado na equao (11),

    tem-se que o mdulo de elasticidade resultante muito mais dependente da

    matriz do que da fibra devido ao baixo volume deste reforo. Assim, quanto

    maior o mdulo de elasticidade da matriz tanto maior ser o volume crtico de

    fibras ou, em outras palavras, tanto maior ser o teor de fibras necessrio para

    atingir o comportamento prximo do elasto-plstico perfeito. Para exemplificar

    este comportamento, existem alguns estudos experimentais que podem ser

    apresentados. O primeiro foi o realizado por Figueiredo (1997) comparando o

  • 57

    efeito de duas matrizes de concreto projetado de resistncia diferente, sendo

    reforadas como o mesmo tipo de fibra (a fibra F1 da Tabela 2.7). Como esta

    uma fibra de menor resistncia entre as fibras de ao, o seu comprimento

    crtico ser atingido com mais facilidade com o aumento da resistncia da

    matriz. Foram elaboradas curvas de dosagem que esto apresentadas no

    grfico da Figura 2.35. Percebe-se que a matriz de menor resistncia

    proporcionou uma maior tenacidade. A diferena to maior quanto menor for

    o teor de fibras, conforme pode ser visualizado no grfico da Figura 2.36.

    Figura 2.35 Curvas de dosagem segundo o critrio JSCE-SF4 para uma mesma fibra

    de ao em concretos projetados via seca com diferentes nveis de resistncia compresso a matriz (Figueiredo, 1997)

    Observa-se pelos resultados apresentado na Figura 2.36 que a matriz de

    maior resistncia tem um desempenho muito prejudicado, em relao matriz

    de menor resistncia, quando os teores de fibras so baixos. Isto ocorre pelo

    fato dessa fibra ter menor resistncia mecnica e, portanto, apresenta maior

    facilidade de ruptura para baixos teores. Com o aumento do teor de fibras, a

    carga recebida por fibra na seo fissurada da matriz diminui e, com isto,

    diminui tambm a probabilidade de ruptura das fibras. Com isto, pode-se

    observar que a diferena relativa de desempenho cai de maneira intensa com o

    aumento do teor de fibras.

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    0 20 40 60 80 100

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    fc = 48 MPa fc = 37 MPa

  • 58

    Figura 2.36 Correlaes entre o teor de fibra e a diferena relativa de desempenho apresentada pelos concretos projetados com diferentes resistncias de matriz

    estudados por Figueiredo (1997).

    O comportamento observado para o concreto projetado tambm ocorre

    para caso do concreto convencional, como se pode observar pelos grficos

    apresentados na Figura 2.37. Estes grficos so extrados do estudo

    experimental de Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000) que abordou a dosagem do

    concreto de consistncia plstica (item 4.1). Neles fica claro que quanto maior

    a resistncia da matriz e, conseqentemente a carga de pico, maior a queda

    de carga aps a fissurao. Quando a resistncia da matriz era menor (25,3

    MPa) houve uma aproximao do comportamento do compsito quele

    esperado para o volume crtico de fibras. Por outro lado, quando a resistncia

    da matriz subiu para 45,9 MPa, houve uma ntida queda de capacidade

    resistente ps fissurao, afastando este comportamento do esperado para o

    volume crtico. Vale ressaltar que, neste caso, a resistncia residual ps-

    fissurao ficou abaixo daquela apresentada pelo concreto de menor

    resistncia, indicando que houve um maior nmero de fibras rompidas durante

    o processo de transferncia de tenses da matriz para as fibras durante a

    fissurao do compsito.

    y = -38,06ln(x) + 180,52 R = 0,999

    y = -34,26ln(x) + 165,34 R = 0,8435

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    10 30 50 70 90

    Dif

    ere

    na

    re

    lati

    va

    de

    des

    em

    pe

    nh

    o

    (%)

    Consumo de fibras de ao (kg/m3)

    valores da regresso valores experimentais

  • 59

    Figura 2.37 Curvas de carga por deslocamento de concretos com diferentes nveis de resistncia da matriz reforados com 50 kg/m3 de fibra de ao do tipo AII (adaptado

    de Figueiredo, Nunes e Tanesi, 2000).

    Este, no entanto, no um comportamento que possa ser considerado

    como de regra geral para as fibras de ao. Quando a fibra possui maior

    resistncia e, portanto, menor probabilidade de ultrapassar o comprimento

    crtico com o aumento da resistncia da matriz, pode ocorrer, justamente, o

    comportamento inverso. No estudo desenvolvido por Figueiredo, Mourad e

    Carvalho (2000), abordando o controle regular da tenacidade do CRF para

    obras de pavimento, constatou-se que havia o aumento da resistncia residual

    ps-fissurao com o aumento da resistncia da matriz. Neste estudo foram

    levantados vrios resultados do controle regular de execuo de um grande

    pavimento industrial e correlacionaram-se os resultados obtidos de tenacidade

    com os valores obtidos para a resistncia compresso do concreto. Isto pode

    ser observado no grfico da Figura 2.38. Nele se observa um expressivo ganho

    de resistncia residual com o aumento da resistncia da matriz. Este

    comportamento ocorreu pelo fato da melhora da qualidade da matriz aumentar

    a aderncia entre fibra e matriz e, por conseguinte, aumento a carga resistida

    pela fibra durante o seu arrancamento.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0,00 1,00 2,00 3,00

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento (mm)

    fc = 25,3 MPa

    fc = 32,7 MPa

    fc = 45,9 MPa

  • 60

    Figura 2.38 Correlao entre os valores de fator de tenacidade e de resistncia compresso obtida no controle corriqueiro do concreto de pavimento reforado com

    fibras de ao (Figueiredo, Mourad, Carvalho, 2000).

    H tambm a possibilidade de a fibra influir na capacidade resistente da

    matriz em condies especficas. Um exemplo disso foi demonstrado pelo

    estudo realizado por Pietra e Figueiredo (2003), que analisaram o efeito da

    adio de fibras em concretos com agregados convencionais e com agregados

    reciclados oriundos de resduos de construo e demolio (RCD). Neste

    estudo foi utilizado um concreto de trao 1:2:3, relao gua/cimento 0,5. O

    trao foi ajustado para a utilizao dos agregados reciclados de modo a se

    manter o mesmo volume de agregado que o utilizado para o concreto

    convencional. O agregado reciclado foi obtido a partir da moagem do resduo

    de construo e demolio (composto em sua maior parte por material

    cimentcio) que reciclado na usina de Vinhedo SP. Os agregados

    reciclados foram utilizados com duas condies de saturao sendo a primeira

    seca em estufa e a outra foi saturada (umidade de 9%) obtida por imerso dos

    agregados em gua durante 24 horas (secos e midos). A fibra de ao utilizada

    foi produzida a partir de chapas cortadas, do tipo AII, com 25 mm de

    comprimento. Os teores de fibra utilizados no estudo foram de 10, 20 e 40

    kg/m3.

    Foi feita uma anlise estatstica dos resultados atravs de testes de

    hiptese de comparao das mdias. Estes testes mostraram que no se pode

    y = -0,0016x4 + 0,2012x

    3 - 9,4712x

    2 + 196,73x - 1522,6

    R2 = 0,9821

    0,00

    0,50

    1,00

    1,50

    2,00

    2,50

    3,00

    3,50

    4,00

    4,50

    5,00

    26,0 28,0 30,0 32,0 34,0

    Resistncia compresso (MPa)

    Fa

    tor

    de

    te

    na

    cid

    ad

    e (

    MP

    a)

    Seqncia1 Polinmio (Seqncia1)

  • 61

    afirmar que houve diferena entre as mdias das tenses com 5% de

    significncia para concretos dosados com agregados reciclados secos e

    midos. A nica exceo ocorreu para a tenso de ruptura para teor de fibra de

    20 kg/m3. Esta diferena pode ser creditada variaes localizadas no referido

    trao, dado que a heterogeneidade do concreto com agregados reciclados

    maior que a encontrada em concretos com agregados naturais, o que produz

    uma maior variabilidade dos resultados. Assim, como no h uma justificativa

    fsica para a ocorrncia da diferena de desempenho localizada em um trao,

    considerou-se o concreto com agregados de RCD como uma nica populao.

    Deve-se ressaltar que este no era o comportamento esperado, dado

    que a no saturao dos agregados poderia melhorar a condio de interface

    entre o agregado e a pasta e, com isto, aumentaria a resistncia trao do

    material. No entanto, como os agregados secos absorvem parte da gua de

    amassamento, diminuindo o abatimento do concreto, o adensamento do

    concreto e, conseqentemente, a moldagem dos corpos de prova ficaram

    prejudicados. Dessa forma, houve um aumento no volume de vazios no interior

    do concreto, diminuindo sua resistncia mecnica. Possivelmente, esses dois

    efeitos contrrios acabaram por se anular, fazendo com que os resultados de

    tenso para os traos com agregados secos e midos pudessem ser

    considerados como equivalentes a 5% de significncia.

    As correlaes entre a resistncia trao na flexo e o teor de fibras

    esto apresentadas na Figura 2.39. A principal concluso foi que, para o

    concreto convencional, no houve alterao significativa da resistncia trao

    com a adio de fibras. Ou seja, observa-se pelos resultados que a resistncia

    trao no varia com o teor de fibras. Tal comportamento era esperado, j

    que o teor de fibras utilizado estava abaixo do volume crtico esperado.

    Entretanto, para o concreto com agregados reciclados, com o aumento

    do teor de fibras, a tenso de ruptura se aproximou daquela obtida para o

    concreto convencional. Isto ocorreu pelo fato dos agregados reciclados serem

    mais porosos e menos densos. Com isto, o concreto produzido com estes

    agregados teve sua resistncia reduzida como tambm o mdulo de

    elasticidade. Isto fez com que a fibra pudesse atuar de maneira mais efetiva no

    reforo do material, especialmente para o controle da propagao de fissuras

    iniciais que levam ruptura por trao no ensaio de flexo. Neste caso

  • 62

    especfico, a fibra atuaria como um agente minimizador do efeito negativo da

    utilizao de agregados reciclados, principalmente no que se refere ao valor da

    resistncia trao. Ou seja, com o aumento do teor de fibras, diminui-se a

    diferena relativa de desempenho das matrizes produzidas com agregados

    convencionais e com agregados de RCD. Como o mdulo de elasticidade no

    foi alterado, ou seja, a adio das fibras no elevou significativamente o

    mdulo de elasticidade do compsito, este tipo de material pode ter aplicaes

    interessantes em pavimentos, isto porque, nesta aplicao, quanto menor o

    mdulo de elasticidade do concreto, menores as tenses atuantes na estrutura.

    Vale ressaltar tambm que as fibras apresentaram um bom desempenho ps-

    fissurao, garantido um bom nvel de tenacidade e, com isto, reduzindo o

    comportamento frgil do concreto com agregados de RCD.

    Figura 2.39 Correlaes entre os valores de resistncia trao na flexo e o teor de fibras de concretos com agregados convencionais e com agregados de resduos de

    construo e demolio (RCD) reforados com fibras de ao (adaptado de Pietra e Figueiredo, 2003).

    Denota-se, pelo apresentado neste captulo, que o comportamento do

    compsito fruto da interao entre fibras e matriz. Este comportamento

    afetado por diversos fatores, a salientar, o teor de fibras, a resistncia da fibra,

    a resistncia da matriz, as caractersticas geomtricas das fibras e sua

    y = 0,0021x + 4 R = 0,4286

    y = 0,0267x + 2,4792 R = 0,8022

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    0 10 20 30 40 50

    Res

    ist

    nc

    ia

    tra

    o n

    a f

    lex

    o

    (M

    Pa

    )

    Consumo de fibras (kg/m3)

    Convencional

    RCD

  • 63

    compatibilidade com os materiais constituintes do concreto e o grau de

    orientao da fibra. Estes aspectos foram discutidos neste captulo de maneira

    a justificar que o controle e a parametrizao do CRF sejam, necessariamente,

    realizados em ensaios que avaliem o fruto deste tipo de interao. Assim, os

    ensaios que avaliam o comportamento do compsito, notadamente, a

    resistncia residual ps-fissurao so fundamentais para o estudo e controle

    dos concretos reforados com fibras. Existe um grande nmero destes ensaios,

    os quais podem ser considerados mais ou menos adequados em funo da

    aplicao do CRF, como pode ser visto no prximo captulo.

  • 64

    3 O controle especfico do concreto com fibras

    Como foi visto no captulo anterior, os fundamentos da tecnologia do

    CRF esto fortemente embasados na anlise da interao entre fibra e matriz.

    Dessa maneira, foi natural o surgimento de um grande nmero de ensaios que

    procuram quantificar este comportamento. Neste sentido, a maior parte deles

    procura avaliar a tenacidade do compsito.

    Para os concretos reforados com fibras, a definio mais aceita

    atualmente para a tenacidade a energia absorvida pelo compsito quando

    carregado, abrangendo a energia absorvida antes e aps a fissurao da

    matriz, quando as fibras passam a atuar de maneira mais efetiva. Esta

    definio foge um pouco da clssica que define como tenacidade a energia

    absorvida por um material dctil at a sua ruptura (CALLISTER, 2002), ou seja,

    envolvendo a energia gasta com deformaes elsticas e plsticas. A rigor, o

    CRF j apresenta uma ruptura quando a fibra passa a trabalhar, j que deve

    haver certo nvel de fissurao da matriz. Assim, o CRF seria um material

    pseudo-dctil ou no frgil, pois j no teria mais as caractersticas tpicas de

    um concreto simples, mas tambm no se enquadraria perfeitamente na

    definio de material dctil. Desta maneira, convencionou-se chamar

    tenacidade do CRF como a rea sob a curva carga por deslocamento, que

    representa o trabalho dissipado no material. Tal valor utilizado na avaliao

    dos compsitos e possui a desvantagem bsica de depender das dimenses

    dos corpos-de-prova utilizados, bem como do sistema de aplicao dos

    esforos.

    O mtodo de determinao da tenacidade mais empregado no Brasil,

    que tambm o de concepo mais simples, o ensaio prescrito pela Japan

    Society of Civil Engineers (JSCE-SF4, 1984). Trata-se de um ensaio realizado

    em corpos-de-prova prismticos carregados segundo quatro cutelos. Alm

    desses mtodos, existem os propostos pela European Federation of Producers

    and Applicators of Specialist Products for Structures (EFNARC, 1996), a saber:

    um de puno de placas, e outro de trao na flexo com corpos-de-prova

    prismticos. H tambm os mtodos propostos mais recentemente pela

    American Society for Testing and Materials (ASTM C1399, 2002) e pela

    International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials,

  • 65

    Systems and Structures (RILEM TC162-TDF (2002). A seguir estes ensaios

    sero descritos e alguns dos fundamentos destes ensaios discutidos.

    3.1 Tenacidade em prismas

    O ensaio de determinao da tenacidade por meio da flexo de prismas

    com deformao controlada o principal elemento no controle do

    comportamento do CRF. Este ensaio o mais comumente empregado e tem

    como exigncia bsica a utilizao de prensas com capacidade de controle da

    velocidade de deslocamento. Alm disso, para se garantir uma acuidade

    mnima no levantamento da curva de carga por deslocamento, exigida a

    utilizao do controle eletrnico de deslocamento por meio de um transdutor do

    tipo LVDT. O transdutor deve ser apoiado num suporte denominado "yoke"

    (JSCE-SF4, 1984), o qual se encontra apresentado na Figura 3.1. Tal sistema

    considerado como um dos que apresenta maior confiabilidade, uma vez que

    o deslocamento lido toma como referncia o prprio corpo-de-prova.

    Figura 3.1 Posicionamento de corpo-de-prova, LVDT e cutelos no ensaio de trao na flexo com o sistema "yoke" (Figueiredo, 1999a).

    As normas atuais que definem os mtodos de ensaio para a

    determinao da tenacidade flexo exigem o uso do yoke ou um sistema de

    clipe-gage para o controle de abertura de fissura no caso de ensaio com

    corpos-de-prova entalhados. Alm de no haver norma brasileira, existem

    yoke

    Anteparo da agulha do LVDT

    fixado no topo do CP

    Cutelos

    Fixao do

    yoke no CP

    alinhado ao

    cutelo

    Base da prensa

    Cutelos

    LVDT

    yoke

    Anteparo da agulha do LVDT

    fixado no topo do CP

    Cutelos

    Fixao do

    yoke no CP

    alinhado ao

    cutelo

    Base da prensa

    Cutelos

    LVDT

  • 66

    outros fatores complicadores para a realizao do ensaio de determinao da

    tenacidade em prismas. As variaes relacionadas ao ensaio podem influenciar

    muito no resultado final, comprometendo tanto a repetibilidade (GUIMARES;

    FIGUEIREDO; AGOPYAN, 2000) quanto a reprodutibilidade do ensaio

    (GUIMARES; FIGUEIREDO, 2002). Por isso, o laboratrio de controle

    tecnolgico tem de ser qualificado, devendo utilizar equipamento apropriado e

    pessoal bem formado, pois erros de interpretao de resultado so muito

    freqentes.

    A recomendao japonesa JSCE SF-4 (1984) baseada na flexo de

    prismas sem entalhe, carregados em trs teros, como o apresentado na

    Figura 3.1. Os prismas podem ter 10x10x40cm3, ensaiados com 30 cm de vo,

    ou 15x15x50cm3, ensaiados com 45 cm de vo. Ou seja, o vo do ensaio deve

    ser equivalente a trs vezes a altura do corpo-de-prova. A dimenso do corpo-

    de-prova depende do tamanho da fibra utilizada no concreto. Preconiza-se que

    a menor dimenso do prisma seja, no mnimo, trs vezes maior que o

    comprimento da fibra. A medida da tenacidade obtida a partir da curva de

    carga por deslocamento atravs da determinao do fator de tenacidade, que

    obtido pela rea total (Tb), medida em Joules ou kgf.cm, at o deslocamento

    equivalente a L/150, onde L o vo que pode ter 30 cm ou 45 cm (Figura 3.2).

    O valor de Tb deve entrar na equao (18) para obteno do valor do fator de

    tenacidade FT. Basicamente, o valor de Tb dividido por tb ir fornecer a carga

    mdia que o compsito suportou durante o ensaio at o dado nvel de

    deslocamento. Ou seja, uma medida mdia da carga resistida pelo compsito

    aps a fissurao da matriz. Assim, o valor de FT calculado de maneira

    equivalente determinao da resistncia trao na flexo e, por isso,

    podendo ser expresso em MPa. Isto representaria a tenso mdia fictcia

    resistida pelo corpo-de-prova durante o ensaio. Fictcia porque, obviamente, na

    regio ps-fissurao o regime elstico no mais obedecido, tendo uma

    configurao de tenses prxima do apresentado na Figura 2.13.

    2tb

    b

    h.b

    LTFT (18)

    Onde, FT = Fator de tenacidade na flexo (MPa); Tb = Tenacidade na flexo (J);

  • 67

    tb = Deslocamento equivalente a L/150 (cm); b = Largura do corpo-de-prova (cm); h = Altura do corpo-de-prova (cm); L = Vo do corpo-de-prova durante o ensaio (cm).

    Figura 3.2 Critrio da JSCE SF-4 (1984) para a determinao da tenacidade

    (Figueiredo; Helene, 1997a).

    O mtodo JSCE SF-4 (1984) pode ser utilizado para a determinao da

    tenacidade tanto para concretos convencionais para pavimentos

    (FIGUEIREDO; MOURAD CARVALHO, 2000), para anis segmentados

    destinados ao revestimento de tneis (TELLES; FIGUEIREDO, 2006) como

    tambm para concreto projetado (FIGUEIREDO, 1997). Um mtodo de ensaio

    que foi proposto especificamente para concreto projetado o da EFNARC

    (1996). Nesse ensaio, utiliza-se um corpo-de-prova com 15 cm de largura, 10

    cm de altura e 50 cm de comprimento. Estes corpos-de-prova tm,

    necessariamente, de ser obtidos a partir da moldagem de placas (Figura 3.3) e

    o posterior corte dos prismas (Figura 3.4). O ensaio realizado com o mesmo

    arranjo do ensaio preconizado pela JSCE-SF4 para 45 cm de vo. O que muda

    muito so os critrios de determinao da tenacidade a partir da curva de carga

    por deslocamento. No ensaio EFNARC (1996), so definidas classes de

    tenacidade associadas a faixas de tenso residual ps-fissurao, conforme

    apresentado na Figura 3.5. A principal vantagem desse mtodo associar um

    nvel de deslocamento (que est correlacionado com o nvel de abertura de

    fissura) com uma capacidade resistente residual.

    Tb

    CARGA

    (kN)

    DEFLEXO

    (mm)

    Tb

    Tb

    CARGA

    (kN)

    DEFLEXO

    (mm)

    Tb

    Deslocamento

    (mm)

    Carga

    (kN)

  • 68

    Figura 3.3 Moldagem de placas para extrao de testemunhos para a execuo dos

    ensaios de determinao da tenacidade em prismas (Abreu, 2004).

    Figura 3.4 Prismas cortados de placas de concreto projetado destinados ao ensaio

    de trao na flexo com deformao controlada para determinao da tenacidade (Figueiredo, 2003a).

  • 69

    Figura 3.5 Classes de tenacidade propostas pela EFNARC (1996).

    Nestes mtodos de ensaio pode ocorrer um problema que consiste no

    surgimento da chamada instabilidade ps-pico. Esta instabilidade ocorre,

    principalmente, quando h uma grande diferena entre a carga resistida pela

    matriz e aquela que a fibra pode suportar. Ou seja, quando a fibra resiste

    apenas a uma pequena parcela da carga suportada pela matriz. A instabilidade

    ps-pico consiste numa superestimao da carga suportada pelo corpo-de-

    prova imediatamente aps a ruptura da matriz, ou seja, quando se atinge a

    carga de pico, uma vez que o teor de fibra deve estar abaixo do crtico. Neste

    momento ocorre a abrupta transferncia de carga da matriz para a fibra com

    uma conseqente elevao do deslocamento. Com isto, os dispositivos

    eletrnicos de medida contnua de deslocamento (LVDTs) recebem um

    pequeno impacto, o qual maior para mquinas hidrulicas do que para

    mquinas com sistema de carregamento rgido. A regio afetada pela

    instabilidade pode atingir at 0,5 mm de deslocamento. Este problema foi

    analisado no trabalho de Figueiredo, Ceccato e Torneri (1997), onde utilizou-se

    de uma fibra com 36 mm de comprimento, de seo retangular com 1,8 mm por

    0,5 mm, com ancoragens em gancho em um concreto de trao

    1:1,77:2,55:0,50. O consumo de fibras foi de 30 quilogramas por metro cbico

    de concreto. Realizou-se o ensaio com dez corpos de prova e o fator de

    tenacidade (JSCE-SF4, 1984) foi medido englobando-se a rea de

    instabilidade ps-pico (Figura 3.6) e a excluindo (Figura 3.7).

    Deslocamento (mm)

    Te

    ns

    o (

    MP

    a)

  • 70

    FIGURA 3.7 Curvas de carga por deslocamento obtidas para uma a fibra com 36 mm de comprimento, sem a regio de instabilidade ps-pico (Figueiredo; Ceccato;

    Torneri, 1997). .

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    D E F L E X O ( m m )

    CARGA (kN)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    D E F L E X O ( m m )

    C A R G A ( k N )

    rea de instabilidade ps-

    pico

    rea com instabilidade ps-

    pico removida

    Figura 3.6 Curvas de carga por deslocamento obtidas para uma fibra com 36 mm de comprimento incluindo a instabilidade ps-pico (Figueiredo; Ceccato;

    Torneri, 1997).

    DESLOCAMENTO (mm)

    DESLOCAMENTO (mm)

  • 71

    Quando a determinao do fator de tenacidade levou em considerao a

    rea sobe a curva de carga por deslocamento incluindo a regio de

    instabilidade ps-pico foi obtido um valor de 1,70 MPa com um desvio padro

    de 0,21 MPa. Quando esta rea relativa instabilidade foi removida os valores

    obtidos foram 1,53 MPa para o fator de tenacidade e 0,23 MPa de desvio

    padro. Ou seja, os valores foram reduzidos em 10%. Esta prtica pode ser

    interessante para se evitar a superestimao do valor da tenacidade. A

    principal inteno da remoo da rea de instabilidade no estudo em questo

    foi mostrar a susceptibilidade e a incerteza da medida da tenacidade para os

    concretos reforados com baixos teores de fibras dependendo do critrio

    adotado. Assim, se o critrio adotado de medida de tenacidade fosse o

    preconizado pela EFNAR (1996), apenas a carga residual determinada a 0,5

    mm de deslocamento seria influenciada pela instabilidade ps-pico. As demais

    estariam fora da rea e, logo, no sofreriam qualquer influncia. No entanto, a

    mera remoo da regio de instabilidade no uma garantia de preciso para

    o ensaio.

    O mtodo de ensaio ASTM C 1399 (2002) foi proposto com a inteno

    de eliminar o efeito da instabilidade ps pico na avaliao dos concretos com

    baixo nvel de reforo ps-fissurao (TIGUMAN; FIGUEIREDO, 2005). Neste

    ensaio h a utilizao de uma placa de ao de 12 mm sob o corpo-de-prova

    durante o carregamento inicial. O aparato de ensaio o mesmo apresentado

    na Figura 3.1, apenas se posicionando uma placa de ao entre o corpo-de-

    prova e os cutelos inferiores. A placa de ao utilizada para induzir uma fissura

    no corpo-de-prova sem a ocorrncia do fenmeno de instabilidade ps-pico.

    Para isso, a norma americana estabeleceu o uso da placa de ao para o

    carregamento do corpo-de-prova at um deslocamento de 0,5 mm, induzindo a

    fissura sem instabilidade. Aps a induo da fissura, a placa removida, e o

    corpo-de-prova novamente carregado, levantando-se a curva de carga por

    deslocamento da mesma forma que a realizada para os ensaios anteriores. A

    resistncia residual mdia (ARS) obtida pela mdia aritmtica das

    resistncias residuais a deslocamentos pr-determinados de 0,5 mm, 0,75 mm,

    1,00 mm e 1,25 mm:

  • 72

    2

    25,100,175,050,0

    h.b

    L

    4

    PPPPARS (19)

    Onde, ARS = Resistncia residual mdia (MPa); P0,50 + P0,75 + P1,00 + P1,25 = Somatria das cargas nos respectivos deslocamentos (N); b = Largura do corpo-de-prova (mm); h = Altura do corpo-de-prova (mm); L = Vo do corpo-de-prova durante o ensaio (mm).

    Para verificar a adequao deste ensaio foram feitos alguns estudos

    enfocando o reforo de macrofibras polimricas, dado que estas fibras, por sua

    menor resistncia mecnica, so mais susceptveis instabilidade ps-pico.

    Um destes estudos foi desenvolvido por Dias, Figueiredo e John (2006). Nele

    foram comparadas duas fibras, sendo uma de ao e outra de polipropileno.

    Foram produzidas seis sries de corpos-de-prova (10x10x40 cm) com

    duas fibras (ao ou polipropileno de alto mdulo) em trs teores cada uma.

    Assim os concretos das sries Ao20, Ao50 e Ao80 referem-se aos

    concretos com fibra de ao com teores de 20, 50 ou 80 kg/m enquanto as

    sries PP20, PP50 e PP80 so aqueles que apresentam os mesmos teores em

    volume de macrofibras de polipropileno.

    As caractersticas geomtricas das fibras so apresentadas na Tabela

    3.1. As fibras de ao e polipropileno apresentam o mesmo comprimento (50

    mm), porm, sees transversais diferentes o que confere fator de forma

    aproximadamente duas vezes maior para as fibras de polipropileno.

    Tabela 3.1 Dimenses das fibras utilizadas (Dias; Figueiredo; John, 2006).

    Fibras Dimenses mdias (mm)* rea mdia (mm)

    Fator de forma

    Espessura Largura

    Ao 0,543 0,011 2,029 0,076 1,102 41,1

    Polipropileno 0,200 0,008 1,405 0,012 0,281 83,5

    Obs: Determinados com micrmetro Mitutoyo com preciso de 0,001 mm.

    Para estimar o mdulo de elasticidade das macrofibras utilizadas

    realizaram-se ensaios de trao direta nas mesmas. Nestes testes utilizou-se

    uma prensa Instron mod. 5569 com clula de carga com capacidade de 1 kN. A

    Velocidade de deslocamento foi controlada (2,0 mm/min) e a distncia entre as

  • 73

    garras foi igual a 20 mm - as fibras foram fixadas diretamente nas garras para

    ensaios de trao. O valor de 20 mm foi adotado para o clculo das

    deformaes que foram determinadas com os deslocamentos do sistema de

    garras e no com extensmetros, como seria o mais adequado, porm invivel

    tecnicamente. Somente o trecho inicial das curvas tenso x deformao (Figura

    3.8) foi determinado. As fibras de polipropileno apresentaram mdulo de

    elasticidade mdio igual a 6,6 GPa, que correspondem ao coeficiente angular

    da curva de tendncia linear ajustada aos pontos obtidos.

    Figura 3.8 Trechos iniciais das curvas de tenso x deformao para fibras de

    polipropileno (Dias; Figueiredo; John, 2006).

    A Figura 3.9 apresenta as curvas de carga versus deslocamento vertical

    para os concretos com fibras de ao (Figura 3.9a) e com fibras de polipropileno

    (Figura 3.9b). Os concretos reforados com fibras de ao apresentaram um

    y = 6711.1x - 3.3459

    R2 = 0.9997

    y = 6472.2x - 2.6307

    R2 = 0.9996

    y = 6003.9x - 0.1963

    R2 = 0.9999

    y = 6708.3x - 2.4022

    R2 = 0.9998

    y = 6811.3x - 6.7428

    R2 = 0.9996

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

    Deformao (mm/mm)

    Ten

    so

    (M

    Pa)

    CP1 CP2 CP3CP4 CP5 Linear (CP1)Linear (CP2) Linear (CP3) Linear (CP4)Linear (CP5)

  • 74

    claro comportamento de strain-softening, enquanto as macrofibras de

    polipropileno um ligeiro strain-hardening, especialmente para os menores

    teores. Estas fibras apresentaram tambm uma maior capacidade resistente

    para maiores deslocamentos. A Figura 3.10 apresenta os valores de resistncia

    residual calculado segundo o critrio da ASTM 1399 (2002) correlacionados

    com o teor de fibras. Os resultados mostram que, para um mesmo tipo de fibra,

    a resistncia residual aumenta com o teor. Para um mesmo volume de fibras os

    concretos com fibras de polipropileno apresentaram resistncia residual

    aproximadamente 25 % superior aos concretos com fibras de ao, devido ao

    maior fator de forma da primeira. Se o fator de forma fosse mantido constante

    (o que no foi possvel por limitaes do processo de fabricao das fibras) no

    haveria a superioridade demonstrada pelas fibras de polipropileno, dado que

    este parmetro tambm afeta fortemente o comportamento ps-fissurao,

    conforme o discutido no item 2.3.2.

    a) b) Figura 3.9 Curva de carga x deslocamento vertical aps remoo da placa metlica: a) corpos-de-prova com fibras de ao e b) corpos-de-prova com fibras de polipropileno

    (Dias; Figueiredo; John, 2006).

    Como ponto fundamental, deve-se destacar o fato de no ter havido

    nenhum tipo de instabilidade durante o ensaio, mesmo quando o

    comportamento foi marcadamente de strain-softening. Isto endossa o emprego

    deste tipo de ensaio para a avaliao de concretos reforados com baixos

    teores de fibras ou com fibras de mdulo de elasticidade reduzido, como o

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    0 1 2 3 4 5

    Deslocamento vertical (mm)

    Carg

    a (

    N)

    Ao20

    Ao50

    Ao80

    Ao20

    Ao50

    Ao80

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    0 1 2 3 4 5

    Deslocamento vertical (mm)

    Carg

    a (

    N)

    PP20

    PP50

    PP80

  • 75

    caso das fibras de polipropileno em relao ao ao, dado que a maioria dos

    mtodos normalizados foi desenvolvida para a avaliao destas ltimas.

    Figura 3.10 Resistncia residual em funo do teor de fibras (Dias; Figueiredo; John,

    2006).

    No entanto, a utilizao do mtodo de ensaio ASTM C1399 (2002)

    guarda em si algumas limitaes, como as apontadas pelo estudo desenvolvido

    por Caldas, Figueiredo e Bittencourt (2003):

    A chapa de ao empregada dificulta a identificao da ocorrncia da

    ruptura da matriz. Isto ocorre provavelmente porque a chapa absorve

    parte da carga transferida aps a ruptura da matriz, funcionando de

    forma similar a um reforo;

    O mtodo no leva em considerao a deformao final do primeiro

    carregamento para clculo das resistncias residuais. Isto pode alterar o

    nvel de desempenho ps-fissurao das fibras, especialmente as mais

    curtas. Apesar disso, no houve diferenas significativas entre os

    resultados obtidos neste estudo especfico;

    O mtodo no permite que a tenacidade seja avaliada segundo critrios

    de outras normas, como o caso da JSCE SF4 (1984) que so usadas

    0.0

    1.0

    2.0

    3.0

    4.0

    5.0

    6.0

    7.0

    0 5 10 15

    Teor de fibras (dm/m de concreto)

    Resis

    tn

    cia

    resid

    ual

    (MP

    a)

    Fibras de polipropileno

    Fibras de ao

  • 76

    tradicionalmente como referncia para o dimensionamento de

    estruturas;

    Apesar disso, tambm se confirmou a capacidade deste mtodo eliminar

    a instabilidade ps-pico caracterstica dos ensaios contnuos. No ensaio

    contnuo realizado segundo o mtodo JSCE SF4 (1984) (Caldas, Figueiredo e

    Bittencourt, 2003), houve claramente regies de instabilidade como as

    ilustradas na Figura 3.11. Esta regio caracterizada por um maior

    afastamento dos pontos, o que est correlacionado com uma maior velocidade

    de deslocamento do LVDT para uma mesma taxa de aquisio de dados. Com

    isto h, claramente, uma acelerao das deformaes lidas, tipicamente

    associada instabilidade ps-pico. No entanto, para este caso especfico, a

    instabilidade ps-pico no se traduziu numa perda de capacidade resistente

    residual, como esperada em alguns casos onde h escorregamentos de fibras

    e, por conseguinte, perda de comprimento embutido e capacidade de

    ancoragem da mesma (Figura 2.32). Ao contrrio disso, os resultados de

    Caldas, Figueiredo e Bittencourt (2003) obtidos com o mtodo ASCT C1399

    (2002) foram sempre inferiores aos obtidos pelo mtodo convencional estando,

    entretanto, dentro da variabilidade do ensaio. Isto pode ter sido causado pela

    dificuldade de se controlar o nvel de fissurao imposto ao material durante a

    primeira fase do ensaio. Com isto, os nveis de fissurao da segunda fase

    podem ter sido proporcionalmente maiores que os relacionados ao ensaio

    contnuo da JSCE SF4 (1984).

    Talvez o maior desafio da tecnologia do CRF atualmente no Brasil

    consista simplesmente em conseguir uma rede de laboratrios com

    capacitao para a realizao dos ensaios de tenacidade com condies

    mnimas de reprodutibilidade. No estudo apresentado por Guimares e

    Figueiredo (2002) foram avaliados os resultados de ensaio obtidos em quatro

    laboratrios paulistas dotados de equipamentos para a realizao do ensaio de

    trao na flexo com deformao controlada. Para todos os laboratrios foram

    enviados corpos-de-prova de CRFA moldados de maneira similar e com o

    mesmo material em um mesmo laboratrio. A idia fundamental era evitar que

    variveis oriundas da produo dos corpos-de-prova em condies distintas

    prejudicassem o resultado de ensaio. No entanto, todos estes cuidados se

  • 77

    mostraram absolutamente infrutferos, dado o baixo nvel de qualidade de

    resposta de alguns laboratrios.

    Figura 3.11 Curvas Tenso versus deformao das amostras: (a) iniciando o re-carregamento em zero e (b) iniciando o re-carregamento a partir da deformao final

    obtida no primeiro carregamento (Caldas, Figueiredo & Bittencourt, 2003).

    A ttulo de exemplo, so apresentadas as reprodues de duas curvas

    tpicas obtidas de um dos laboratrios envolvidos no estudo, denominado no

    estudo como laboratrio A. Neste laboratrio aproximadamente 15% do total de

    corpos-de-prova no possuam significado fsico. As curvas de carga por

    deslocamento eram completamente diferentes das usuais, como pode ser

    visualizado no esquema apresentado na Figura 3.12a. Em outro caso,

    notadamente houve problemas com a prensa que parou travou em

    determinada carga enquanto o LVDT seguia medindo as deformaes, sem

    que o operador percebesse, com isso a curva obtida apresentou o formato

    apresentado na Figura 3.12b. Alm do fato de que para cerca de 90% dos

    corpos-de-prova com consumo de 20 kg/m3, o equipamento entrou em modo

    de ruptura aps a primeira fissura, interrompendo o ensaio, resultando no

    0,0

    2,0

    4,0

    6,0

    8,0

    10,0

    12,0

    14,0

    0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

    Deformacao (mm)

    Te

    nsa

    o (

    Mp

    a)

    Pre-load

    Reload (chapa)

    Sem chapa

    0,0

    2,0

    4,0

    6,0

    8,0

    10,0

    12,0

    14,0

    0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

    Deformacao (mm)

    Te

    nsa

    o (

    Mp

    a)

    Pre-load

    Reload (chapa)

    Sem chapa

    ( a )

    ( b )

    Poucos pontos neste trecho

  • 78

    formato tpico de curva de carga por deslocamento apresentado na Figura

    3.12c. Este comportamento tpico tambm foi observado em outro laboratrio

    envolvido no estudo, denominado de laboratrio C.

    Figura 3.12 Curvas obtidas em laboratrio comercial A no estudo de Guimares e

    Figueiredo (2002) que no apresentavam significado fsico (a) ou que interromperam o modo de operao previsto (b) ou que entraram em modo de ruptura (c).

    Em um terceiro laboratrio comercial, denominado laboratrio B, houve

    tambm um comportamento anmalo das curvas, conforme esquematicamente

    apresentado na Figura 3.13. Esta curva tpica da situao em que o LVDT

    est sendo utilizado fora da regio linear de calibrao, o que gera uma

    distoro no trecho de comportamento elstico da matriz de concreto.

    Figura 3.13 Curvas obtidas em laboratrio comercial B no estudo de Guimares e

    Figueiredo (2002).

    Um fator importante a ser considerado o fato destes resultados

    negativos no terem sido influenciados por problemas de moldagem dos

    corpos-de-prova. Ou seja, apenas os fatores ligados ao procedimento de

  • 79

    execuo do ensaio propriamente dito foram contemplados. No entanto, estes

    no so os nicos fatores a influenciarem os resultados. Paiva e Figueiredo

    (2007) apontaram uma srie de fatores que influenciam na qualidade dos

    resultados. Estes fatores comeam pela garantia da homogeneidade do

    material na betoneira que deve ter volume til compatvel com o volume de

    corpos-de-prova que sero moldados por vez. Alm disso, h que se garantir a

    uniformidade da moldagem dos corpos-de-prova, garantindo que haja um

    tempo mnimo de permanncia sobre a mesa vibratria. Soquetes e vibradores

    do tipo agulha so inadequados para o adensamento do CRF, pois geram

    orientao indesejada das mesmas, conforme o discutido no item 3.3.

    Os cutelos so outro ponto que merece muita ateno (PAIVA;

    FIGUEIREDO, 2007). Os mesmos devem ser constantemente limpos e no

    somente ao final da realizao de cada grupo de ensaios, de modo a garantir

    que os mesmos possam rolar sem bloqueios. Como o corpo-de-prova do

    ensaio de flexo muito rgido, pode haver o travamento dos cutelos e a

    gerao de uma fora normal direo longitudinal do corpo-de-prova. Este

    efeito pode gerar uma superestimao da carga de pico. Os autores tambm

    alertam para o fato que a condio de saturao do corpo-de-prova altera a

    resposta do material. Assim, a carga de pico tambm pode ser superestimada

    se o corpo-de-prova estiver saturado. Como um ensaio lento, se o

    laboratorista retirar todos os corpos-de-prova da cmara mida de uma nica

    vez, poder haver variaes na condio de saturao e, conseguintemente,

    alteraes na carga de pico. Estas alteraes na carga de pico tambm podem

    levar a variaes na resistncia residual, especialmente para os concretos

    reforados com baixos teores de fibras. Alm disso, todo o sistema deve estar

    isento de oscilaes e a rigidez do conjunto deve ser garantida de modo a

    evitar distores nas curvas como as apontadas por Guimares e Figueiredo

    (2007).

    Vale ressaltar que no estudo de Guimares e Figueiredo (2002) os

    laboratrios foram solicitados a realizar o ensaio conforme o procedimento

    JSCE-SF4 (1984), ou seja, o mais simples de todos os normalizados no

    mundo. Isto dificulta muitssimo a possibilidade de implantao no Brasil de um

    dos ensaios mais promissores da atualidade que o proposto pela RILEM, que

    se tornou uma norma europia (RILEM TC162, 2002). Sua concepo bem

  • 80

    distinta dos ensaios anteriores. Consiste no ensaio de trao na flexo de uma

    viga dotada de entalhe na sua base. Alm disso, o carregamento feito, na

    parte superior do corpo-de-prova, por um nico cutelo no centro do vo. Assim,

    acaba-se por induzir o ponto de aparecimento da fissura e, com o entalhe,

    evita-se a instabilidade ps-pico e reduz-se a variabilidade do ensaio. A medida

    da tenacidade feita a partir do critrio exposto na Figura 3.14, e so obtidos

    dois valores diferentes de resistncia equivalente:

    Onde: b = largura do corpo-de-prova (mm); hsp = distncia entre a ponta do entalhe e o topo do corpo-de-prova na seo transversal (mm); L = vo do corpo-de-prova (mm); Dfbz.2.1, D

    fbz.2.11, D

    fbz.3.1, D

    fbz.3.11 = reas sob as curvas de carga por

    deslocamento equivalentes absoro de energia proporcionada pelas fibras (N.mm), calculadas segundo a Figura 3.14.

    Figura 3.14 Critrio para a determinao da tenacidade segundo a norma RILEM TC162 (2002).

    A grande vantagem desse ensaio a sua associao a uma norma de

    dimensionamento de estruturas de CRFA. Apesar de o corte do entalhe poder

    causar danos localizados no corpo-de-prova, reduzindo o valor de carga

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.2.11

    area DfBZ.2.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    0,350,3

    2

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.2.11

    area DfBZ.2.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    0,350,3

    2

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.3.11

    area DfBZ.3.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    2,350,3

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.3.11

    area DfBZ.3.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    2,350,3

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.2.11

    area DfBZ.2.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    0,350,3

    2

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.2.11

    area DfBZ.2.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    0,350,3

    2

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.3.11

    area DfBZ.3.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    2,350,3

    Deflexo

    (mm)

    Carg

    a (

    kN

    )

    area DfBZ.3.11

    area DfBZ.3.1

    DbBZ

    Fu

    Fu

    2,350,3

    feq.2= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.2.1 D

    fBZ.2.11

    0,65 0,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)

    feq.3= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.3.1 D

    fBZ.3.11

    2,65 2,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)

    feq.2= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.2.1 D

    fBZ.2.11

    0,65 0,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)feq.2= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.2.1 D

    fBZ.2.11

    0,65 0,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)

    feq.3= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.3.1 D

    fBZ.3.11

    2,65 2,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)feq.3= ---3

    2----------+---------- ----------DfBZ.3.1 D

    fBZ.3.11

    2,65 2,5

    L

    bhsp2

    (N/mm2)

    (20)

    (21)

  • 81

    mxima, procura-se obter uma menor variabilidade do ensaio propiciando o uso

    de valores caractersticos para o dimensionamento de certas peas, o que no

    ocorre para os outros ensaios. No entanto, a sua realizao, envolve a

    dificuldade da produo do entalhe no corpo-de-prova e a medida da abertura

    deste, o CMOD (Crack mouth opening displacement), durante a sua realizao.

    Isto torna a execuo deste ensaio bem mais complexa que a dos mtodos

    anteriores.

    Se a instabilidade ocorre para as fibras de ao, maior ser a intensidade

    quando da avaliao das macrofibras polimricas, que geram maior

    instabilidade devido ao menor mdulo de elasticidade. Assim, as futuras

    pesquisas a serem desenvolvidas nesta rea no Brasil devem priorizar a busca

    de mtodos de ensaio mais simples e confiveis de modo a tornar possvel a

    sua rpida implantao no mercado brasileiro. Alm disso, a utilizao de

    sistemas fechados (close looping) que h muito vm sendo apontados como

    fundamentais para a caracterizao mais precisa do comportamento destes

    compsitos (GOLAPARATNAM; GETTU, 1995), dever ser tambm cogitada,

    apesar do aumento de custos de ensaio que isto representar.

    Uma observao importante que deve ser feita concernente aos

    coeficientes de variao obtidos no estudo de Figueiredo, Mourad e Carvalho

    (2000) que esto apresentados na Tabela 3.3. Estes resultados ficaram

    compreendidos numa faixa de 25% a 30%, o que comprova a grande

    variabilidade do CRFA e do ensaio de controle de tenacidade, funo da

    moldagem dos prismas e at mesmo do prprio procedimento de ensaio. Isto

    acaba se refletindo nos baixos valores caractersticos obtidos a partir dos

    valores mdios e desvios padro apresentados na Tabela 3.3. Observa-se que

    a tendncia dos valores mdios serem maiores para o adensamento em mesa

    vibratria se manteve para os valores caractersticos. No entanto, a elevada

    variao do resultado fez com que estes valores resultassem muito baixos,

    variando de 48,7% a 59,6% do valor mdio. Ou seja, o valor caracterstico do

    fator de tenacidade foi cerca de metade do valor mdio. Este mais um

    endosso para a aplicao do CRF em obras contnuas, como o caso de

    tneis e pavimentos, onde o controle por valores mdios j foi indicado h

    muito tempo como o mais adequado, conforme o relatado por Amaral et al.

    (1983).

  • 82

    3.2 Tenacidade em placas O ensaio de puno de placas surgiu na Europa como uma forma de

    avaliao da tenacidade (ROBINS, 1995). Este mtodo surgiu pela carncia de

    modelos de dimensionamento pblicos para o concreto projetado reforado

    com fibras de ao destinado ao revestimento de tneis. Atravs dele seria

    possvel a avaliao comparativa de desempenho com os reforos

    convencionais de tela metlica e, com isto, encontrar o teor de fibras

    equivalente (FIGUEIREDO, 1997). Assim, concebeu-se um ensaio que focava

    a avaliao de desempenho do compsito em uma maior escala do que os

    prismas, onde a comparao com as telas no possvel. Alm disso, ele traz

    a vantagem de uma "implementao prtica fcil para os resultados de

    tenacidade em certas aplicaes como lajes sobre solo e revestimento de

    tneis apontando um dobramento biaxial e outros efeitos estruturais"

    (GOLAPARATNAM; GETTU, 1995). Apesar de j haver sido utilizado com

    freqncia em obras de tneis h muito tempo (VANDEWALLE, 1990), o

    esquema de ensaio foi proposto como recomendao pela EFNARC em 1996

    (EFNARC, 1996) e ainda o mais tradicional e o mais freqentemente usado

    no Brasil. Consiste no puncionamento de uma placa quadrada com 600 mm de

    borda e 500 mm de vo central, apoiada em seus quatro lados, como

    apresentado na Figura 3.15.

    O ensaio de puno de placas apresenta, no entanto, uma srie de

    dificuldades (FIGUEIREDO; HELENE, 1997b), como o fato de a placa de

    ensaio ser muito pesada, aproximando-se facilmente dos 100 kg, o que dificulta

    a execuo desse ensaio, tornando-o perigoso para os operadores. Como a

    placa fica sujeita ao esforo de projeo (impacto do jato de concreto),

    freqente que apresente deformaes que dificultam a garantia das condies

    de apoio contnuo em todos os lados e, conseqentemente, concentram os

    esforos durante o ensaio (Figura 3.16). Outro problema o fato do ensaio ser

    realizado at que o concreto atinja um nvel de 25 mm e, conseqentemente,

    um nvel muito grande de abertura de fissura (FIGUEIREDO; HELENE, 1997b),

    como pode ser visto na Figura 3.17. Esta situao est muito alm do estado

    limite ltimo de servio esperado para o revestimento de um tnel metrovirio,

    por exemplo.

  • 83

    FIGURA 3.15 Esquema do ensaio de puncionamento de placas quadradas proposto por Figueiredo (1997).

    Figura 3.16 Ensaio de puncionamento de placas quadradas com elevado nvel de deformao e fissurao (Figueiredo, 2008b).

    Figueiredo (1997) fez uma srie de recomendaes para a otimizao

    do ensaio de puno de placas proposto pela EFNARC (1996). Essas

    recomendaes foram implantadas por laboratrios de controle brasileiros, e

    algumas delas merecem destaque. A primeira recomendao diz respeito

    medida do deslocamento que deve ser realizada por um LVDT posicionado na

    P(10x10)cm2

    (50x50)cm2

    (60x60)cm2

    10cm

  • 84

    parte inferior da placa, cujo suporte deve se fixar na parte superior da alma do

    perfil de apoio da placa (Figura 3.17). A adoo deste procedimento visa

    diminuir ao mximo a parcela de deformao relativa ao suporte, lida pelo

    equipamento, e pode ser aplicada no ensaio de outros tipos de placas.

    Figura 3.17 Detalhe do nvel de fissurao atingido durante a realizao do ensaio

    de puncionamento de placas quadradas (Figueiredo, 2008b).

    recomendvel tambm que a garantia de um apoio contnuo da placa

    sobre o suporte seja feita com encunhamento metlico e no com argamassa,

    como recomenda a EFNARC (1996), uma vez que a placa apresenta

    deformaes superficiais com muita freqncia e altera as condies iniciais de

    leitura. Para isso, deve-se evitar que a placa seja posicionada como

    recomenda a EFNARC (1996), que orienta a face rugosa (parte externa da

    placa) para baixo, apoiada diretamente no suporte. Alm disso, apoiar a placa

    pela face lisa reproduz o esforo de um tirante no revestimento de um tnel,

    conforme a sua concepo original (ROBINS, 1995). Portanto, este

    procedimento mais realista e minimiza os problemas de apoio.

    Esse ensaio permite tambm diferenciar o comportamento do material.

    Na Figura 3.18, so apresentados os grficos de puncionamento de quatro

    placas de concreto projetado reforado com 30kg/m3 de fibras de ao F2

    (Tabela 2.7) e outras quatro com 50kg/m3 (FIGUEIREDO, 1999a). Percebe-se

    que, para os nveis mais baixos de deslocamento, ocorre o aparecimento de

    mltiplas fissuras, gerando alguns picos e quedas no grfico. A partir de certo

    momento, o nmero de fissuras se estabiliza, e o trabalho dissipado no ensaio

  • 85

    consiste naquele relativo ampliao da abertura das mesmas, com o

    arrancamento das fibras. medida que a fissura abre, diminui a ancoragem

    das fibras, e a capacidade de suporte da carga diminui. A partir das curvas de

    carga por deslocamento obtidas no ensaio de puno de placa, pode-se

    determinar as curvas de absoro de energia com o deslocamento. Essas

    curvas consistem na integrao da rea sob a curva de carga por

    deslocamento, e os resultados so normalmente apresentados em Joules. Os

    grficos da Figura 3.19 apresentam as curvas de absoro de energia obtidas

    a partir dos grficos da Figura 3.18.

    Figura 3.18 Curvas de carga por deslocamento obtida no ensaio de puno de

    placas com concretos projetados reforados com 30 kg/m3 e 50 kg/m3 de fibras de ao (Figueiredo, 1999a).

    A definio do nvel de energia absorvida pelas placas durante o ensaio

    torna possvel verificar a adequao do material aos requisitos da EFNARC

    (1996), que estabelece trs nveis de absoro de energia, conforme o

    apresentado na Tabela 3.2. Este tipo de classificao pode ser associado a

    mtodos empricos de dimensionamento de tneis, que definem a aplicao do

    CRF em funo da competncia do macio. A partir desta classificao e do

    30kg/m3

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 5 10 15 20 25

    Deflexo (mm)

    Carg

    a (kN

    )

    mdia 50kg/m3

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 5 10 15 20 25

    Deflexo (mm)

    Carg

    a (kN

    )

    mdia Deslocamento (mm)

  • 86

    desempenho obtido com o concreto projetado apresentado nas curvas da

    Figura 3.19, possvel afirmar que o teor de 30 kg/m3 atende classe B,

    enquanto o teor de 50 kg/m3 atende classe C.

    Figura 3.19 Curvas de absoro de energia por deslocamento obtida no ensaio de puno de placas com concretos projetados reforados com 30kg/m3 e 50kg/m3 de

    fibras de ao (Figueiredo, 1999a).

    Tabela 3.2 Classes de tenacidade para o ensaio de puno de placas estabelecido pela EFNARC (1996).

    Classe de tenacidade

    Nvel de absoro de energia at um deslocamento de 25 mm em Joules

    A 500

    B 700

    C 1000

    O nvel de deslocamento imposto pela EFNARC, de 25 mm, muito

    elevado. No entanto, perfeitamente possvel analisarem-se os resultados

    para menores nveis de deslocamento. Em estudo feito considerando a energia

    absorvida at um deslocamento de 7 mm (FIGUEIREDO; HELENE, 1997b), foi

    possvel diferenciar o desempenho das fibras segundo o teor utilizado. Como o

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    0 5 10 15 20 25

    Deflexo (mm)

    Energ

    ia (J)

    mdia

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    0 5 10 15 20 25

    Deflexo (mm)

    Energ

    ia (J)

    mdia

    50 kg/m3

    30 kg/m3

    Deslocamento (mm)

    Deslocamento (mm)

  • 87

    comportamento do CRF durante o ensaio bem uniforme, possvel estimar a

    energia absorvida para uma deformao em 7 mm como cerca de 40% daquela

    absorvida para um deslocamento de 25 mm. Alm disso, um nvel de

    deslocamento de 7 mm compatvel com a anlise comparativa de

    desempenho (FIGUEIREDO; HELENE, 1997b). Um exemplo do resultado

    comparativo se encontra na Figura 3.20, em que se apresentam resultados

    obtidos com telas metlicas e com fibras de ao. A tela metlica utilizada

    possua 1 cm de dimetro de fio soldado em malha quadrada de 10 cm de lado.

    Na Figura 3.20, mostra-se que a fibra pode apresentar um desempenho

    superior ao dos concretos reforados com tela metlica dependendo do teor de

    fibra utilizado. No caso especfico, isto foi conseguido apenas para os teores de

    60 e 80 kg/m3.

    Figura 3.20 Resultados obtidos com ensaio de puno de placas de concreto

    projetado reforado com fibras de ao em diversos teores e dois tipos de tela metlica (Figueiredo, 1997).

    Algumas alternativas esto sendo propostas para a substituio deste

    ensaio de modo a se obter menor variabilidade e, por conseguinte, maior

    reprodutibilidade e repetibilidade (FIGUEIREDO, 2005a). No entanto, h a

    possibilidade de utilizao deste ensaio para a parametrizao do concreto

    projetado reforado com fibras e, at mesmo, utiliz-lo em metodologias de

    dosagem do material, conforme o apresentado no item 4.2.2.

    Apesar de os ensaios de trao na flexo e de puno de placas terem

    sido concebidos para o CRFA, so plenamente aplicveis a qualquer outro tipo

    de fibra que venha a ser utilizada como reforo para o concreto. Assim, se uma

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    0 1 2 3 4 5 6 7

    Energ

    ia (

    J)

    Deslocamento (mm)

    consumo 20kg/m3

    consumo 40kg/m3

    consumo 60kg/m3

    consumo 80kg/m3

    TELA

  • 88

    fibra responde bem ao ensaio de trao na flexo, como uma de ao, muito

    provavelmente ter desempenho equivalente na estrutura.

    3.3 Trabalhabilidade Alm do efeito de conteno de fissurao no concreto endurecido, a

    adio de fibras altera as condies de consistncia e mobilidade da mistura de

    concreto e, conseqentemente, a sua trabalhabilidade. Essa alterao depende

    de uma srie de fatores, incluindo o material que compe a fibra, o seu teor e a

    geometria da fibra. As alteraes ocorrem por dois fatores principais. O

    primeiro que, adicionando-se fibras, especialmente as de maiores dimenses,

    produz-se uma restrio mobilidade relativa das partculas, especialmente os

    agregados de maiores dimenses. Como se preconiza que as fibras tenham

    dimenses superiores a cerca de duas vezes a mxima dimenso do agregado

    (Figura 2.27), elas acabam proporcionando um bloqueio sua mobilidade

    relativa, dificultando a fluidez da mistura. O segundo fator est associado

    rea superficial das fibras. Ou seja, ao se adicionar fibras ao concreto, est-se

    adicionando tambm uma grande rea superficial que demanda gua de

    molhagem. Assim, fibras de maior rea superficial demandaro maior

    quantidade de gua de molhagem, produzindo aumento de coeso e perda de

    mobilidade do compsito no estado fresco. Esta caracterstica, no entanto,

    secundria, independentemente do tipo de fibra. Por exemplo, se forem

    adicionados 50 kg de fibra de ao com ancoragem em gancho, com 30 mm de

    comprimento e seo circular com dimetro de 0,5mm em um metro cbico de

    concreto, haver uma nova rea de molhagem de, aproximadamente, 50 m2.

    J se for adicionado um quilograma de fibra de polipropileno de baixo mdulo

    com 18 m de dimetro, haver uma rea de molhagem no concreto de cerca

    de 60 m2. Ou seja, estas fibras, nos teores convencionais agregam muito

    menos rea do que um pequeno aumento do consumo de cimento. Assim, o

    principal fator a influir na trabalhabilidade do concreto a dimenso da fibras e

    o seu grau de rigidez, dado que fibras mais rgidas acabam por propiciar maior

    dificuldade mobilidade dos concretos, especialmente no caso dos bombeados

    e projetados.

    O ACI 544.1R (ACI, 2002) recomenda dois diferentes mtodos para a

    avaliao da trabalhabilidade do CRF, dado que considera o abatimento do

  • 89

    tronco de cone inapropriado. O primeiro mtodo o cone invertido (ASTM

    C995, 1994), representado esquematicamente na Figura 3.21. Neste ensaio

    mede-se a fluidez do CRF submetido vibrao e forado a descer por um

    cone de invertido. O segundo mtodo proposto para a determinao dos

    parmetros de trabalhabilidade do CRF o VeBe (Figura 3.22). No entanto, j

    se comprovou que a adio de baixos teores de fibras alteram pouco as

    condies de trabalhabilidade, mas sem, necessariamente, reduzir a

    compactao do material (CECCATO; NUNES; FIGUEIREDO, 1997).

    Figura 3.21 Esquema para a realizao do ensaio do cone invertido (Figueiredo,

    2000).

    Figura 3.22 Esquema para a realizao do ensaio VeBe (Figueiredo, 2000).

    Num extenso estudo realizado por Ceccato (1998), foi demonstrado que

    o ensaio com o cone invertido no adequado para a avaliao da

  • 90

    trabalhabilidade de concretos reforados com quaisquer teores de fibra, sejam

    altos ou baixos. Isto aconteceu por duas razes:

    a) Se o concreto muito plstico acaba passando pela extremidade inferior

    aberta do cone invalidando o ensaio e

    b) Se o concreto muito coeso acaba por entupir a mesma extremidade

    inferior de modo a impossibilitar a obteno de qualquer resultado do

    ensaio.

    O estudo de Ceccato, Nunes e Figueiredo (1997) demonstrou que, para

    teores de fibra inferiores a 60 kg/m3 e em alguns casos at 80 kg/m3, (caso o

    fator de forma no seja superior a 60) o ensaio do abatimento do tronco de

    cone mostrou-se adequado para a medida da consistncia de concretos

    reforados com fibras at um teor de 100 kg/m3. O mesmo estudo comprovou

    experimentalmente a influncia do teor da fibra e do fator de forma na

    trabalhabilidade do material. Na Figura 3.23 se encontram apresentados o

    grficos obtidos no ensaio VeBe de concretos reforados com fibras de

    diferentes fatores de forma e em vrios teores. Nota-se claramente que

    medida que se aumenta o teor de fibras, aumenta-se o tempo de compactao

    dado pelo VeBe, devido maior coeso do material. Este aumento to mais

    intenso quanto maior for o fator de forma da fibra utilizada.

    Figura 3.23 Influncia do fator de forma das fibras na compactabilidade do concreto

    reforado com diferentes teores de fibra (Ceccato; Nunes; Figueiredo, 1998).

    Vale ressaltar, no entanto, que todos estes estudos so muito limitados

    no sentido de poder de avaliao do comportamento dos concretos reforados

    com fibras no estado fresco. Atualmente faz-se necessria a realizao de

    R2 = 0,996

    R2 = 0,991

    R2 = 0,972

    0,0

    10,0

    20,0

    30,0

    40,0

    50,0

    60,0

    70,0

    80,0

    90,0

    100,0

    0 20 40 60 80 100

    Teor de Fibra (kg/m 3)

    Te

    mp

    o V

    eB

    e (

    s)

    FF 80FF 100FF 60

  • 91

    estudos reolgicos mais abrangentes, de modo a parametrizar o

    comportamento do material num espectro maior de variao de taxas de

    cisalhamento, algo que no ocorre nestes ensaios tradicionais. A utilizao de

    sistemas convencionais no permite avaliar de maneira eficaz a adequao do

    da mistura para a aplicao. Entre os problemas que podem surgir est o

    aparecimento dos chamados ourios (FIGUEIREDO, 2005a). Os ourios so

    bolas formadas por fibras aglomeradas, como a apresentada na Figura 3.24.

    No caso da incorporao de ourios no concreto, sero produzidos no s uma

    reduo do teor de fibra homogeneamente distribudo, como tambm um ponto

    fraco (muito poroso) no local onde cada ourio se alojar. No caso do concreto

    projetado, se alguma proteo no foi providenciada, os ourios produziro

    entupimentos de mangote, com srios riscos operao do processo. Outro

    risco associado aplicao do CRFA a segregao das fibras que tm uma

    densidade muito maior que a da matriz.

    Figura 3.24 Ourio formado por fibras de ao mal misturadas ao concreto

    (Figueiredo, 2000).

    As causas da formao dos ourios esto associadas mistura

    inadequada do material (FIGUEIREDO, 2005a). Fibras de maior fator de forma

    produzem um maior risco de embolamentos. No entanto, se a fibra

    adicionada betoneira de maneira descuidada, virando-se o saco ou caixa de

    fibras de uma s vez, por exemplo, o risco ser muitas vezes maior. Por isso,

    recomenda-se lanar a fibra em taxas controladas junto com os agregados,

    homogeneizando a mistura antes do lanamento do cimento. Uma alternativa

    para minimizar esse efeito a utilizao das fibras coladas em pentes, como

    alguns fornecedores disponibilizam (Figura 2.1c). Quando so misturados ao

  • 92

    concreto, os pentes tm as suas colas dissolvidas, permitindo uma

    homogeneizao facilitada para o compsito. Vale ressaltar que, em algumas

    aplicaes especficas, como o concreto projetado, pr-moldado, etc., o

    aumento da coeso e perda de mobilidade do concreto significa uma melhora

    na trabalhabilidade, uma vez que minimiza riscos de desplacamentos e garante

    a estabilidade dimensional do concreto recm-desformado. Por isso, comum

    o emprego de fibras polimricas como as de polipropileno e nilon para se

    aumentar a coeso do material quando isso desejado. Alm disso, a adio

    das fibras polimricas reduz a taxa de exsudao do concreto (FIGUEIREDO;

    TANESI; NINCE, 2002), diminuindo a retrao global do material por dificultar a

    movimentao de gua no seu interior, conquanto uma cura adequada seja

    realizada.

    Vale ressaltar que o controle da trabalhabilidade do CRF de

    fundamental importncia para a definio do seu comportamento mecnico.

    Isto foi comprovado no estudo apresentado por Figueiredo, Mourad e Carvalho

    (2000), onde se estudaram duas formas bsicas de adensamento dos corpos-

    de-prova prismticos destinados execuo do ensaio corriqueiro de controle

    de qualidade do CRF. Neste estudo, utilizou-se como universo amostral, o

    pavimento executado por uma nica construtora, que tinha seu concreto

    reforado com as fibras de ao tipo AI com 60 mm de comprimento e fator de

    forma 65. A fibra foi adicionada num teor de 30kg/m3 num concreto de trao

    1:2:1,71:1,13:0,5 (cimento ARI : areia : brita I : brita II : a/c). Utilizou-se de um

    plastificante com um consumo de 3 litros por metro cbico para garantir as

    condies de trabalhabilidade constantes (medida atravs do abatimento de

    tronco de cone). A construtora tinha seu concreto fornecido por trs diferentes

    usinas. Os corpos-de-prova foram inicialmente moldados manualmente (com

    soquete) e aps certa data com o auxlio de mesa vibratria, ambos previstos

    pela recomendao JSCE-SF2 (1984). Com isto, foram obtidos seis lotes ao

    final, sendo dois por usina de concreto, um deles com corpos-de-prova

    moldados manualmente e outro com moldagem atravs de mesa vibratria. Os

    ensaios foram realizados com 28 dias de idade seguindo a recomendao

    japonesa (JSCE-SF4, 1984). Os corpos-de-prova de dimenses 15x15x50 cm3

    foram ensaiados com o carregamento sendo aplicado perpendicularmente ao

  • 93

    sentido de moldagem a fim de se minimizar o efeito da segregao nos

    resultados, como recomendado pela prpria JSCE-SF4 (1984).

    Os valores dos fatores de tenacidade (dados em MPa) obtidos dos seis

    lotes referentes execuo do pavimento esto apresentados sinteticamente

    na Tabela 3.3.

    Tabela 3.3 Valores mdios do fator de tenacidade do concreto fornecido pela Usina

    A (adaptado de Figueiredo; Mourad; Carvalho, 2000).

    Grandeza Usina A (manual)

    Usina A (mesa)

    Usina B (manual)

    Usina B (mesa)

    Usina C (manual)

    Usina C (mesa)

    FTm (MPa) 2,1 2,4 2,3 2,4 2,2 2,6

    Desvio Padro (MPa)

    0,60 0,70 0,71 0,58 0,58 0,67

    Coeficiente de variao

    28,2% 29,2% 31,1% 24,5% 26,7% 25,5%

    FTk (MPa) 1,1 1,2 1,1 1,4 1,2 1,5

    Relao FTk/FTm

    53,5% 51,8% 48,7% 59,6% 56,0% 57,9%

    Tamanho da amostra

    53 34 65 53 136 27

    FTm = fator de tenacidade mdio FTk = fator de tenacidade caracterstico calculado para um quantil de 5%

    Foi feita uma anlise estatstica utilizando um teste de hiptese de

    comparao de mdias amostrais de duas populaes com desvios-padro

    distintos e desconhecidos. Com esta anlise foi possvel a verificao da

    influncia do mtodo de moldagem dos corpos-de-prova no fator de

    tenacidade. Os valores mdios contidos na tabela 3.3 apresentaram ligeira

    tendncia de aumento quando da utilizao do adensamento por mesa

    vibratria. Dois dos trs testes de hiptese comprovaram esta tendncia e em

    apenas um deles a diferena no foi estatisticamente significativa. Este

    resultado comprova a influncia negativa do adensamento manual no

    comportamento do CRF. Este prejuzo originado pela perda de

    homogeneidade na distribuio da fibra, o que faz com que as fibras no atuem

    de maneira otimizada como ponte de transferncia de tenses ao longo da

    fissura. Isto, possivelmente, gerou uma maior inclinao das fibras em relao

    direo das tenses principais durante o ensaio de trao na flexo. Assim,

    pode-se concluir que o adensamento manual ir proporcionar resultados, no

  • 94

    mximo, iguais aos obtidos com o adensamento por mesa vibratria. Vale

    ressaltar que este prejuzo provocado pelo adensamento inadequado no

    ocorre apenas para o corpo-de-prova, onde seu efeito mais facilmente

    evidenciado, mas tambm para a pea estrutural que est sendo produzida

    com o compsito.

    Outro aspecto que deve ser lembrado o fato de o controle de

    abatimento ser uma avaliao muito limitada da trabalhabilidade do concreto.

    Isto ocorre porque, durante a realizao deste ensaio, o material submetido a

    pequenas taxas de cisalhamento, oriundas de seu peso prprio, as quais so

    bem diferentes boa parte das condies reais de aplicao, onde se pode

    incluir o concreto bombeado.

    Existe a necessidade de se utilizar medidas mais sofisticadas de

    controle reolgico, como a aplicao de remetros (HOPPE FILHO;

    CINCOTTO; PILEGGI, 2007), para a avaliao tanto do concreto convencional,

    como tambm do CRF. No caso dos concretos com fibras, cuja mobilidade

    fortemente afetada pela presena de fibras de diferentes dimenses, deve-se

    levar em conta a necessidade de um desenvolvimento de equipamento

    especfico para garantir a qualidade da medida. Um exemplo ainda mais

    marcante da necessidade de desenvolvimento de trabalhos na rea o

    concreto projetado. Neste caso especfico, a trabalhabilidade normalmente

    controlada pela consistncia, medida atravs da agulha de Proctor (ABNT NBR

    14278, 1999), que garante a possibilidade de reproduo das condies de

    aplicao (FIGUEIREDO, 1999b). No entanto, o ensaio consiste na cravao

    de uma sonda de 9 mm de dimetro (Figura 3.25), o que gera uma boa

    correlao com as condies de consistncia da argamassa (FIGUEIREDO,

    1999b). Desta forma, pode-se controlar a espessura passvel de projeo no

    concreto projetado via seca em funo da consistncia medida por este ensaio

    (ARMELIN, 1997). No entanto, esta medida no tem possibilidade de avaliar o

    efeito da fibra na mobilidade de partculas maiores, como o caso do agregado

    grado, ou mesmo, de seu efeito restritivo ao aparecimento de superfcies de

    fratura no concreto recm projetado (elemento fundamental na definio da

    espessura mxima de projeo). Com isto, refora-se a idia de que se devem

    realizar estudos especficos, tambm para o caso do concreto projetado,

  • 95

    lanando mo de modelos reolgicos que possibilitem verificar o

    comportamento do material de modo mais abrangente.

    Figura 3.25 Medida de consistncia do concreto projetado via seca (Figueiredo,

    1990).

    3.4 Teor de fibra Como j foi visto anteriormente, o desempenho do CRF fortemente

    afetado pelo teor de fibras incorporado ao material. Assim, o controle do teor de

    fibras uma maneira indireta de controle do desempenho e um importante

    instrumento para o controle do compsito. Isto ocorre de maneira especial

    para duas aplicaes. A primeira o concreto projetado onde, durante o

    processo de projeo ocorre uma perda maior ou menor do contedo de fibra

    por efeito do fenmeno da reflexo (FIGUEIREDO, 1997). Outra aplicao

    interessante a dos pr-moldados ou, mais especificamente, os tubos de

    concreto reforados com fibras (CHAMA NETO; FIGUEIREDO, 2003) onde h

    grande dificuldade de produo de prismas para controle da tenacidade. Alm

    disso, no caso deste tipo de componente, o controle feito diretamente no tubo

    atravs do ensaio de compresso diametral (FIGUEIREDO et al., 2007). Assim,

    a verificao de recebimento de um tubo acaba por se tornar dispendiosa

    devido ao elevado custo dos ensaios. Outro problema ocorre no momento em

    que se deve fazer a verificao do porque de alguns ensaios no terem sido

    satisfatrios, o que torna o controle, alm de caro, de difcil refinamento em

  • 96

    termos de diagnstico no caso de no conformidades. Alm disso, a prpria

    norma brasileira de tubos especifica um teor mnimo de fibras de 20 kg/m3

    (FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2007) a ser incorporado ao concreto e,

    conseqentemente, deve-se ter a possibilidade de sua verificao.

    No caso especfico do concreto projetado, j se comprovou a

    possibilidade de determinao do teor de fibras por reconstituio de trao da

    mistura recm projetada (FIGUEIREDO, 1997). Para a realizao deste ensaio,

    adota-se um procedimento similar ao recomendado pela EFNARC (1996)

    associando-se a determinao do contedo de fibra ao ensaio brasileiro de

    reconstituio de trao de mistura recm projetadas NBR 13044 (ABNT, 1993).

    O ensaio constitui-se, basicamente, da execuo do mtodo de reconstituio

    de trao com a coleta das fibras de ao atravs de um m (Figura 3.26). Com

    esta determinao em conjunto com a determinao da massa especfica do

    concreto atravs da norma NBR 9778 (ABNT, 2005).

    Figura 3.26 Coleta de fibras de ao de um concreto atravs do uso de um m (Kalil;

    Escariz; Figueiredo, 2010).

    No estudo desenvolvido por Figueiredo (1997) foi demonstrado que o

    mesmo um instrumento muito til para a parametrizao do concreto

    projetado reforado com fibras de ao. Foram feitas reconstituies de traos

    em concretos projetados por via seca e por via mida. Estas reconstituies

    foram feitas com todas as fibras utilizadas na Tabela 2.7. No caso do concreto

    projetado via seca, estes ensaios foram realizados em laboratrio de projeo

    montado no Campus da USP em So Paulo. Neste estudo foram utilizadas

    cinco sries de placas com consumo de fibra estimado variando de 20 a 80

  • 97

    kg/m3. Apenas a fibra F1 foi utilizada em duas sries diferentes. No caso do

    concreto projetado via mida, estas reconstituies foram realizadas durante a

    produo do concreto do revestimento do Tnel Airton Senna, sob o parque do

    Ibirapuera. Nestas condies de campo, as limitaes do estudo eram bem

    maiores e uma das sries no pode ser completada. Assim, foram obtidas trs

    sries com quatro teores e uma srie com dois teores. Os teores efetivamente

    incorporados ao concreto projetado foram ento determinados e comparados

    ao consumo terico dosado no material. Os resultados se encontram

    apresentados nas Figuras 3.27 e 3.28, para a via seca e via mida

    respectivamente.

    Figura 3.27 correlao obtida entre o teor de fibra efetivamente incorporado no

    concreto projetado via seca e o consumo terico de fibra dosado ao material (adaptado de Figueiredo, 1997).

    Observando-se os resultados, percebe-se nitidamente a tendncia do

    teor de fibra efetivamente incorporado ao concreto projetado ser inferior ao

    dosado para o material. Esta condio era esperada pelo simples fato da fibra,

    em conjunto com o agregado grado, sofrerem uma reflexo mais intensa do

    que outros materiais constituintes do concreto projetado (FIGUEIREDO, 1997).

    No entanto, era esperado que o nvel de incorporao de fibras fosse maior

    para o concreto projetado via mida, cujo valor de incorporao ficou em torno

    dos 75%. Ao contrrio disso, o nvel de incorporao das fibras no concreto

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 20 40 60 80 100

    Te

    or

    de f

    ibra

    in

    co

    rpo

    rad

    o a

    o

    co

    ncre

    to (

    kg

    /m3)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    f1a

    f1b

    f2

    f3

    f4

    regresso

    y = 0,8353x R2 = 0,9335

  • 98

    projetado via seca superou os 80%. Isto ocorreu em funo das condies

    ideais de projeo do laboratrio montado para a realizao dos testes com o

    concreto projetado via seca. Nessa situao, o concreto era projetado contra

    placas posicionadas segundo a inclinao prevista na norma ABNT NBR 13070

    (1994) maximizando o potencial de incorporao das fibras. No caso do

    concreto projetado via mida, a inclinao das placas obedecia s condies

    de campo, o que nem sempre eram as ideais. Alm disso, as condies mais

    precrias do laboratrio montado para realizar a reconstituio de trao

    aumentaram o nvel de erro do ensaio, o que foi demonstrado pelo menor valor

    do coeficiente de correlao.

    Figura 3.28 correlao obtida entre o teor de fibra efetivamente incorporado no

    concreto projetado via mida e o consumo terico de fibra dosado ao material (adaptado de Figueiredo, 1997).

    No caso do concreto projetado via seca, as propores de materiais

    misturadas para as moldagens eram bem menores: apenas o suficiente para a

    moldagem de trs placas por condio, o que garantia as melhores condies

    de homogeneizao do teor. Alm disso, o teor estimado era de muito mais

    difcil verificao, dado que no caso do via mida, o volume de concreto no

    caminho betoneira j contava com a gua e era mais facilmente verificado. No

    caso do concreto projetado via mida, a dosagem da fibra foi feita diretamente

    no caminho betoneira e os volumes eram consideravelmente maiores, o que

    gera a probabilidade de maior dificuldade de homogeneizao do material.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 20 40 60 80 100

    Te

    or

    de f

    ibra

    in

    co

    rpo

    rad

    o a

    o

    co

    ncre

    to (

    kg

    /m3)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    f1

    f2

    f3

    f4

    Regresso

    y = 0,7495x R2 = 0,8487

  • 99

    Com tudo isto, fica demonstrado que o ensaio de determinao do teor de fibra

    do concreto no estado fresco tem grande potencial para o controle das

    condies de incorporao das fibras no concreto projetado.

    Pode haver, no entanto, a necessidade da determinao do teor de

    fibras incorporado ao concreto que j est no estado endurecido. Neste sentido

    foi desenvolvido um estudo baseado no procedimento recomendado pela

    EFNARC (1996) em conjunto com os mtodos de ensaio de determinao da

    massa especfica do concreto NBR 9778 (ABNT, 2005) e o da determinao da

    resistncia compresso NBR 5739 (ABNT, 2007) conforme o estudo

    desenvolvido por Kalil, Escariz e Figueiredo (2010). Este estudo consistiu,

    basicamente, na moldagem de corpos-de-prova cilndricos de concretos

    reforados com fibras de ao e macrofibras polimricas. Os teores dosados

    foram rigorosamente controlados e procedeu-se ruptura dos corpos-de-prova

    para a determinao do teor de fibra incorporado. Os corpos-de-prova foram

    esmagados em uma prensa universal e, posteriormente, os pedaos menores

    que ainda conservavam fibras foram rompidos manualmente (Figura 3.29).

    Figura 3.29 Esmagamento manual dos pedaos de corpo-de-prova para separao

    das fibras aderidas (Kalil; Escariz; Figueiredo, 2010).

    No caso das fibras de ao a coleta ocorreu atravs da utilizao de um

    m, conforme o apresentado na Figura 3.26. J as macrofibras polimricas

    tiveram que ser coletadas manualmente como o apresentado na Figura 3.30.

    Constatou-se que estas fibras apresentam muito maior dificuldade para a

    determinao do teor efetivamente incorporado, pelas dificuldades associadas

    coleta. Em geral, os teores determinados ficaram pouco abaixo dos

    efetivamente adicionados ao concreto. Para as macrofibras polimricas, o teor

  • 100

    reconstitudo foi, em mdia, 17,5% inferior ao valor real. Enquanto para as

    fibras de ao o teor reconstitudo foi em mdia, cerca 6,8% menor que o valor

    real. Isto no deixa de ser uma vantagem para os concretos reforados com

    fibras de ao, dado que apresentam uma maior facilidade de verificao do teor

    efetivamente incorporado ao concreto.

    Figura 3.30 Macrofibras polimricas separadas manualmente aps o esmagamento

    dos pedaos de corpo-de-prova onde estavam aderidas (Kalil; Escariz; Figueiredo, 2010).

  • 101

    4 Dosagem do concreto com fibras

    As fibras, quaisquer que sejam os materiais empregados para a sua

    produo, tm um papel muito importante na definio do custo do concreto.

    Mesmo com consumos regulares, da ordem de 40 kg/m3 de fibras de ao, o

    custo unitrio do metro cbico do concreto ir praticamente dobrar. Apesar

    disso, metodologias propostas para a otimizao do contedo de fibras no

    concreto so muito raras. Na realidade, a prtica comum a de fixao

    consumos de fibras, independentemente das caractersticas da matriz e das

    prprias fibras. Alm disso, h recomendaes genricas como as

    apresentadas por Mehta e Monteiro (2008) indicando faixas de consumo muito

    maiores do que as praticadas nas condies de campo. Um exemplo disso a

    indicao de fraes volumtricas de 1% a 2% (equivalentes a 80 kg/m3 a 160

    kg/m3 de fibras de ao) para o reforo do concreto projetado. Tais faixas de

    consumo so absolutamente impraticveis e inviveis economicamente.

    H tambm exemplos histricos de recomendaes de consumos fixos

    (MORGAN, 1995) e, atualmente, vrias especificaes brasileiras tm ainda

    seguido este raciocnio. Assim, a prtica de fixao de consumos empricos,

    sem definio de desempenho muito freqente no Brasil, onde se costumam

    especificar as fibras de ao num consumo fixo de 30 kg/m3,

    independentemente do tipo utilizado, o que pode comprometer severamente o

    desempenho da estrutura. Apesar de haverem muito poucas referncias

    internacionais que indiquem metodologias de dosagem, vrios trabalhos j

    foram desenvolvidos na Escola Politcnica.

    Da mesma forma, as fibras polimricas tambm so especificadas

    apenas fixando-se um consumo de 600 g a 1000 g por metro cbico de

    concreto, o que ocorre para qualquer condio de aplicao. Assim, para se

    garantir a viabilidade econmica, bem como o desempenho adequado dos

    concretos reforados com fibras, deve-se aplicar metodologias de dosagem

    que otimizem o seu consumo, isto , que definam o mnimo consumo

    necessrio para atender s exigncias de desempenho. Cabe lembrar que a

    viabilidade econmica dos concretos reforados com fibras no funo

    exclusiva do seu custo unitrio, mas da economia global que o compsito pode

    proporcionar para cada aplicao, conforme discutido nos captulos 5 e 6.

  • 102

    Atualmente, o que se tem proposto como metodologia de dosagem para

    os concretos com fibras so procedimentos experimentais que complementam

    aqueles j utilizados para o concreto convencional. Dessa maneira, a dosagem

    do CRF ir depender das condies de aplicao e, como conseqncia, das

    caractersticas exigidas para a matriz de concreto, especialmente concernentes

    trabalhabilidade. Assim, sero discutidos mtodos de dosagem experimental

    aplicados a concretos especficos.

    4.1 Concretos de consistncia plstica

    A principal aplicao dos concretos reforados com fibras de

    consistncia plstica o pavimento, especialmente os industriais. No caso do

    Brasil, esta a principal aplicao deste tipo de compsito. No entanto, existem

    outras aplicaes em que a metodologia de dosagem aqui descrita

    plenamente aplicvel, como o caso dos concretos destinados produo de

    anis segmentados para o revestimento de tneis (TELLES; FIGUEIREDO,

    2006). Aqui se apresentar a metodologia experimental de dosagem do

    compsito como um todo, mas com foco especial na determinao do teor

    timo de fibras. Neste sentido, o atendimento aos requisitos especificados para

    a tenacidade o alvo fundamental. No entanto, como j foi discutido no

    captulo 2, h muita influncia das caractersticas da matriz na prpria

    tenacidade, o que faz com que a metodologia de dosagem no possa ignorar

    as caractersticas da matriz, tanto no que se refere sua trabalhabilidade como

    quanto sua resistncia mecnica.

    4.1.1 Correlao da tenacidade com o teor de fibras

    Um ponto fundamental que se deve destacar a interdependncia da

    correlao da tenacidade com o teor de fibras e as caractersticas da matriz de

    concreto. Esta interdependncia fundamental para a realizao de uma

    metodologia de dosagem experimental abordando o CRF. Esta correlao tem

    importncia equivalente lei da Abrams para a dosagem dos concretos

    plsticos estruturais. No estudo experimental apresentado por Figueiredo,

    Nunes e Tanesi (2000), demonstrou-se que possvel realizar um

  • 103

    procedimento de dosagem mantendo as condies de consistncia constante.

    Esta foi a forma escolhida para uniformizar as condies de trabalhabilidade. A

    consistncia foi medida pelo abatimento de tronco de cone e fixou-se o valor de

    90 20 mm para as misturas. Para o atendimento a esta exigncia, foi utilizado

    um aditivo plastificante, de maneira a ajustar a necessidade de fluidez da

    mistura sem alterao da relao gua/cimento.

    Inicialmente, foram definidos trs nveis de resistncia compresso: 20

    MPa, 30 MPa, e 40 MPa. O consumo de fibras foi variado de zero 40 kg/m3.

    As caractersticas dos concretos produzidos para este estudo se encontram

    apresentadas na Tabela 4.1. O tipo de fibra utilizado neste estudo foi o AII com

    36 mm de comprimento e seo retangular de 0,8 mm por 0,45 mm, gerando

    um fator de forma de 53,2. Neste caso, a resistncia mdia de escoamento do

    ao era de 600 MPa. Com os concretos foram produzidos corpos-de-prova

    cilndricos (com 15 cm de dimetro) e prismticos (15x15x50 cm3) para a

    determinao da resistncia compresso e tenacidade, respectivamente. As

    moldagens foram feitas em mesa vibratria e todos os corpos-de-prova foram

    rompidos com 28 dias de idade.

    A tenacidade foi determinada segundo o procedimento recomendado

    pela JSCE-SF4 (1984), e os resultados obtidos se encontram apresentados na

    Tabela 4.2, em conjunto com a resistncia compresso e resistncia trao

    na flexo. As curvas individuais e media obtidas para o concreto F20-40 se

    encontra apresentado na Figura 4.1 para ilustrao.

    (22)

    Onde,

    FT = Fator de tenacidade determinado segundo a recomendao JSCE-SF4 (MPa).

    A e B = Constantes e

    CF = Consumo de fibra (kg/m3)

  • 104

    Tabela 4.1 Caractersticas dos concretos produzidos para a determinao da

    correlao entre o consumo de fibra e a tenacidade (Figueiredo; Nunes; Tanesi, 2000).

    Mistura fck

    (MPa) Trao

    1:a:b:a/c*

    Consumo de cimento (kg/m3)

    Consume de fibra (kg/m3)

    F20-0 0 F20-20 20 1:2,50:3,20:0,60 320 20 F20-30 30 F20-40 40

    F30-0 0 F30-20 30 1:1,77:2,55:0,50 400 20 F30-30 30 F30-40 40

    F40-0 0 F40-20 40 1:1,27:2,10:0,41 490 20 F40-30 30 F40-40 40

    *No trao: a = agregado mido; b = agregado grado e a/c = relao gua/cimento

    Figura 4.1 Curvas individuais e media obtidas para a mistura F20-40 obtidos por Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Os resultados mdios obtidos para a resistncia compresso

    estiveram dentro do previsto para as resistncias caractersticas originais

    estimadas e no se evidenciou qualquer influncia da fibra nesta propriedade.

    A resistncia trao tambm no apresentou nenhuma correlao com o

    consumo de fibras. Este comportamento pode ser justificado pelo baixo teor de

    fibras, bem inferior ao volume crtico que pouca ou nenhuma influncia tem nos

    valores de resistncia. Assim, uma metodologia de dosagem de concretos

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    0 1 2 3

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento (mm)

    individuais

    mdia

  • 105

    reforados com fibras nestas condies, pode abordar a dosagem matriz como

    desprezando a influncia da fibra na resistncia do concreto. Por outro lado,

    houve uma excelente correlao entre o comportamento ps-fissurao e o

    teor de fibra o modelo usado para a correlao foi o proposto inicialmente por

    Figueiredo (1997) para o concreto projetado e se encontra apresentado na

    equao (22). As correlaes foram feitas para cada famlia de concreto e as

    constantes e os respectivos coeficientes de correlao se encontram

    apresentados na Tabela 4.3. As curvas obtidas se encontram apresentadas na

    Figura 4.2.

    Tabela 4.2 Resultados obtidos de resistncia e tenacidade para os concretos

    estudados por Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Mistura Resistncia

    compresso

    (MPa)

    Resistncia

    trao na

    flexo (MPa)

    Fator de

    tenacidade

    (MPa)

    Coeficiente de

    variao da

    tenacidade (%)

    F20-0 25,7 4,7 - - F20-20 24,7 5,3 1,60,3 19 F20-30 22,1 4,4 2,00,3 15 F20-40 25,4 5,2 2,50,4 16

    F30-0 27,0 4,3 - - F30-20 32,5 5,2 1,70,2 12 F30-30 37,5 5,9 2,00,4 20 F30-40 38,7 6,8 2,80,6 21

    F40-0 43,6 6,3 - - F40-20 45,2 7,2 1,70,4 24 F40-30 39,7 6,4 2,80,2 7 F40-40 45,5 7,1 2,70,2 7

    A no linearidade presente nos modelos de regresso apresentados na

    Figura 4.2. explicada pelo modelo proposto por Armelin e Banthia (1997).

    Neste modelo, com o aumento do consumo de fibras h um maior gasto

    energtico pela deformao plstica da parcela comprimida da seo

    flexionada no ensaio de determinao da tenacidade. Assim, esta energia

    acaba por representar uma perda em termos de energia absorvida no corpo-

    de-prova e, portanto, de tenacidade. Isto explica os timos coeficientes de

    correlao obtidos no estudo para o modelo de correlao entre desempenho e

    consumo de fibras e justifica seu emprego numa metodologia de dosagem

    conforme ser descrita a seguir.

  • 106

    Tabela 4.3 Constantes e coeficiente de correlao obtidos para as regresses realizadas para as famlias de concreto do estudo de Figueiredo, Nunes e Tanesi

    (2000).

    Resistncia Constante A Constante B Coeficiente de correlao (r2)

    20 MPa 7,02 8,25 0,979

    30 MPa 8,27 9,87 0,886

    40 MPa 9,77 11,03 0,979

    Figura 4.2 Correlaes de dosagem para as diversas famlias de concreto do estudo de Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Vale ressaltar ainda que o aumento da tenacidade tambm ocorreu com

    o aumento da resistncia da matriz. Neste caso especfico, pode-se atribuir

    este comportamento ao aumento da aderncia entre fibra e matriz aumentando

    assim a carga de arrancamento por fibra. Este comportamento mais

    freqente para os casos de fibras de ao do tipo AI com maior resistncia

    mecnica. Um exemplo disso o resultado obtido por Higa et al. (2007), onde

    houve um claro aumento da resistncia residual ps-fissurao com o aumento

    da resistncia mecnica da matriz. As curvas de dosagem obtidas neste estudo

    se encontram apresentadas na Figura 4.3. Esta uma clara contribuio da

    melhor aderncia entre fibra e matriz para a carga de arrancamento da fibra, o

    que contribui diretamente para a resistncia residual ps-fissurao.

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    15 25 35 45

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    fck = 20 MPa

    fck = 30 MPa

    fck = 40 MPa

  • 107

    Figura 4.3 baco de dosagem da fibra de ao estudada por Higa et al. 2007).

    4.1.2 Dosagem da matriz

    Quando os teores de fibras esto abaixo do volume critico, situao que

    ocorre na maioria das aplicaes dos concretos reforados com fibras,

    possvel utilizar um procedimento de dosagem da matriz que no leve em conta

    a influncia da fibra nas propriedades mecnicas do material. Isto ficou

    comprovado no item anterior. Isto j foi comprovado experimentalmente por

    Figueiredo et al. (2006). Alm disso, a utilizao do abatimento de tronco de

    cone tambm aplicvel, apesar de suas limitaes, conforme o discutido no

    item 3.3. Assim, mtodos de dosagem tradicionais como o do IPT (HELENE;

    TERZIAN, 1992) podem ser aplicados. Ou seja, pode-se iniciar o procedimento

    de dosagem pela determinao do teor de argamassa ideal para garantir a

    coeso da matriz e tambm as suas boas condies de acabamento. Nessa

    determinao fundamental utilizar um teor de fibras prximo do esperado

    para o atendimento dos requisitos de desempenho, dado que o uso da fibra

    acaba por impactar no teor de argamassa ideal. Uma vez isto realizado, pode-

    se partir para o desdobramento dos traos com diferentes consumos de

    cimento, de modo a se obter as curvas de dosagem para a matriz, tal como se

    faz para o concreto convencional.

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    10 20 30 40 50

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Teor de fibra (kg/m3)

    25 MPa

    30 MPa

    35 MPa

  • 108

    Um exemplo da determinao da curva de Abrams foi tambm

    apresentado no estudo de Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000). Neste exemplo,

    mudou-se apenas a fibra utilizada, sendo que as demais matrias-primas

    permaneceram as mesmas. Durante a determinao do teor de argamassa

    obteve-se um valor de 52%. A fibra desta parte do estudo era mais longa que a

    descrita no item anterior. Era tambm uma fibra do tipo AII, com 49 mm de

    comprimento e seo transversal de 1,84 mm por 0,45 mm, o que gerava um

    fator de forma de 47,7.

    Os traos desdobrados se encontram apresentados na Tabela 4.4.

    Neste caso, utilizou-se o teor de 20 kg/m3 de fibra de ao como teor inicial. Os

    requisitos estabelecidos para a dosagem foram um fator de tenacidade de 3

    MPa para o critrio JSCE SF4 (1984) e 3,3 MPa de resistncia residual com 1

    mm de deslocamento pelo critrio EFNARC (1996). Os resultados de

    resistncia e tenacidade obtidos para estes traos se encontram apresentados

    na Tabela 4.5. A curva de Abrams resultante se encontra apresentada na

    Figura 4.4. As curvas mdias de tenacidade para os trs traos se encontram

    apresentadas na Figura 4.5.

    Tabela 4.4 Caractersticas dos concretos utilizados no estudo de dosagem de

    Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Trao 1:a:b:a/c*

    Relao gua/materiais

    secos (%)

    Consumo de cimento (kg/m3)

    Consume de fibra

    (kg/m3)

    Pobre 1:2,47:3,25:0,63 9,4 322 20

    Mdio 1:1,78:2,57:0,50 9,4 407 20

    Rico 1:1,27:2,09:0,41 9,4 501 20

    *proporces: a = agregado mido, b = agregado grado a/c = relao gua/cimento

    Tabela 4.5 resultados de resistncia e tenacidade obtidos no estudo de dosage de Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Trao Resistncia compresso (MPa)

    Fator de tenacidade

    (MPa)

    Coeficiente de variao da

    tenacidade (%)

    Pobre 25,31,3 2,30,3 7.7

    Mdio 32,71,8 2,00,8 2.5

    Rico 45,90,2 2,10,3 7.0

  • 109

    Figura 4.4 Curva de Abrams obtida para o exemplo de dosage dos concretos com fibras obtida por Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Figura 4.5 Curvas mdias de tenacidade obtidas para a fibra estudada no exemplo

    de dosagem de Figueiredo, Nunes e Tanesi (2000).

    Usando o diagrama apresentado na Figura 4.4 possvel determinar a

    relao gua/cimento necessria para atender a exigncia de resistncia de

    dosagem. Se esta for, por exemplo, de 35 MPa, obtm-se como relao

    gua/cimento o valor de 0,5. Seguindo-se os procedimentos de definio dos

    traos regulares (HELENE; TERZIAN, 1992) seria obtido ento um trao

    1:1,78:2,57:0,50. Como no foi possvel atender a tenacidade com o teor de 20

    kg/m3, fez-se ento necessria a realizao de novas moldagens, variando-se

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    0,4 0,5 0,6 Res

    ist

    nc

    ia

    co

    mp

    res

    s

    o

    (MP

    a)

    a/c

    regresso fcm experimental

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0,0 1,0 2,0 3,0

    Ca

    rga

    (k

    N)

    Defslocamento (mm)

    Trao pobre

    Trao mdio

    Trao Rico

    y = 129,2/13,7a/c

    r2 = 0,963

  • 110

    o teor de fibras. Assim, obteve-se uma curva de dosagem para a fibra,

    correlacionando o seu consumo com os parmetros de medida da resistncia

    residual ps-fissurao. Alis, analisando-se as curvas apresentadas na Figura

    4.5, possvel observar a ntida influncia da matriz no comportamento do

    material. O mdulo de ruptura, correlacionado com a resistncia de pico, foi to

    maior quanto mais resistente foi a matriz. Uma vez rompida a matriz, a

    resistncia residual no aumentou. Pelo contrrio, a matriz de maior resistncia

    acabou por apresentar uma maior instabilidade ps-pico e um nvel de

    resistncia residual menor. A diferena de desempenho no evidenciada

    atravs do fator de tenacidade, como se pode observar pelos resultados

    apresentados na Tabela 4.5. Isto porque h uma compensao de reas, ou

    seja, maior a carga de pico e sua rea de instabilidade compensam a menor

    rea sob a curva de carga por deslocamento com nveis maiores de

    deformao.

    4.1.3 Dosagem da fibra

    Utilizando-se o trao obtido no item anterior, foram moldadas outras trs

    famlias de corpos-de-prova com a mesma matriz, mas com consumos de 30

    kg/m3, 40 kg/m3 e 50 kg/m3. Os resultados esto apresentados na Figura 4.6

    em termos de curvas mdias. Observa-se nitidamente que h um ganho de

    capacidade resistente residual com o aumento do teor de fibra para todos os

    nveis de deslocamento. Os resultados obtidos para a determinao da

    tenacidade se encontram apresentados na Tabela 4.6. As correlaes com o

    consumo de fibra esto apresentadas nas Figuras 4.7 e 4.8, para o fator de

    tenacidade e resistncia residual, respectivamente. Os valores das constantes

    e dos coeficientes de correlao esto apresentados na Tabela 4.7.

    Finalizando o exemplo, pode-se usar o grfico da Figura 4.7 para

    estabelecer qual o teor de fibra necessrio para atender ao requisito de 3

    MPa para o fator de tenacidade. Com isto chega-se ao valor de 34 kg/m3. Caso

    seja utilizada a curva de dosagem apresentada na Figura 4.8, o consumo de

    fibra seria ento 40 kg/m3 para atender ao requisito de 3,3 MPa para uma

    resistncia residual a 1 mm de deslocamento.

  • 111

    Figura 4.6 Curvas de carga por deslocamento obtidas variando-se o consume de

    fibras para uma matriz de resistncia de dosagem de 30 MPa (adaptado de Figueiredo, Nunes e Tanesi, 2000).

    Tabela 4.6 Resultados de tenacidade obtidos para o estabelecimento do diagram de

    dosage das fibras (Figueiredo; Nunes; Tanesi, 2000).

    Consumo de fibra (kg/m3)

    Fator de tenacidade JSCE-SF4 (MPa)

    Resistncia residual EFNARC (MPa) Nvel de deslocamento

    0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm

    30 2,70,5 2,82 2,67 2,33 2,19

    40 3,40,7 3,60 3,41 3,13 2,77

    50 3,70,8 3,88 3,79 3,42 3,02

    Tabela 4.7 constantes e coeficientes de correlao obtidos para as curvas de

    dosagem dos concretos estudados (Figueiredo; Nunes; Tanesi, 2000).

    Parmetros* Fator de tenacidade JSCE-SF4 (MPa)

    Resistncia residual EFNARC (MPa) Nvel de deslocamento

    0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm

    A 11,3 12,1 13,0 13,5 9,4

    B 11,73 12,2 15,3 20,4 12,3

    r2 0,977 0,965 0,986 0,963 0,977

    *Baseados na equao (22)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0,0 1,0 2,0 3,0

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Deslocamento (mm)

    C = 30 kg/m3

    C = 40 kg/m3

    C = 50 kg/m3

  • 112

    Figura 4.7 diagrama de dosagem correlacionando o fator de tenacidade (JSCE-SF4,

    1984) com o consumo de fibras (adaptado de Figueiredo, Nunes e Tanesi, 2000).

    Figura 4.8 diagramas de dosagem correlacionando a resistncia residual em vrios

    nveis de deslocamento (EFNARC, 1996) com o consumo de fibras (adaptado de Figueiredo, Nunes e Tanesi, 2000).

    A correlao entre o tenacidade e o consumo de fibras, feita utilizando o

    modelo exponencial da equao (22), mostrou-se uma ferramenta eficaz para o

    estabelecimento de um procedimento de dosagem experimental abordando o

    concreto plstico reforado com fibras. Poder haver, naturalmente, algumas

    alteraes no procedimento bsico de dosagem, j que no existe a

    possibilidade de estabelecer mtodos de dosagem definitivos para concretos.

    No entanto, algumas leis so fundamentais. Assim como a lei de Abrams no

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    25 30 35 40 45 50 55 Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    25 35 45 55

    Res

    ist

    nc

    ia r

    es

    idu

    al E

    FN

    AR

    C

    (MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    0.5mm

    1mm

    2mm

    3mm

  • 113

    pode ser ignorada, qualquer que seja o mtodo de dosagem utilizado para a

    matriz de concreto, o ganho no proporcional de tenacidade representado pelo

    modelo exponencial tambm no pode ser ignorado. Este ganho no

    proporcional tambm j foi comprovado como eficiente para outros tipos de

    concreto como discutido a seguir.

    4.2 Concreto projetado

    Talvez a maior dificuldade do concreto projetado no seja o

    procedimento de dosagem da fibra em si, mas a disponibilidade reduzida de

    metodologias de dosagem para a prpria matriz (PRUDNCIO Jr. 1993;

    FIGUEIREDO, 1997). Esta carncia ocorre no concreto projetado devido ao

    fato de haver a necessidade de controlar o processo de projeo

    (FIGUEIREDO, 1992) simultaneamente ao processo de dosagem. Assim, para

    se realizar um procedimento de dosagem deve-se contar com todo o

    equipamento e pessoal disponvel para a realizao de moldagem de placas

    para a obteno de corpos-de-prova confiveis. Isto ocorre pelo fato de no

    haver correlao entre corpos-de-prova moldados e aqueles extrados das

    placas de projeo (BANTHIA; TROTTIER; BEAUPR, 1994).

    Da mesma forma que ocorre para o concreto plstico, as condies de

    trabalhabilidade tm que ser garantidas como constantes durante o processo

    de projeo, para que o procedimento de dosagem seja coerente com as

    condies de aplicao. Como j foi mencionado anteriormente, a

    trabalhabilidade do concreto projetado normalmente controlada pela medida

    de consistncia atravs da agulha de Proctor (ABNT NBR 14278, 1999), o que

    guarda claras limitaes no sentido de se abarcar a contribuio da fibra nesta

    avaliao. No entanto, da mesma forma que ocorre para o concreto plstico e o

    abatimento de tronco de cone, a utilizao da medida de consistncia via

    agulha de Proctor fundamental para garantir boas condies de dosagem

    evitando a interferncia da fibra nas caractersticas da matriz (FIGUEIREDO,

    1999b). Assim, o procedimento de dosagem dos concretos projetados

    reforados com fibras passa, obrigatoriamente, pela moldagem de placas com

    consistncia uniforme.

  • 114

    4.2.1 Correlao da tenacidade com o teor de fibras

    Da mesma forma como ocorre com o concreto plstico (item 4.1.1),

    fundamental que se possa correlacionar a tenacidade com o teor de fibras e as

    caractersticas da matriz de concreto projetado. Assim, como ocorre para o

    concreto convencional, o concreto projetado apresenta o mesmo padro de

    correlao da tenacidade e o teor de fibras. Isto vale tanto para o concreto

    projetado via seca, como para o via mida. No estudo desenvolvido utilizando

    as fibras representadas na Tabela 2.7 (FIGUEIREDO, 1997) foi possvel

    correlacionar o teor de fibras com a tenacidade medida em concreto projetado

    via seca (Figura 4.9) e via mida (Figura 4.10). A correlao feita para a via

    seca utilizou um critrio distinto para a medida da tenacidade. Esta medida

    feita na mesma curva de carga por deslocamento, mas com um diferente

    procedimento de avaliao do trabalho ps-fissurao. O critrio o proposto

    pela antiga norma ASTM C1018 (1997), chamado ndice de tenacidade.

    Consiste na diviso da energia associada tenacidade pela energia resiliente,

    ou seja, absorvida pelo material at a carga de pico (Figura 4.11). A medida do

    ndice de tenacidade I10 ocorre at um valor de deslocamento equivalente a 5,5

    vezes o deslocamento da carga de pico. Com isto, se o material possuir um

    comportamento elasto-plstico perfeito, produzir um ndice I10 igual a 10.

    Valores abaixo de 10 significam um comportamento do tipo strain-softening e,

    acima deste valor, strain-hardening. Por outro lado, se o concreto no possuir

    reforo qualquer o seu ndice de tenacidade apresentar um valor unitrio. Por

    esta razo, houve uma proposio distinta para a equao de regresso deste

    ndice (FIGUEIREDO, 1997):

    (23)

    Onde,

    IT = ndice de tenacidade determinado segundo a recomendao ASTM C1018.

    A e B = Constantes e CF = Consumo de fibra (kg/m3)

  • 115

    Na Tabela 4.8 se encontram apresentados os valores das constantes e

    dos coeficientes de regresso obtidos para as regresses apresentadas na

    Figura 4.9 enquanto na Tabela 4.9, esto apresentados os valores obtidos para

    as regresses da Figura 4.10. Nota-se, pelos elevados valores dos valores de

    r2 que o modelo exponencial explica bem o comportamento mdio ps-

    fissurao do concreto projetado, da mesma maneira como ocorre para o

    concreto convencional. Este modelo tambm tem a capacidade de representar

    bem certas alteraes de comportamento, como o ganho expressivo de

    tenacidade representado pelo I10 para a fibra F1 (Figura 4.9). Esta distoro

    ocorreu pelo fato deste ndice ser particularmente susceptvel ao efeito da

    instabilidade ps-pico. Como este ndice medido at um deslocamento de 5,5

    vezes o deslocamento da primeira fissura, que ocorre por volta de 0,04 mm, a

    extenso de deslocamento abrangida na anlise no ultrapassa 0,25 mm, para

    um prisma de 100 mm de altura. Isto corresponde metade da extenso de

    deslocamento normalmente afetada pela instabilidade ps-pico. Percebe-se

    nitidamente que esta influncia to maior quanto menor for o teor de fibras e,

    logo, maior o nvel de instabilidade, dado que uma fibra de menor resistncia

    (item 2.3.3),

    Assim, mesmo que haja alteraes no critrio de medida da tenacidade,

    possvel afirmar que o comportamento bsico do material est bem

    representado pelo modelo exponencial, que traduz o ganho no linear de

    resistncia ps-fissurao com o aumento do teor de fibras. Desta forma, pode-

    se utilizar um procedimento de dosagem da matriz de concreto em conjunto

    com a variao do teor de fibras de modo a se obter o consumo timo. No caso

    do concreto projetado, isto pode ser realizado com o prprio ensaio de puno

    de placas, conforme apresentado no prximo item.

  • 116

    Figura 4.9 Diagrama de dosagem para as fibras correlacionando o ndice de tenacidade I10 (ASTM C1018, 1997) com o consumo de fibras para o concreto

    projetado via seca (Figueiredo, 1997).

    Tabela 4.8 Resultados obtidos para as correlaes para os ndices de tenacidade da ASTM C1018 para o concreto projetado via seca (Figueiredo, 1997).

    Tabela 4.9 Resultados obtidos para as correlaes entre o consumo de fibra e os

    fatores de tenacidade da JSCE-SF4 para o concreto projetado via mida (Figueiredo, 1997).

    Fibra Constante A Constante B r2

    F1 14,55 32,71 0,990

    F3 7,77 9,55 0,990

    F4 10,36 35,72 0,969

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    0 20 40 60 80 100

    nd

    ice

    de t

    en

    ac

    ida

    de I1

    0

    Consumo de fibras (kg/m3)

    F1 (fator de forma = 46,7) F2 (fator de forma = 60)

    F3 (fator de forma = 46,2) F4 (fator de forma = 27,3)

    Fibra Constante A Constante B r2

    F1 8,5 4,5 0,984

    F2 26,3 48,8 0,982

    F3 18,4 31,4 0,952

    F4 12,5 33,9 0,990

  • 117

    Figura 4.10 Diagrama de dosagem para as fibras correlacionando o fator de tenacidade FT (JSCE SF4, 1984) com o consumo de fibras para o concreto projetado

    via mida (Figueiredo, 1997).

    Figura 4.11 Modelo esquemtico de representao do ndice de tenacidade I10

    (ASTM C1018, 1997).

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    5

    0 20 40 60 80

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    F1

    F3

    F4

    Ca

    rga

    Deflexopico I10 = 5,5 x pico

    A A A A A A A A A A

    Deslocamento

  • 118

    4.2.2 Dosagem da fibra

    Da mesma forma como ocorre com o concreto plstico (item 4.1.2),

    possvel realizar um estudo experimental com o objetivo de obter o teor de

    fibras que atende os requisitos de desempenho especificados para o concreto

    projetado reforado com fibras de ao. No estudo experimental apresentado

    neste item (FIGUEIREDO, 2005c) ser apresentado o procedimento realizado

    em campo, durante a execuo da Estao Santos-Imigrantes do Metr de So

    Paulo.

    A fibra de ao utilizada foi a fibra F3 da Tabela 2.7. No estudo

    experimental de dosagem, adotou-se o procedimento de moldagem de placas

    (ABNT NBR 13070, 1994), conforme o proposto por Figueiredo (1997). Os

    ensaios foram realizados em trs idades: 7, 28 e 400 dias aps a moldagem

    das placas. Utilizou-se tambm de trs teores diferentes de fibras em termos

    de consumo por metro cbico: 20kg/m3, 30kg/m3 e 45kg/m3. Todos os

    resultados aqui apresentados foram obtidos com corpos-de-prova obtidos a

    partir dos testemunhos extrados das placas (ABNT NBR 7680, 2007) ou, no

    caso da absoro de energia, atravs da puno de uma placa padro

    (EFNARC, 1996).

    Para cada idade de ensaio, foi determinada a resistncia compresso

    e a absoro de energia no ensaio de puno de placas. Em paralelo,

    procurou-se avaliar as condies de trabalhabilidade do CPFA aqui definidas

    como a capacidade que o material apresenta de passar por todas as

    singularidades do equipamento de projeo e ser projetado contra o alvo de

    projeo e ali se manter, sem apresentar desplacamentos, formando uma

    camada de revestimento. Assim, obrigatrio para o concreto projetado via

    mida apresentar uma consistncia mais plstica ou at fluda, normalmente

    associada a uma exigncia de abatimento de tronco de cone mnimo (ABNT

    NBR NM67, 1998). Por isso, optou-se aqui por fixar esta exigncia s

    condies exigidas pelo equipamento de projeo adotado (via mida marca

    Aliva conforme o apresentado na Figura 4.12). Assim, o abatimento adotado

    para o experimento foi de 150 20 mm (Figura 4.13). As fibras foram

    adicionadas diretamente na cuba do caminho betoneira que seria destinado

    moldagem de todas as placas a serem utilizadas na caracterizao de CPFA

  • 119

    com o mesmo teor de fibras (Figura 4.14), procedendo-se posterior

    homogeneizao do material. Com isto se procurava garantir a homogeneidade

    do material em termos de consumo de fibra, mas sujeitou-se o mesmo s

    variaes de propriedades da matriz, pois utilizou-se de diferentes caminhes

    betoneira para a moldagem de placas com diferentes teores de fibras. Como

    princpio fundamental procurou-se intervir o mnimo possvel nos

    procedimentos corriqueiros adotados na obra (Linha 2 do Metr de So Paulo).

    As placas foram moldadas em seqncia pelo mesmo mangoteiro e com

    o mesmo arranjo de equipamento como se pode observar nas Figuras 4.15 e

    4.16. Assim, foram produzidas sries de placas (Figura 4.17) com o objetivo de

    minimizar a variabilidade dos resultados, ao menos quando um mesmo teor de

    fibras era analisado.

    Figura 4.12 Vista do equipamento utilizado para a moldagem das placas (Figueiredo,

    2005c).

    Figura 4.13 Determinao do abatimento de tronco de cone previamente projeo

    do concreto (Figueiredo, 2005c).

  • 120

    Figura 4.14 Lanamento das fibras no caminho betoneira (Figueiredo, 2005c).

    Figura 4.15 Vista geral da moldagem de placas e arranjo do equipamento utilizado

    (Figueiredo, 2005c).

    Figura 4.16 Detalhe da moldagem de placas (Figueiredo, 2005c).

  • 121

    Figura 4.17 Srie de placas moldadas com um mesmo teor e tipo de fibra

    (Figueiredo, 2005c).

    Aps a moldagem das placas, as mesmas tiveram os seus topos

    nivelados (Figura 4.18) para propiciar melhores condies de extrao de

    testemunhos e tambm para facilitar a execuo do ensaio de puno de

    placas. Quando o concreto das placas possua, no mnimo, um dia de idade,

    houve ento a sua remoo para o laboratrio onde os ensaios foram ento

    realizados. O problema encontrado foi o nmero elevado de placas (27 de

    puno e 3 para extrao de cilindros) e de perdas associadas a sua remoo

    da obra. Estes problemas foram concentrados nas placas de puno devido

    suas maiores dimenses e suscetibilidade para o ensaio (item 3.2).

    Figura 4.18 Nivelamento superficial da placa recm projetada (Figueiredo, 2005c).

    Os valores obtidos para a resistncia compresso (ABNT NBR 5739,

    2007) encontram-se apresentados na Tabela 4.10. Na Tabela 4.11 encontram-

    se apresentados os resultados de absoro de energia (quantificao da

  • 122

    tenacidade segundo o mtodo proposto pela recomendao europia

    EFNARC, 1996).

    Tabela 4.10 Resultados obtidos de resistncia compresso para a caracterizao

    da matriz de concreto projetado via mida (Figueiredo, 2005c).

    Consumo Corpo-de-prova

    Resistncia a Compresso (MPa)

    7 dias 28 dias 400 dias

    20 kg/m CP 1 27,7 34,5 40,6

    CP 2 26,3 31,7 38,8

    CP 3 25,0 26,8* -

    MEDIA 26,3 33,1 39,7

    30 kg/m CP 1 40,5 42,9 47,5

    CP 2 41,6 45,7 41,4

    CP 3 38,8 42,7 -

    MEDIA 40,3 43,7 44,5

    45 kg/m CP 1 36,5 41,3 47,1

    CP 2 36,8 40,9 42,1

    CP 3 35,4 42,1 -

    MEDIA 36,2 41,4 44,6

    *Valor desconsiderado por problemas com o corpo-de-prova.

    Tabela 4.11 Resultados obtidos de absoro de energia com a fibra no ensaio de puno de placas (Figueiredo, 2005c).

    Consumo Corpo-de-

    prova

    Energia (Joules)

    7 dias 28 dias 400 dias

    20 kg/m CP 1 321 268 234

    CP 2 321 313 159

    CP 3 306 233 -

    MEDIA 316 271 197

    30 kg/m CP 1 503 349 361

    CP 2 478 241* -

    CP 3 251* 344 -

    MEDIA 491 347 361

    45 kg/m CP 1 832 592 653

    CP 2 566 705 -

    CP 3 742 - -

    MEDIA 713 648 653

    *Valores desconsiderados por problemas com o corpo-de-prova.

    Para facilitar a anlise dos resultados obtidos com a resistncia

    compresso foi produzido o grfico da Figura 4.19, onde apresentada a

    evoluo de resistncia compresso dos concretos projetados via mida.

    Neste grfico fica clara a tendncia natural de elevao de resistncia e,

    tambm, que so trs concretos distintos no que se refere resistncia,

    especialmente a menores idades. Ou seja, o concreto com 45 kg de fibra por

  • 123

    metro cbico apresentou valores intermedirios de resistncia em relao aos

    concretos produzidos com os outros dois teores de fibra. Isto indica, por um

    lado, que houve alterao do material da matriz, ou seja, como foram utilizados

    trs diferentes caminhes betoneira para a moldagem das placas com os trs

    diferentes teores de fibras, a variao de resistncia para os mesmos foi

    sensvel. Alm disso, no se pode atribuir fibra a variao nesta propriedade

    de resistncia. O que se pode afirmar que houve variao perceptvel na

    condio de produo da matriz de concreto, ou mesmo, nas condies de

    moldagem das placas, apesar do todos os cuidados realizados para evitar a

    influncia de variveis intervenientes.

    Figura 4.19 Evoluo de resistncia compresso de sete para 28 dias para os

    diferentes consumos de fibra (adaptado de Figueiredo, 2005c).

    Apesar de ser clara a reduzida amostra por varivel no ensaio de

    puno, procurou-se correlacionar a energia absorvida durante a realizao do

    ensaio e o consumo de fibras utilizado. Aplicando-se do mtodo dos mnimos

    quadrados e a equao (24) para correlacionar a energia absorvida e o

    consumo de fibra foi possvel obter os resultados apresentados na Tabela 4.12

    e Figura 4.20.

    y = 3,2014ln(x) + 21,007 R = 0,965

    y = 0,9398ln(x) + 39,303 R = 0,7505

    y = 1,9598ln(x) + 33,371 R = 0,9032

    20,0

    25,0

    30,0

    35,0

    40,0

    45,0

    50,0

    1 10 100 1000

    Res

    ist

    nc

    ia

    co

    mp

    res

    s

    o (

    MP

    a)

    Idade (dias)

    20 kg/m3

    30 kg/m3

    45 kg/m3

  • 124

    (24)

    Onde, EA = Energia absorvida no ensaio de puno de placas segundo o mtodo EFNARC (1996) (Joules). A e B = Constantes e CF = Consumo de fibra kg/m3.

    Tabela 4.12 Resultados obtidos com a regresso linear pelo mtodo dos mnimos quadrados correlacionando a energia absorvida no ensaio de puno de placas

    (EFNARC, 1996) e o consumo de fibra utilizando a equao 24.

    Idade do concreto

    Constante A

    Constante B

    Coeficiente de correlao r2

    7 dias 3619,095 31,56458 0,9999

    28 dias 3293,821 37,70509 0,8228

    400 dias 7022,633 160,7681 0,9974

    Figura 4.20 Grfico de dosagem correlacionando a energia absorvida e o consumo

    da fibra (adaptado de Figueiredo, 2005c).

    Atravs da anlise dos resultados de correlao entre a energia

    absorvida e o teor de fibra, nota-se que a aderncia da curva obtida foi

    excelente para os sete e 400 dias de idade e boa para os 28 dias, mostrando

    que o modelo proposto representa muito bem o fenmeno e pode ser utilizado

    como referncia para a dosagem. Fica clara uma distoro para os 28 dias, em

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    15 25 35 45

    En

    erg

    ia a

    bso

    rvid

    a (

    Jo

    ule

    s)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    7 dias

    28 dias

    400 dias

  • 125

    funo de resultados mdios de energia muito baixos para o consumo de 30

    kg/m3. Apesar disso, julga-se possvel utilizar este ensaio para a dosagem,

    especialmente se houver um nmero maior de corpos-de-prova e um maior

    cuidado em seu transporte, dada a elevada susceptibilidade deste ensaio que

    j possui grande variabilidade intrnseca. Assim, se for considerado um nvel

    mnimo de 500 Joules de absoro de energia referente classe A (Tabela

    3.2), tomando-se as equaes obtidas por regresso como referncia, tem-se

    como teor de fibra necessrio para atendimento do requisito 30 kg/m3, aos sete

    dias de idade e 37 kg/m3 para as idades de 28 dias e 400 dias. Se a exigncia

    fosse 700 Joules (Classe B) ento os consumos de fibra seriam 44 kg/m3, para

    a idade de sete dias e no se atenderia para maiores idades.

    O aumento no teor de fibras requerido para o atendimento do requisito

    de energia absorvida no ensaio de puno de placas com a idade explicado

    pela tendncia de fragilizao. Esta fragilizao ocorre porque o concreto

    projetado apresenta um aumento da resistncia da matriz, o que gera ruptura

    das fibras quando utilizadas em baixos teores de fibras (item 2.3.4). Se o

    consumo de fibras for maior pode haver o comportamento contrrio, de

    aumento da tenacidade com o aumento da resistncia da matriz, o que no foi

    o caso deste trabalho experimental. Para o caso especfico do concreto

    projetado aplicado ao revestimento de tneis, isto tem uma particular

    importncia, conforme o discutido no prximo captulo.

    importante ressaltar o fato que o comportamento do concreto

    projetado pode ser ento parametrizado por curvas de dosagem onde se pode

    determinar um teor timo para o atendimento dos requisitos de desempenho

    especificados. A forma de medida da tenacidade no afeta esta possibilidade.

    Como aqui demonstrado, possvel a utilizao de correlaes entre a energia

    absorvida em placas com o teor de fibra. No entanto, no estudo experimental

    de Figueiredo e Helene (1996c) foi demonstrada tambm a possibilidade de

    correlacionar a tenacidade medida em prismas com o teor de fibras, como se

    pode observar nos grficos da Figura 4.21. Estes resultados foram obtidos de

    placas moldadas durante a execuo do revestimento secundrio do Tnel

    Airton Senna utilizando um equipamento de projeo Aliva DUPLO 285

    (FIGUEIREDO; HELENE, 1996c), com brao mecnico. As fibras utilizadas

    foram as mesmas descritas na Tabela 2.7. Para as correlaes foi utilizada a

  • 126

    mesma equao (22) dos estudos anteriores e os resultados obtidos pelo

    mtodo dos mnimos quadrados se encontram apresentados na Tabela 4.13.

    Figura 4.21 Correlaes obtidas entre o fator de tenacidade JSCE-SF4 (1984) e o

    consumo de fibras de ao para o concreto projetado via mida (adaptado de Figueiredo e Helene, 1996c).

    Tabela 4.13 Resultados obtidos com a regresso linear pelo mtodo dos mnimos quadrados correlacionando o fator de tenacidade JSCE SF4 (1984) e o consumo de

    fibras utilizando a equao 22 (Figueiredo e Helene, 1996c).

    Fibra Constante A

    Constante B

    Coeficiente de correlao r2

    F1 14,55 32,71 0,990

    F2 7,77 9,55 0,990

    F4 10,36 35,72 0,969

    Apesar dos bons resultados em termos de coeficiente de correlao,

    observa-se que, no caso deste estudo experimental, a fibra de maior fator de

    forma F2 s apresenta melhor desempenho para os menores teores. Isto

    ocorre em funo de um prejuzo proporcionado por esta fibra matriz das

    placas moldadas com os maiores teores. Isto pode ser observado pelos

    resultados apresentados na Tabela 4.14, onde fica claro que apenas os

    maiores teores da fibra F2 apresentaram resistncia abaixo dos 20 MPa. Como

    uma fibra de alto fator de forma, houve uma grande perda de fluidez aps a

    sua mistura no caminho betoneira, cuja correo com a utilizao de um

    aditivo plastificante para recompor o abatimento no foi suficiente. Com esta

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    5

    0 20 40 60 80 100

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    F1

    F2

    F4

  • 127

    perda de fluidez houve uma perda de velocidade de projeo, o que gerou

    menor energia de compactao e maior teor de aditivos aceleradores (o

    equipamento no possua ajuste automtico da bomba de aditivo). Isto

    prejudicou muito a qualidade da matriz e, por conseguinte, a tenacidade do

    material, dado que uma fibra de alta resistncia (item 2.3.3).

    Tabela 4.14 Resultados obtidos para a resistncia compresso dos concretos

    utilizados no estudo experimental de Figueiredo e Helene (1996c).

    Consumo de fibra (kg/m3)

    Fibra

    F1 F2 F4

    20 28,2 33,0 27,2

    40 31,4 24,9 28,3

    60 37,1 18,4 29,7

    80 35,9 18,6 29,1

    Este fato comprova que h a necessidade de desenvolvimento de

    metodologia de avaliao reolgica do material para melhor parametrizao da

    trabalhabilidade do concreto projetado via mida com fibras. O abatimento de

    tronco de cone no adequado pelo fato de que as taxas de cisalhamento

    impostas ao material durante o processo de projeo so muito mais elevadas

    do que aquelas associadas execuo do ensaio de abatimento de tronco de

    cone. Ou seja, no h como realizar um bom estudo de dosagem sem a

    garantia de uniformidade nas condies de trabalhabilidade.

    Um importante aspecto a ser destacado a maior complexidade do

    processo de dosagem dos concretos cujas propriedades so fortemente

    afetadas pelo processo de produo. Este o caso do concreto projetado,

    cujas propriedades mecnicas so fortemente afetadas pelo processo de

    projeo (FIGUEIREDO, 1992). O mesmo ocorre para o caso dos tubos de

    concreto, cujo nvel de compacidade depende da energia de compactao

    conferida pelo equipamento (Captulo 6). Assim, os procedimentos de dosagem

    destes concretos acabam demandando hoje a implantao de todo o sistema

    de produo para produzir os concretos que sero utilizados no referido

    estudo. Esta complexidade no ocorre para os concretos plsticos que podem

    ser mais facilmente reproduzidos em laboratrio. Esta mais uma razo para

    se investir em pesquisas que abordem a anlise reolgica destes concretos.

  • 128

    5 Concreto de revestimento de tneis

    A utilizao de concretos reforados com algum tipo de fibra em tneis

    algo consolidado no exterior e cada vez mais freqente no Brasil. Em algumas

    aplicaes especficas, como em barragens, o revestimento de tneis de

    desvio e aduo com concreto projetado feito com a utilizao de fibras de

    ao freqentemente, podendo-se dizer que a maioria, se no a totalidade das

    obras deste tipo utilizam esta tecnologia. Esta condio ocorreu a partir dos

    trabalhos do projeto de pesquisa EPUSP/CBPO-01 Concreto projetado para

    tneis (SILVA; PRUDNCIO; FIGUEIREDO, 1990; FIGUEIREDO, 1991), o

    qual foi seguido do projeto EPUSP/CBPO/HAREX-01 Estudo de aplicao e

    dosagem do concreto projetado com fibras de ao para tneis (FIGUEIREDO,

    HELENE, AGOPYAN, 1995) que foi desenvolvido na Escola Politcnica no

    perodo de 1989 a 1996. Este ltimo projeto de pesquisa deu o suporte

    necessrio para o desenvolvimento da tese do autor (FIGUEIREDO, 1997).

    Como conseqncia direta, houve o esforo das empresas envolvidas em dar

    incio s aplicaes prticas da tecnologia, o que de fato ocorreu na construo

    da Barragem de It, no Estado de Santa Catarina. Com isto, foi possvel o

    incio da implantao desta tecnologia em obras correntes brasileiras.

    Naturalmente, esta implantao s foi possvel devido ao fato do concreto

    projetado reforado com fibras possuir uma srie de vantagens para estas

    condies especficas de aplicao. No entanto, ainda podem ser apontados

    vrios claros tecnolgicos que precisam ser enfrentados, no s para

    otimizao do uso dos fibro-concretos em tneis, como tambm para a

    ratificao desta aplicao como uma tcnica plenamente fivel do ponto de

    vista da engenharia. Esta ratificao no advm por dvidas quanto

    viabilidade da tecnologia, mas da falta de embasamento tcnico de

    especificadores e aplicadores, que no utilizam fundamentos j bem

    estabelecidos para esta tcnica. O objetivo deste captulo justamente a

    discusso deste cenrio, especialmente no que se refere aos resultados de

    pesquisa j consolidados que ainda no foram transferidos de maneira

    satisfatria para a indstria da construo civil deste setor especfico.

  • 129

    5.1 Concreto com fibras para anis segmentados

    A quantidade de tneis que vm sendo construdos com tuneladora, pelo

    denominado mtodo TBM de execuo de tneis vem aumentando

    progressivamente nos ltimos anos. Esta tendncia vem pouco a pouco

    chegando ao cenrio das obras brasileiras como prova a construo da Linha 4

    Amarela do Metr de So Paulo, finalizada recentemente, e a obra do

    Gasoduto Caragatatuba-Taubat, hoje em construo. Acredita-se que haver

    um incremento desta tendncia nos prximos anos dada a grande necessidade

    de obras de infra-estrutura que o pas apresenta. Este sistema construtivo

    mecanizado possibilita uma grande velocidade de execuo das obras que,

    facilmente, ultrapassam os 10 m lineares construdos por dia. Com isto, h uma

    grande demanda de produtividade de anis segmentados que possa suprir as

    necessidades de produo da frente de escavao. Isto ocorre de maneira

    cada vez mais intensa devido ao desenvolvimento tecnolgico que vem sendo

    aportado s mquinas de escavao. Neste sentido, a utilizao das fibras

    como reforo destes anis segmentados acaba apresentando uma grande

    vantagem: a facilitao das condies de produo.

    Numa condio de produo convencional, os anis segmentados so

    produzidos numa fbrica de pr-moldados num sistema de ciclo fechado. Neste

    ciclo, h um conjunto de frmas desenhadas para formar o conjunto de

    segmentos que compem cada anel. Estas frmas so montadas em srie

    numa linha contnua de produo, como a exibida na Figura 5.1. Como em

    qualquer fbrica de pr-moldados de concreto, para se garantir a moldagem

    adequada da srie contnua de segmentos necessria a instalao de uma

    pequena usina de concreto.

    Quando a opo de reforo adotada para o concreto o uso da fibra e o

    volume de material grande, recomendvel o uso de alimentadores

    contnuos como o apresentado na Figura 5.2. Este alimentador supre o

    misturador de fibras como se fosse agregado, atravs de uma esteira, o que

    gera uma grande simplicidade e velocidade de produo do compsito. Se, por

    outro lado, for utilizado um sistema convencional, ser necessrio montar todo

    um ptio de montagem das armaduras. Alm de toda a mo-de-obra e

    equipamento necessrio, este ptio de montagem de armaduras gera uma

  • 130

    necessidade de rea muito grande para a fbrica de pr-moldados. Tudo isto

    acaba por complicar o processo de produo dos segmentos, especialmente se

    a fbrica de pr-moldados for instalada num grande centro como a cidade de

    So Paulo, to carente de obras do gnero.

    Figura 5.1 Linha de montagem das frmas metlicas destinadas produo dos anis segmentados da obra da Linha 4 Amarela do Metr de So Paulo (Faria, 2008a).

    Figura 5.2 Sistema de alimentao contnua de fibras para o misturador que produzir o concreto destinado moldagem dos anis segmentados da obra da Linha

    4 Amarela do Metr de So Paulo (Faria, 2008b).

    Outra grande vantagem do uso de fibra a reduo do risco de quebras

    de bordas dos segmentos, como o problema ilustrado na Figura 5.3. Estes

    danos so mais freqentes no sistema de reforo convencional devido ao fato

  • 131

    do cobrimento da armadura ser uma rea de comportamento tipicamente frgil,

    sem reforo, e particularmente sujeita a impactos durante o transporte e

    manuseio das peas. Alm disso, a combinao do cobrimento mnimo exigido

    (como instrumento de garantia da vida til da pea) em conjunto com os

    esforos de cravao no ortogonais face do segmento a principal causa

    do surgimento de lascamentos (TELLES; FIGUEIREDO, 2006).

    Figura 5.3 Exemplo de dano superficial de segmento produzido com reforo convencional (Figueiredo, 2009).

    5.1.1 Exigncias de desempenho

    Os anis segmentados so solicitados a elevadas cargas durante sua

    aplicao, dado que o equipamento TBM utiliza dos anis j instalados para o

    apoio dos macacos que garantem a propulso de sua cabea de escavao

    contra o macio. Alm disso, tm que apresentar elevada resistncia inicial,

    para se garantir uma rpida desforma do componente, onde os esforos

    atuantes podem ser crticos, devido ainda baixa resistncia da matriz. Neste

    caso, alm da elevada resistncia inicial, pode-se associar a sistemas

    especiais de saque das peas que evitem concentrao de esforos. Um

    sistema do tipo ventosa foi utilizado para a remoo dos segmentos na obra do

    prolongamento do Eurotnel em Londres (Figura 5.4). Finalmente, esses

    componentes so utilizados em obras de infra-estrutura que exigem elevada

    durabilidade para a obra, ou seja, estes componentes devem apresentar uma

    vida til superior a 100 anos. Neste sentido, conveniente lembrar que h uma

    forte exigncia de desempenho desses concretos com relao resistncia ao

  • 132

    lascamento explosivo durante incndios (FIGUEIREDO, TANESI, NINCE,

    2002). Assim, normalmente utiliza-se uma pequena quantidade de micro-fibras

    de polipropileno, seja qual for o tipo de reforo principal do componente.

    Pequenas quantidades j so suficientes para reduzir outros danos como

    elevada fissurao em concretos submetidos a temperaturas de at 600C

    (NINCE et al. 2003b). No entanto, deve-se salientar que concretos de maior

    resistncia e com maior nvel de saturao so mais susceptveis ao

    lascamento explosivo (NINCE, 2007).

    Figura 5.4 Sistema do tipo ventosa utilizado para a remoo dos segmentos das frmas utilizado na produo dos anis segmentados da obra do prolongamento do

    Eurotnel em Londres (Figueiredo, 2003b).

    O dimensionamento do revestimento do tnel em anis segmentados

    normalmente realizado por escritrios de projeto que utilizam modelos

    particulares. Isto prtica recorrente a nvel mundial pelo fato de no haver

    modelos pblicos de dimensionamento especficos para este tipo de obra.

    Assim, para garantir a confiabilidade da obra, bem como a retro-alimentao do

    processo de dimensionamento, recorre-se realizao de ensaios em corpos-

    de-prova de grandes dimenses de modo a se obter uma homologao do

    material. Esta prtica j vem sendo explorada no Brasil, inclusive em trabalhos

    acadmicos (FERNANDES, 2005), onde o principal objetivo demonstrar que

    o CRF capaz de atender aos requisitos especificados para os segmentos de

    anis. No entanto, se por um lado estes ensaios poderiam comprovar que

  • 133

    determinado segmento atendia as especificaes e cargas previstas em

    projeto, por outro no era vivel de utilizao para o controle corriqueiro da

    obra. Assim, este tipo de anlise s se viabilizaria se ocorresse em paralelo

    com estudos em corpos-de-prova de pequenas dimenses para determinao

    de propriedades como resistncia compresso, resistncia trao na flexo

    e tenacidade.

    Como exemplo, pode-se citar novamente o caso da Linha 4 do Metr de

    So Paulo onde, no projeto bsico, previa-se a execuo do anel com

    armadura convencional (85 kg/m3), espessura de 30 cm e a resistncia

    caracterstica do concreto de 45 MPa (TELLES; FIGUEIREDO, 2006). Para a

    viabilizao do uso das fibras, foi necessria a realizao de ensaios de

    verificao da capacidade resistente flexo em peas de trs metros de

    comprimento (Figura 5.5) e a capacidade de resistncia ao esmagamento e

    ruptura compresso de dois segmentos pressionados um contra o outro

    (Figura 5.6) (KING et al. 2003). Este ltimo ensaio procurava reproduzir a

    condio de maior solicitao das peas que ocorre justamente durante a

    execuo da obra, quando as sapatas da tuneladora se apiam na borda do

    ltimo anel instalado para poder avanar. O primeiro ensaio, de flexo de

    prismas de grandes dimenses, procurava avaliar o comportamento da pea

    como um todo, principalmente no que se refere ao trabalho da fibra de ao

    como reforo. Para a obra em questo, estes ensaios foram realizados nos

    laboratrios da Unicamp em Campinas.

    Figura 5.5 Ensaio de flexo de primas de trs metros de vo para avaliao do trabalho da fibra no reforo do concreto destinado produo de anis segmentados

    para o revestimento de tneis com tuneladora (Halcrow, 2004).

    Aplicao de carga Aplicao de carga

    Comprimento 300mm (L)

    L / 3 L / 3 L / 3

    50mm

    30mm

    100mm Typ.

    Pinos de referncia para

    medida de deformao

  • 134

    Figura 5.6 Ensaio de compresso topo a topo de prismas para avaliao do concreto

    destinado produo de anis segmentados para revestimento de tneis com tuneladora (Mike King, 2003).

    5.1.2 Parmetros de dosagem e controle

    Naturalmente, antes da execuo das peas de grandes dimenses

    deve haver um estudo de dosagem do material para selecionar o compsito

    que ser analisado. Durante os procedimentos de dosagem deve-se considerar

    uma resistncia mdia de dosagem maior, pelo fato de se utilizar cura trmica

    (Figura 5.7) para acelerar o ganho de resistncia inicial para possibilitar a

    deforma com menos de 24 horas. Para atingir este desempenho, pode-se

    utilizar o mtodo de dosagem de concretos plsticos reforados com fibras

    (item 4.1). Para a execuo das peas de maiores dimenses realizou-se ento

    um estudo de dosagem do material em ensaios regulares, para verificar os

    requisitos bsicos da especificao do material concernentes resistncia

    compresso, resistncia trao e tenacidade (TELLES; FIGUEIREDO, 2006).

    Nesta avaliao foram produzidos dois concretos com o mesmo trao utilizando

    os materiais constantes da Tabela 5.1. Variou-se apenas o teor de fibra em

    cada um deles. O teor de fibra de polipropileno foi mantido constante (1 kg/m3)

    tendo sido adotado o teor mnimo recomendado para esta aplicao. Os

    concretos so apresentados na Tabela 5.1 segundo os materiais bsicos

    empregados. Alm da dosagem para o atendimento dos requisitos de 28 dias

    de idade, foi necessrio tambm avaliar a evoluo da resistncia com a idade,

    de modo a parametrizar as condies de desforma das peas produzidas com

  • 135

    este concreto. Na Figura 5.8 encontram-se apresentados os grficos obtidos

    para a evoluo da resistncia compresso com o tempo para cada cimento

    utilizado. Constata-se claramente que os concretos atingiram elevada

    resistncia inicial e tambm final. Com isto justificou-se a utilizao de fibras do

    tipo AI para este tipo de aplicao, devido sua maior resistncia mecnica e,

    por conseguinte, menor risco de fragilizao com o aumento da resistncia da

    matriz de concreto (item 2.3.4). O valor da resistncia final mdia da ordem de

    70 MPa era suficiente para a garantia do atendimento resistncia

    caracterstica, mesmo com a utilizao de cura trmica.

    Figura 5.7 Segmento de anel pr-moldado entrando em cmara de vapor para

    acelerao da cura na fbrica da obra do prolongamento do Eurotnel em Londres (Figueiredo, 2003c).

    Os concretos tambm foram avaliados segundo a tenacidade e a

    resistncia trao na flexo. A avaliao da tenacidade ocorreu segundo o

    mtodo proposto pela recomendao japonesa JSCE-SF4 em conjunto com a

    determinao da resistncia trao na flexo, pois a mesma foi determinada

    no mesmo ensaio. O valor inicial de tenacidade especificado pelo projetista foi

    de uma relao de tenacidade de 70%, medida segundo a antiga norma

    americana ASTM C1018 (1997). No entanto, foi proposto ao projetista a troca

    deste parmetro por um valor equivalente tenacidade medida pela norma

    JSCE-SF4 (1984), devido ao fato de a mesma ser a tradicionalmente

    empregada para o controle regular de tenacidade no Brasil (FIGUEIREDO;

  • 136

    MOURAD; CARVALHO, 2000). Para encontrar a relao de equivalncia entre

    a medida de tenacidade da ASTM e o fator de tenacidade medido segundo a

    JSCE-SF4, partiu-se da resistncia caracterstica trao na flexo exigida de

    3,1 MPa, o que corresponde a uma resistncia trao mdia de cerca de 4,3

    MPa. 70% deste valor corresponde a um fator de tenacidade da ordem de 3,0

    MPa, o que garantiria o atendimento desta exigncia.

    Tabela 5.1 Concretos utilizados neste plano experimental (Telles; Figueiredo, 2006).

    Material Concreto

    A30 A35 B35 B40

    Cimento CP V ARI Fornecedor A CP V ARI Fornecedor B

    Aditivo superplastificante Fornecedor C Fornecedor D

    Adies Metacaulim - Fornecedor E

    Slica ativa - Fornecedor F

    Areia 1 Areia rosa

    Areia 2 Areia artificial oriunda de britagem de rocha

    Pedrisco Grantico

    Brita 1 Grantica

    Fibra de ao Fornecedor G Fornecedor H

    Teor de fibra de ao 30kg/m3 35kg/m

    3 35kg/m

    3 40kg/m

    3

    Figura 5.8 Evoluo da resistncia compresso com a idade (Telles; Figueiredo,

    2006).

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 5 10 15 20 25 30

    Res

    ist

    nc

    ia

    co

    mp

    res

    s

    o (

    MP

    a)

    Idade (dias)

    G35 regresso G35 H35 regresso H35

  • 137

    Foram feitos ensaios em corpos-de-prova prismticos moldados sobre

    mesa vibratria seguindo as recomendaes prescritas pela norma JSCE-SF4.

    Devido variao na geometria das fibras foram utilizados dois teores de fibras

    de ao: 30 e 35 kg/m3 da fibra do fornecedor C e 35 e 40 kg/m3 do fornecedor

    D. Os ensaios de tenacidade foram realizados a 14 dias de idade para todos os

    teores e a 28 dias de idade para o teor de 35 kg/m3 para ambas as fibras.

    Estes resultados se encontram apresentados na Tabela 5.2. Constata-se

    claramente que o valor da tenacidade foi bem superior aos 3 MPa definidos em

    projeto. Pode-se afirmar at que o valor mdio de tenacidade ficou um pouco

    acima do valor da resistncia mdia trao exigida para a obra, para a

    maioria dos traos. Alm disso, houve tambm uma ntida superioridade da

    fibra C. Devido ao elevado nvel de erro do ensaio optou-se por escolher o

    maior teor (35 kg/m3) da fibra C. Vale ressaltar que uma obra de tneis do tipo

    TBM tem no seu perodo inicial de avano do tnel a sua condio mais crtica,

    pois est no incio do aprendizado da equipe de operao do equipamento.

    Nestes casos, muito prudente evitar que o concreto seja pr-qualificado

    atendendo de maneira justa aos requisites de projeto. Isto ocorre porque os

    riscos de sobrecargas e, portanto, danos aos primeiros anis lanados no incio

    da escavao muito grande. Assim, a partir desta anlise, foi possvel realizar

    a moldagem dos corpos-de-prova de grandes dimenses que acabaram por

    conduzir homologao dos anis segmentados da obra da Linha Amarela

    (Linha 4).

    Durante a realizao dos testes de grandes dimenses, os testes de

    pequenas dimenses deveriam ser repetidos. Com isto, uma vez aprovado o

    concreto atravs dos ensaios de homologao (grandes dimenses), havia

    tambm a parametrizao do material em ensaios de determinao de

    resistncia compresso e tenacidade em pequenas dimenses, de modo a

    permitir o controle corriqueiro de produo dos segmentos (FIGUEIREDO,

    2008b). Ou seja, os resultados obtidos neste perodo seriam os balizadores do

    controle da qualidade posterior. Assim, se consegue um nvel de segurana

    muito interessante para obra em termos de qualidade do material, dado que s

    iro para o tnel os segmentos j aprovados pelo sistema de controle da

    qualidade. Com isto, tem-se uma garantia da qualidade do material aplicado na

    obra, o que no acontece quando o concreto moldado in loco ou mesmo

  • 138

    quando aplicado por projeo. Seria muito interessante se diretrizes de

    dimensionamentos de tneis produzidos no sistema TBM fossem

    desenvolvidos para a normalizao, especialmente quando do emprego do

    CRF. Isto facilitaria o estabelecimento de modelos de controle especficos para

    este tipo de obra e diminuiria o grau de disperso de enfoques que se pode ter

    de uma obra para outra. Um dos estudos que devero ser desenvolvidos nesta

    rea o emprego de modelos de controle do tipo mdia mvel, ao invs dos

    estimadores propostos pela ABNT NBR 12655 (2006), os quais foram

    empregados nas obras de TBM brasileiras, sem serem as mais adequadas

    dado o sistema contnuo de produo.

    Tabela 5.2 Resultados obtidos para o fator de tenacidade na flexo (FT) determinado segundo a norma JSCE-SF4. (Telles; Figueiredo, 2006).

    Fornecedor

    Teor de

    fibra

    (kg/m3)

    Idade

    (dias)

    Fator de tenacidade (MPa) Coeficiente

    de variao

    (%) Valores individuais Mdia Desvio

    padro

    C 30 14 4,6 5,6 5,6 4,3 5,0 0,7 14,0

    C 35 14 5,8 4,6 4,1 5,4 5,0 0,8 16,0

    C 35 28 3,6 5,6 4,8 5,8 4,9 1,0 20,4

    D 35 14 3,6 3,4 4,5 4,4 4,0 0,5 12,5

    D 35 28 3,8 3,9 3,7 3,8 3,8 0,1 2,6

    D 40 14 4,5 3,8 5,8 5,1 4,8 0,9 18,8

    Aplicaes especficas, como o caso dos segmentos utilizados no

    revestimento de tneis produzidos com tuneladora, devem possuir controle

    especfico corriqueiro e a adoo de sistemas simplificados deve ser evitada.

    Isto por que sistemas simplificados s contribuiro para prejudicar a aplicao

    otimizada do material. Neste caso, a definio dos lotes deve respeitar as

    condies de produo dos segmentos, ou seja, qualquer alterao nas

    condies de produo dever representar uma alterao do lote a ser julgado,

    alm do respeito ao volume mximo de concreto a ser julgado para a

    aprovao do lote (FIGUEIREDO, 2008b).

  • 139

    5.2 Concreto projetado com fibras para tneis

    O mtodo mais freqentemente utilizado para a execuo de tneis no

    Brasil o NATM (New Austrian Tunnelling Method) onde o concreto projetado

    um elemento fundamental (CELESTINO, 1991; ATTEWELL, 1995). Isto ocorre

    em boa medida em funo de ser a prtica construtiva que foi implantada no

    pas a mais tempo, tendo sido largamente empregada em obras marco como

    foi a Rodovia dos Imigrantes (FIASCO NETO, 1976). O concreto projetado

    reforado com fibras de ao um dos desenvolvimentos alcanados mais

    recentemente para a execuo do revestimento de tneis. Ele apresenta uma

    srie de vantagens quando comparado ao reforo convencional. Isto ocorre

    porque o uso da fibra altera o sistema tradicional de escavao e execuo do

    revestimento dos tneis construdos por este mtodo. Simplificadamente, as

    etapas da execuo pelo mtodo NATM sem fibras so as seguintes:

    a) A escavao: Nesta etapa pode-se utilizar explosivos para abrir a frente

    de escavao quando esta for em rocha. Quando a execuo dos tneis

    ocorre em solos, o que freqente no Brasil, no se utiliza o corte da

    frente por meio de explosivos, mas se exige um elevado desempenho do

    concreto com relao ao desenvolvimento resistncias iniciais. Isto

    ocorre devido ao baixo Stand Up Time do macio. O avano mdio por

    ciclo de escavao dificilmente ultrapassa um metro e exige uma grande

    velocidade de aplicao do revestimento para garantia da segurana da

    frente de escavao.

    b) Locao das cambotas: Atualmente as cambotas so compostas por

    uma armadura treliada em arco que possui o formato da parte superior

    do tnel. O uso da cambota creditado necessidade de suporte

    imediato e o mesmo acaba atuando como gabarito para a execuo do

    tnel. No entanto, pelas dificuldades de escavao, ela no permanece

    em contato direto com o solo, no sendo carregada at o momento em

    que o concreto projetado aplicado e passe a ganhar resistncia

    mecnica permitindo a transferncia de tenses na interao

    solo/estrutura.

    c) Aplicao do revestimento primrio de concreto projetado: A aplicao

    de uma primeira camada de concreto projetado feita entre as duas

  • 140

    ltimas cambotas instaladas. Com isto h, necessariamente uma

    segmentao do tnel, formando uma junta fria exatamente sobre a

    cambota que estar particularmente sujeita ao ataque dos agentes

    agressivos que possam existir no macio.

    d) Colocao da tela soldada: Antes da aplicao da segunda camada de

    concreto projetado do revestimento primrio, fixa-se uma tela de ao na

    superfcie da primeira. Tal procedimento demorado e aumenta

    bastante o tempo de ciclo de escavao. Esta tela, bem como as

    cambotas, compe a armadura do revestimento primrio do tnel.

    e) Execuo do invert: o avano do tnel normalmente feito construdo-se

    apenas a sua parte superior, o fechamento das cargas ao redor da

    estrutura acaba sendo feito aproveitando-se a capacidade resistente do

    macio da parte inferior do tnel. Assim, necessrio fechar a

    estrutura executando-se a parte inferior do revestimento do tnel

    chamada de invert. Para isto necessrio realizar uma segunda

    escavao, rebaixando o perfil do tnel at a geometria de escavao

    que acomode o invert. Isto ocorre a alguns metros da frente de

    escavao e esta distancia ir depender, naturalmente, da capacidade

    de suporte do macio.

    f) Projeo da segunda camada de concreto projetado: Uma vez fechada a

    estrutura do tnel com a finalizao do revestimento primrio, executa-

    se uma segunda camada de revestimento, denominada revestimento

    secundrio. Nesta situao freqente a instalao de uma nova

    camada de tela metlica para posterior projeo do concreto.

    Este mtodo foi desenvolvido graas s concepes estabelecidas por

    RABCEWICZ (1964a, 1964b, 1965), e sua principal caracterstica de

    aproveitar a capacidade portante do macio. Assim, permite-se certo nvel de

    deslocamento do macio, e o nvel de carregamento a que estar submetido o

    revestimento ser menor que o originalmente existente na regio de escavao

    e dependente do nvel de deformao do macio, conforme o apresentado na

    Figura 5.9 (MELBYE, 1994). O nvel de tenso a que estar submetido o

    revestimento depende da sua velocidade de ganho de resistncia e do

    momento em que o mesmo aplicado. No caso da utilizao de um concreto

    simples, se houver ruptura do concreto pelo excesso de deslocamento ou pelo

  • 141

    elevado nvel de carregamento, o tnel perde sua estabilidade. Quando da

    utilizao de um reforo, pode haver uma re-acomodao de esforos que

    levam o tnel a estabilizar num nvel de tenso mais baixo.

    Figura 5.9 Diferentes tipos de reao do revestimento do tnel e sua interao com o macio (Adaptado de Rabcewicz, 1964a, 1964b, 1965).

    Vale ressaltar que o comportamento esperado para o concreto projetado

    reforado com fibras de ao o de strain-softening. Isto ocorre pelo fato de se

    esperar uma reduo das tenses com a acomodao do macio. Neste

    sentido, o critrio estabelecido pela EFNARC (1996) para a quantificao da

    tenacidade do concreto projetado reforado com fibras muito interessante,

    pois acaba por definir nveis de strain-softening que o projetista pode selecionar

    como o mais adequado a cada macio. O fundamental a definio de

    desempenho e evitar que haja a imprudncia de apenas definir um consumo de

    fibras por metro cbico de concreto. Este assunto est mais bem discutido no

    item 5.2.3.

  • 142

    5.2.1 Vantagens do uso da fibra

    O uso de fibras no concreto projetado destinado execuo do

    revestimento de tneis traz algumas das vantagens especficas:

    a) Uma das maiores vantagens do concreto projetado reforado com fibras

    de ao aplicado em tneis o fato do mesmo poder ser aplicado

    imediatamente aps a escavao. Assim, o risco de acidentes por

    desprendimento de parte do macio, comum em solos de argila dura

    fraturada como ocorre na regio do municpio de So Paulo, reduzido.

    Para que isto seja realidade, fundamental que o compsito apresente

    um bom nvel de tenacidade j nas primeiras idades, quando o macio

    est se estabilizando simultaneamente com o ganho de capacidade

    resistente do concreto. Este assunto est mais bem discutido no item

    5.2.2.

    b) A velocidade de execuo do tnel aumentada pela eliminao da fase

    de instalao da tela metlica e at da cambota quando possvel. No

    sistema tradicional, o ciclo completo de escavao de um tnel de 50 m2

    de rea de seo transversal demanda mais de quatro horas. Com a

    utilizao de fibras isto pode ser reduzido a cerca de trs horas

    acelerando a execuo da estrutura e economizando em mo-de-obra,

    equipamento e todos os demais custos associados a uma obra contnua

    como esta. No entanto, este procedimento ir acarretar uma maior

    exigncia quanto resistncia inicial como demonstrou CELESTINO

    (1996) e maiores riscos de ruptura do revestimento. Assim, um

    revestimento primrio em concreto projetado com fibras de ao que

    apresenta maior capacidade de deformao para permitir a estabilizao

    da estrutura num nvel menor de tenso, mostra-se compatvel com as

    condies tpicas de um tnel executado pelo mtodo NATM (Figura

    5.9).

    c) Normalmente tem-se uma grande fissurao associada ao revestimento

    primrio de concreto projetado que deve acomodar as grandes

    deformaes iniciais do macio recm escavado (ARMELIN et al. 1994).

    O uso das fibras de ao ir contribuir para o controle de propagao

  • 143

    destas fissuras e, com, isto pode-se diminuir a permeabilidade do

    revestimento (ARMELIN et al. 1994).

    d) A vida til do revestimento do tnel pode ser ampliada com a utilizao

    das fibras devido reduo da fissurao, que o caminho preferencial

    de entrada de agentes agressivos no tnel, alm do fato da fibra ser um

    elemento descontnuo e muito menos sujeito corroso eletroltica do

    que as barras contnuas das telas ou cambotas.

    e) Uma reduo da reflexo pode ser conseguida com a eliminao da tela

    e, conseqentemente da sua vibrao e do possvel efeito sombra que

    pode ocorrer durante a projeo com prejuzo para a aderncia entre

    concreto e tela metlica (FIGUEIREDO, 1992), alm da eliminao de

    irregularidades, como as cambotas. Alm disso, se o sistema de

    projeo utilizado for o de via seca, como aconteceu no revestimento

    primrio do Tnel Airton Senna em So Paulo, pode-se conseguir uma

    reduo ainda maior da reflexo, pela possibilidade de projetar o

    concreto com um nvel maior de umidificao sem a ocorrncia de

    desplacamentos. Isto foi medido na referida obra atravs do ensaio de

    determinao da reflexo por medida direta (ABNT NBR 13317, 1995).

    O trao do concreto utilizado foi 1:2,16:1,73 com cerca de 435 kg de

    cimento por metro cbico de concreto. Obteve-se, uma sensvel reduo

    no valor da reflexo com o aumento do consumo de fibra. Tal

    constatao importante pelo fato de se verificar o desempenho do

    material em condies de campo e atravs de uma medida muito mais

    precisa. O nvel de reflexo de 14,9% obtido para o consumo de fibras

    de 80 kg/m3 semelhante aos valores normalmente obtidos com a via

    mida. O valor de 17% obtido para o consumo de 20 kg/m3 foi

    desconsiderado na regresso devido ao fato de ter sido o primeiro a ser

    determinado e demorou-se muito tempo para recolher o material da

    reflexo. Com isto, ocorreu a pega devido presena do aditivo

    acelerador e uma parte do material, simplesmente no pode ser

    coletada. Foi ento obtida a equao (16) por regresso pelo mtodo

    dos mnimos quadrados, a qual se encontra apresentada na Figura 5.10,

    em conjunto com os resultados experimentais. Vale ressaltar o fato que

    a diminuio da reflexo, alm de diminuir a quantidade de perdas,

  • 144

    aumenta tambm a velocidade de execuo da obra, por diminuir a

    etapa de projeo do concreto, o que configura um ganho duplo para a

    obra.

    REFLEXO = 21,7 - 0,08CF, com r2 = 0,996

    Onde, REFLEXO = ndice de reflexo do concreto projetado via seca determinada por medio direta (%), CF = Consumo de fibra (kg/m3).

    Figura 5.10 Correlao entre o consumo de fibra e o ndice de reflexo (Figueiredo, 1997).

    5.2.2 A evoluo da tenacidade nas primeiras idades

    O Brasil se destaca pelo fato de construir vrios de seus tneis NATM

    em solos argilosos e argilo-arenosos. Nestas condies, as exigncias quanto

    ao comportamento nas primeiras idades so normalmente grandes. Desta

    forma as questes mais freqentes recaem sobre o comportamento do material

    nas primeiras idades. Assim, no estudo de Figueiredo e Helene (1996a)

    procurou-se avaliar o comportamento mecnico do material desde as primeiras

    horas aps a projeo. Apenas um trao foi analisado (1:2,82:1,58 -

    cimento:areia:pedrisco). Foi utilizado um aditivo acelerador de pega, base de

    aluminato de potssio, para procurar atender as elevadas exigncias de

    resistncia nas primeiras horas, tpicas do concreto projetado para o

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 20 40 60 80

    nd

    ice

    de r

    efl

    ex

    o

    (%

    )

    Consumo de fibra (kg/m3)

  • 145

    revestimento primrio. Foram empregados dois teores da fibra F1 (Tabela 2.7),

    a saber: 40 kg/m3 e 60 kg/m3.

    Para cada consumo de fibra foram moldadas quatro placas de onde se

    extraram prismas para a determinao da tenacidade e resistncia

    compresso. A resistncia inicial foi determinada atravs dos penetrmetros de

    profundidade constante e de energia constante at a idade de 10 horas

    (FIGUEIREDO, 1997). Quando o concreto projetado atingiu a idade de 5 horas

    e resistncia compatvel, uma placa foi removida para o corte dos corpos-de-

    prova prismticos (10x10x40)cm3. Estes corpos-de-prova foram submetidos

    aos ensaios de trao na flexo com deformao controlada uma hora mais

    tarde. As extremidades dos corpos-de-prova foram submetidas ao ensaio de

    compresso direta (FIGUEIREDO, 1997) e, concomitantemente, a placa foi

    submetida ao ensaio com o penetrmetro de profundidade constante. Este

    ensaio foi conduzido at a idade de 10 horas e os resultados se encontram

    apresentados na Figura 5.11. Os valores obtidos para a resistncia

    compresso atravs do uso de penetrmetro de energia constante e por

    ensaios de compresso direta resultaram muito prximos. Alm disso,

    caracterizaram o comportamento do concreto projetado como de alta

    resistncia inicial, tpico para o revestimento primrio de tneis, atingindo

    resistncia de cerca de 10 MPa a 10 horas de idade.

    Foram feitas correlaes tambm com as resistncias obtidas em

    corpos-de-prova com a idade do concreto. A correlao entre a resistncia

    mdia compresso, determinada nos extremos dos prismas e a idade do

    concreto projetado reforado com fibras de ao foi estudada pelo mtodo dos

    mnimos quadrados e a expresso matemtica usada foi a seguinte:

    (25)

    Onde:

    fc = resistncia compresso (MPa) A e B = constantes t = tempo (dias)

  • 146

    Figura 5.11 Resistncia compresso do concreto projetado reforado com fibras de

    ao at 10 horas (Figueiredo e Helene, 1996).

    A constantes obtidas e os coeficientes de correlao se encontram

    apresentados na Tabela 5.3. Estas correlaes em conjunto com os resultados

    experimentais podem ser observadas na Figura 5.12. As constantes e os

    coeficientes de regresso das expresses obtidas pelo mtodo dos mnimos

    quadrados para a correlao entre a resistncia trao na flexo e a idade do

    concreto tambm esto apresentadas na Tabela 5.3. Estas correlaes podem

    ser observadas na Figura 5.13. As pequenas diferenas entre as duas curvas

    podem ter sido causadas pelo fato das duas sries de placas terem sido

    moldadas em dias diferentes. Pequenas diferenas nas condies ambientais,

    como a temperatura, podem ter causado estas mudanas. O mesmo enfoque

    foi utilizado para o mdulo de ruptura.

    Os resultados obtidos para os ndices de tenacidade (ASTM C1018,

    1997) ao longo do tempo se encontram apresentados na Figura 5.14, enquanto

    os relacionados com o fator de tenacidade esto na Figura 5.15. Os ndices de

    tenacidade obtidos para o consumo de fibra de 40 kg/m3 mostraram uma

    diminuio constante ao longo do tempo. Por outro lado, o consumo de 60

    kg/m3 mostrou um comportamento diferente: os ndices de tenacidade

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 5 10 15

    Re

    sis

    tn

    cia

    c

    om

    pre

    ss

    o

    (M

    pa

    )

    Idade do concreto (horas)

    Penet (40 kg/m3)

    cp (40 kg/m3)

    Penet (60 kg/m3)

    cp (60 kg/m3)

  • 147

    aumentaram at um dia de idade quando passaram a diminuir

    progressivamente. Um comportamento similar foi apresentado para os valores

    de fator de tenacidade (JSCE-SF4, 1984) para o consumo de fibra de 40 kg/m3.

    Finalmente, o fator de tenacidade apresentou um crescimento com a idade

    para o consumo de fibra de 60 kg/m3.

    Tabela 5.3: Evoluo da resistncia medida em prismas com a idade do concreto

    projetado reforado com fibras de ao (Figueiredo e Helene, 1996).

    Figura 5.12 Correlao da evoluo da resistncia compresso com a idade

    (Figueiredo; Helene, 1996).

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0 5 10 15 20 25 30

    Res

    ist

    nc

    ia

    co

    mp

    res

    s

    o (

    MP

    a)

    Idade do concreto (dias)

    60 kg/m3

    40 kg/m3

    Propriedade Consumo de fibra (kg/m3)

    Constante A Constante B r2

    Resistncia compresso

    40 41,8 2,69 0,923

    60 45,0 2,51 0,977

    Mdulo de ruptura

    40 8,7 2,7 0,929

    60 9,7 2,2 0,956

  • 148

    Figura 5.13 Correlao da evoluo do mdulo de ruptura com a idade (Figueiredo;

    Helene, 1996).

    Figura 5.14 Resultados obtidos para o ndice de tenacidade I10 (ASTM C1018,

    1997) ao longo da evoluo da idade do concreto projetado (adaptado de Figueiredo e Helene, 1996).

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 5 10 15 20 25 30

    Res

    ist

    nc

    ia

    tra

    o n

    a f

    lex

    o

    (M

    Pa

    )

    Idade do concreto (dias)

    60 kg/m3

    40 kg/m3

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0,1 1 10 100

    nd

    ice

    de t

    en

    ac

    ida

    de

    Idade do concreto (dias)

    I10 (40 kg/m3)

    I10 (60 kg/m3)

  • 149

    Figura 5.15 Resultados obtidos para o fator de tenacidade (JSCE-SF4, 1984) ao

    longo da evoluo da idade do concreto projetado (adaptado de Figueiredo e Helene, 1996).

    A reduo do ndice de tenacidade para o menor consumo de fibra est

    associada s diferentes taxas de crescimento da resistncia da matriz e da

    capacidade resistente ps-fissurao do compsito. Ou seja, h uma tendncia

    fragilizao do comportamento do material com o aumento da resistncia da

    matriz, dado que no h fibras suficientes para suportar a transferncia de

    carga da matriz sem rupturas. Isto fica cabalmente demonstrado pela reduo

    do fator de tenacidade aps um dia de idade, o que demonstra o processo de

    fragilizao do material com o aumento da resistncia da matriz. Ento, como

    os ndices de tenacidade so obtidos pela diviso da rea sob a curva at um

    determinado deslocamento pela rea obtida at o ponto da primeira fissura, o

    resultado da diviso cai necessariamente, indicando um contnuo afastamento

    do comportamento elasto-plstico perfeito. Em outras palavras, o concreto

    projetado com um baixo teor de fibras (40 kg/m3) apresentar um

    comportamento mais prximo do elasto-plstico perfeito quanto menor for a

    resistncia mecnica da matriz ou a sua idade.

    No caso do maior consumo (60 kg/m3), os ndices ainda crescem at um

    dia de idade, sendo muito semelhante ao menor nas primeiras horas. Enquanto

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    0,1 1 10 100

    Fato

    r d

    e t

    en

    ac

    ida

    de (

    MP

    a)

    Idade do concreto (dias)

    FT (40 kg/m3)

    FT (60 kg/m3)

  • 150

    isso, o fator de tenacidade cresce continuamente at os 28 dias de idade. Este

    crescimento foi produzido por uma melhor aderncia entre a fibra e a matriz

    obtida ao longo do tempo, originado pelo ganho de resistncia mecnica da

    matriz. Com isto, a capacidade resistente da fibra aps a fissurao da matriz

    pode ser mobilizada. Como a fibra estava num maior volume, o nvel de tenso

    transferido para cada fibra no momento da ruptura foi menor, evitando a ruptura

    ou o escorregamento da mesma, o que acabou por aumentar o nvel de

    energia consumida no trecho ps-fissurao do grfico. Assim, h uma certa

    aproximao do comportamento elasto-plstico perfeito at um dia de idade.

    No entanto, este ganho no perdura a partir desta data sem, no entanto, haver

    uma reduo da tenacidade, ou seja, aumenta a energia consumida na ruptura

    do material que vai tendo seu comportamento afastado do elasto-plstico

    perfeito.

    Analisando este comportamento, fica claro o benefcio obtido da

    utilizao do concreto projetado reforado com fibras de ao no revestimento

    primrio dos tneis. Isto ocorre pela evidente ductilizao da matriz, o que

    contribui para um maior nvel de segurana da obra. Este aspecto foi

    determinante para a adoo desta tecnologia na obra da Hidreltrica de It.

    Nesta obra o macio se caracterizava por ser composto majoritariamente por

    basalto fraturado e tensionado, muito propenso apresentao do fenmeno

    do rock bursting, que a fratura espontnea e explosiva da rocha quando

    desconfinada. Quando da escavao do poo que iria abrigar a casa de

    mquinas (Figura 5.16) ocorriam desprendimentos de pedaos de rocha com

    grande velocidade. Para melhorar a condio de segurana da obra o macio

    foi revestido com concreto projetado reforado com fibras de ao, de modo a

    evitar o desprendimento dos pedaos de rocha. Nestas condies, a aplicao

    do concreto projetado ainda mais vantajosa, porque evita a execuo de uma

    rea muito grande e cara de frmas. Alm disso, a projeo produz uma

    camada de concreto que acompanha as irregularidades da rocha, evitando a

    utilizao de um volume excedente de material definindo pelo volume da frma

    e posicionamento da tela, conforme o esquematicamente apresentado na

    Figura 5.17.

  • 151

    Figura 5.16 Escavao da realizada durante a construo da barragem de It (SC) com a projeo de CRF para proteo contra o fenmeno do rock bursting (Figueiredo,

    1998).

    Figura 5.17 Revestimento de macio rochoso com maior volume de material empregado quando do uso de reforo convencional e/ou forma (A) e revestimento com

    projeo de CRF (B).

  • 152

    5.2.3 Controle do material

    Os tneis NATM, como aqueles executados por TBM, ou seja, no h

    modelos de dimensionamento pblicos para os mesmos. Com isto, no Brasil

    muito freqente a mera especificao do concreto projetado utilizando um teor

    mnimo de fibras. Ou seja, so estabelecidas a geometria da estrutura, a

    resistncia da matriz de concreto e o consumo de fibras de ao por metro

    cbico. Tal procedimento pode ser apontado como completamente inadequado.

    comparvel a dimensionar uma estrutura de concreto de um edifcio sem

    estabelecer o valor da resistncia caracterstica do concreto e controlar o

    mesmo pelo consumo de cimento por metro cbico.

    Como j foi bem comentado, sabe-se que a principal contribuio da

    fibra de ao aumentar a capacidade resistente ps-fissurao do concreto.

    Assim, os requisitos estabelecidos para o material estrutural concreto projetado

    devem atender a esta condio de avaliao, ou seja, deve-se especificar uma

    tenacidade mnima e o mtodo de ensaio a ser utilizado para tal determinao

    (FIGUEIREDO, 2005b). Como foi visto no Captulo 3, existem vrios mtodos

    para a determinao da tenacidade do concreto projetado reforado com fibras

    de ao, os quais podem ser divididos em duas famlias bsicas: os ensaios de

    placas e os ensaios com prismas.

    Os ensaios em placas de grandes dimenses foram concebidos

    inicialmente para possibilitar a comparao de desempenho entre concretos

    reforados com fibras e com telas metlicas (ROBINS, 1995). Ou seja, se um

    projetista estava acostumado a dimensionar o tnel NATM com um concreto

    projetado reforado com telas metlicas, continuaria a faz-lo da mesma forma

    e substituiria o reforo do material, tela por fibra, atravs da determinao da

    energia absorvida em placas (FIGUEIREDO, 1997). Seriam ensaiadas placas

    reforadas com telas convencionais e outras com diversos teores de fibra,

    adotando-se o teor que igualasse ou superasse a energia absorvida pelas

    placas reforadas com telas. Assim, este tipo de ensaio se qualificaria para a

    homologao do material, como os ensaios de grandes dimenses realizados

    para homologar os segmentos a serem empregados com tuneladoras

    (FIGUEIREDO, 2008b). Em paralelo seriam moldadas placas com concretos

    reforados com os mesmos teores de fibra. Dessas placas seriam extrados

  • 153

    prismas e a tenacidade obtida nestes corpos-de-prova serviria de referncia

    para o controle do material durante a execuo da obra. Neste caso, poderia-

    se utilizar o mtodo que o projetista julga como o mais adequado entre os

    disponveis.

    O principal fato a ser observado no processo de controle de qualidade

    do material garantir que haja ferramenta mnima para a verificao da

    adequao do material. Dada a importncia de qualquer obra de tnel, no

    concebvel que a mesma seja executada apoiada meramente em teores

    empricos. Pior do que isto, mesmo havendo mtodos para a determinao

    destes teores especificados (Captulo 3), nem mesmo este ensaio realizado

    em muitas obras. Ou seja, deve-se garantir que o concreto projetado reforado

    com fibras de ao seja especificado quanto a desempenho e que seu controle

    seja feito nestes termos como o apontado a seguir. Esta prtica gera srios

    riscos, principalmente para as novas tecnologias. Hoje freqente a mera

    substituio de fibras de ao por macro-fibras polimricas, sem que haja uma

    prvia avaliao de desempenho do material (FIGUEIREDO, 2010a). Isto

    ocorre em bases meramente comerciais em obras brasileiras, o que pode ser

    apontado como o maior equvoco ligado a esta tecnologia. Se prticas corretas

    de um plano de controle de qualidade fossem realizados isto seria muito mais

    facilmente evitado.

    Mais importante do que se dispor de ensaios prvios para qualificao

    do material a necessidade de que os requisitos de desempenho sejam

    especificados pelos projetistas. Os mesmos podem usar especificaes

    internacionais, como o da EFNARC (1996), que definem nveis de absoro de

    energia mnimos a ser apresentado no ensaio puno de placas pelo concreto

    projetado (Tabela 3.2). Este nvel mnimo pode ser o parmetro bsico de

    seleo do compsito que atender aos requisitos da obra. Os nveis

    diferenciados de energia especificados pela EFNARC (1996) podem ser

    associados demanda de capacidade resistente residual da estrutura, o que

    deve ser definido em projeto. Em conjunto com esta exigncia, deve-se prever

    a realizao dos estudos prvios na obra, antes do incio efetivo da execuo

    do tnel, conforme as recomendaes internacionais (EFNARC, 1996) e a

    prpria normalizao brasileira (ABNT NBR 14026, 1997). A norma brasileira

    impe que devem ser efetuados estudos prvios ao emprego do concreto

  • 154

    projetado visando determinar sua composio (estudos de dosagem), bem

    como verificar sua adequao s condies reais de aplicao. Para um

    material que depende do processo de aplicao, esta prtica fundamental

    sendo, todavia, ignorada na maioria dos casos. Sua execuo importante

    porque permite realizar os estudos de homologao e dosagem do material.

    Tambm possvel realizar a qualificao de mangoteiros

    (FIGUEIREDO; HELENE, 1996b), j que se tem norma disponibilizada para isto

    h anos com pouca ou nenhuma utilizao. Nestes estudos prvios, tambm

    se garantiria a realizao dos ensaios de tenacidade em prismas em conjunto

    com os ensaios de placa, o que permitiria parametrizar o valor a ser exigido no

    controle corriqueiro. Uma alternativa seria realizar a caracterizao bsica do

    material em termos de resistncia mecnica (compresso e trao na

    compresso diametral) e determinar o teor de fibra incorporado que garanta a

    tenacidade, o qual pode ser objeto do programa de controle de qualidade. Este

    teor poderia ser controlado no concreto projetado tanto no estado fresco como

    no estado endurecido, conforme discutido no item 3.4. Assim, teria-se o

    controle do valor de resistncia mecnica, massa especfica e absoro de

    gua, e o teor de fibra incorporado ao concreto endurecido. Esta seria uma

    alternativa simplificada de programa de controle da qualidade para obras de

    menor porte e responsabilidade. Para obras de maior responsabilidade,

    poderia-se utilizar os parmetros de definio de lotes adotados pela EFNARC

    (1996), adotando o tipo de controle normal ou rigoroso que se encontram

    apresentados na Tabela 5.4.

    Tabela 5.4 Freqncia da realizao dos ensaios segundo o rigor do nvel de

    controle da qualidade (EFNARC, 1996).

    Tipo de ensaio de controle Reduzido Normal Rigoroso

    Resistncia compresso 500 250 100

    Resistncia trao na flexo 500 250

    Tenacidade na flexo 1000 500

    Absoro de energia em placas 1000 500

    Aderncia 500 250

    Contedo incorporado de fibra 250 100

    Espessura da camada projetada 50 25 10

    Volume em m3 de concreto produzido entre testes

  • 155

    5.2.4 Controle da estrutura

    Espera-se que o uso da fibra contribua para a qualidade das estruturas

    enterradas atravs do controle da fissurao geral da mesma. Com este

    controle, obtm-se tambm uma diminuio da entrada de gua advinda do

    macio, restringe-se assim o acesso de outros agentes agressivos ao interior

    da estrutura, o que amplia a perspectiva de durabilidade da obra. Uma das

    principais preocupaes atuais dos administradores de obras enterradas a

    garantia de certo nvel de estanqueidade da estrutura e uma postura crtica da

    situao deve ser adotada. Isto porque, mesmo quando da utilizao de

    sistemas de impermeabilizao, no se pode ingnorar o papel do concreto

    projetado para a garantida da impermeabilizao do tnel, dado que ele o

    primeiro material a atuar neste sentido e o suporte bsico para o sistema de

    impermeabilizao (FIGUEIREDO, 2005b). No entanto, muito difcil haver

    uma parametrizao confivel dessa caracterstica e, muito menos, quantific-

    la de maneira confivel.

    Uma das possibilidades futuras de reverso desse quadro a

    elaborao de uma metodologia de avaliao da permeabilidade das estruturas

    utilizando de permemetros portteis que possam mapear o nvel de

    permeabilidade da estrutura (FIGUEIREDO, 2008b). Estes permemetros no

    seriam baseados de maneira exclusiva na lei de Darcy, mas levariam em conta

    outros fatores que, alm do valor do coeficiente de permeabilidade Darcyniano

    (k1), a anlise englobaria um segundo coeficiente de permeabilidade no

    Darcyniano (k2) que permite verificar o nvel de perda de carga associado

    descontinuidade e rugosidade dos poros (INNOCENTINI et al. 1998;

    INNOCENTINI et al. 2003). Estes fatores acabam por condicionar a velocidade

    de passagem da gua pela estrutura porosa do material, ou seja, acabam por

    configurar uma determinao mais precisa. Assim, um sistema como este

    poderia detectar com grande facilidade o grau de influncia de uma fissura no

    nvel de permeabilidade da estrutura. Desta forma, a utilizao de um sistema

    porttil seria capaz de verificar tambm a influncia do nvel de fissurao na

    permeabilidade da estrutura, bem como seu mapeamento e quantificao. Com

    isto, seria possvel estabelecer parmetros claros de desempenho da estrutura,

    bem como uma forma de controle da mesma. Naturalmente que este controle

  • 156

    no poderia ser feito de maneira desconectada do programa de controle

    regular da estrutura. Pelo contrrio, teria muito maior poder de esclarecimento

    do desempenho global da estrutura quando feito em conjunto com outras

    medidas, como a do grau de convergncia, que permitiria avaliar o grau de

    influncia da deformao do macio no nvel de fissurao da estrutura.

    As perspectivas para o uso dos concretos com fibras em tneis no Brasil

    so muito promissoras. Isto advm do fato de que, mais do que desenvolver ou

    estudar tecnologias sofisticadas para a produo destes concretos, faz-se

    necessria a realizao da transferncia dos resultados de pesquisas

    desenvolvidas nas universidades e outros centros para a prtica

    (FIGUEIREDO, 2008b). Assim, mais importante se investigar onde a

    tecnologia se encontra atrasada para que se realize a sua atualizao. Ou seja,

    resultados de pesquisa que j se encontram bem sedimentados, no devem

    permanecer em prateleiras de bibliotecas das universidades de modo a reduzir

    os referidos claros tecnolgicos.

    A melhor forma de ocorrer este tipo de transferncia a produo de

    recomendaes e de normas tcnicas que balizem o mercado. Isto, no entanto,

    requer um trabalho intenso e depende do voluntariado dos profissionais

    envolvidos no assunto. Apesar disto ser uma tarefa de difcil execuo pelas

    condies atuais no Brasil, deve-se ter em mente que o melhor caminho para

    o desenvolvimento do mercado e precisa do apoio de todos.

  • 157

    6 Tubos de concreto reforados com fibras de ao

    Os tubos de concreto so largamente empregados no mercado

    brasileiro, especialmente para obras de saneamento bsico e drenagem. O

    Brasil, como vrios pases em desenvolvimento, tem um enorme dficit no

    setor. Focalizando somente as obras de saneamento, pode-se ter uma idia da

    demanda de investimento neste setor a partir dos dados publicados pelo

    Sistema Nacional de Informaes sobre Saneamento (SNISS) do Ministrio

    das Cidades (MINISTRIO DAS CIDADES, 2008) apresentados na Tabela 6.1.

    Nesta tabela so apresentados os ndices de atendimento de gua e esgoto

    por regio. Estes ndices so calculados pela relao entre a populao

    atendida pelo servio e a populao total da regio. Percebe-se que o ndice de

    atendimento de gua apresenta valores bem razoveis, exceo da regio

    Norte e Nordeste. J o ndice de atendimento de esgoto apresenta valores bem

    mais baixos e, menores ainda so os ndices de tratamento dos esgotos

    gerados. Como no possvel tratar esgoto no coletado, fica claro que h

    uma forte necessidade de se ampliar o sistema de coleta para que se possa

    garantir um nvel maior de tratamento dos esgotos.

    Tabela 6.1 ndices de atendimento de servios de gua e esgoto dos prestadores de

    servio participantes do SNIS em 2008 (Ministrio das Cidades, 2008).

    Regio

    ndice de atendimento (%) ndice de tratamento dos esgotos gerados

    (%) gua Coleta de esgotos

    Total Urbano Total Urbano Total

    Norte 57,6 72,0 5,6 7,0 11,2

    Nordeste 68,0 89,4 18,9 25,6 34,5

    Sudeste 90,3 97,6 66,6 72,1 36,1

    Sul 86,7 98,2 32,4 38,3 31,1

    Centro-oeste 89,5 95,6 44,8 49,5 41,6

    Brasil 81,2 94,7 43,2 50,6 34,6

    A falta de tratamento de esgotos sanitrios causa enormes prejuzos

    sociedade brasileira. O Instituto Trata Brasil, da Fundao Getlio Vargas,

    estimou que o investimento no setor possibilitaria uma economia de R$ 745

    milhes anuais em internao para o Sistema nico de Sade, sendo 40%

  • 158

    deste valor para a regio Nordeste, 31,3% para o Sudeste, 16% para o Sul e o

    restante para o Norte e Centro-Oeste (INSTITUTO TRATA BRASIL, 2010). Isto

    acarretaria tambm num aumento na produtividade mdia do brasileiro, dado

    que diminuiria o nmero de afastamentos do trabalho por problemas de sade

    associados falta de saneamento. Alm disso, o tratamento de esgoto traria

    conseqncias positivas diretas a vrios outros setores como o turismo e,

    principalmente, cooperaria para reduzir o impacto ambiental produzido pela

    sociedade brasileira.

    Um aspecto importante que deve ser ressaltado a elevada

    competitividade do produto tubo de concreto. Em estudo desenvolvido por

    Violas, Aguado e Rosa (2009), compararam-se tubos de plstico e de

    concreto com quatro dimetros (400 mm, 800 mm, 1200 mm e 2000 mm) em

    termos do grau de sustentabilidade da alternativa tecnolgica. Por isso, foi feita

    uma anlise de valor abordando vrios aspectos segundo a metodologia

    Modelo Integrado de Valor para Avaliaes de Sustentabilidade (AGUADO et

    al., 2006), cujos princpios bsicos so os seguintes:

    a) Limites do sistema: fixa-se um eixo temporal, os componentes e os

    aspectos gerais que devero ser levados em conta em uma anlise

    matricial (Figura 6.1);

    b) rvore de tomada de deciso: ordena-se de forma ramificada todos

    os aspectos que devem ser estudados. Nas primeiras ramificaes

    aparecem os aspectos mais gerais (requisitos), nos seguintes nveis

    os critrios e sub-critrios e na ltima ramificao aparecem os

    aspectos mais concretos (indicadores);

    c) Funes de valor: para cada um dos indicadores se deve criar uma

    funo de valor que transformar as unidades de medida deste

    indicador em uma unidade adimensional entre 0 e 1;

    d) Pesos: so atribudos pesos ou importncia relativa aos indicadores

    de um mesmo critrio, dos critrios de um mesmo requisito e dos

    requisitos;

    e) Valor das alternativas: so calculados os valores imediatos e a longo

    prazo das alternativas;

  • 159

    f) Anlise de sustentabilidade: faz-se ento uma anlise de

    sustentabilidade com a metodologia que permite comparar o

    desempenho das alternativas analisadas.

    O modelo proposto faz anlise do ciclo de vida que, no caso especfico

    abordou as seguintes fases (VIOLAS; AGUADO; ROS, 2009):

    a) A extrao de materiais para a fabricao do tubo;

    b) A fabricao do tubo;

    c) O transporte do tubo at o local de aplicao;

    d) A colocao do tubo em obra;

    e) O preenchimento da vala;

    f) O uso da tubulao;

    g) A reconstruo.

    Figura 6.1 Representao espacial dos limites do sistema utilizado por Violas,

    Aguado e Rosa (2009) para a avaliao da sustentabilidade dos tubos destinados a obras de saneamento.

    O impacto ambiental foi avaliado, fundamentalmente, pela emisso de

    CO2 e pelo consumo de energia. A valorao de cada um dos aspectos

    analisados teve seu peso discutido em reunies que envolveram pessoas

  • 160

    estratgicas na tomada de deciso sobre a tecnologia, incluindo a os

    administradores dos sistemas de drenagem e esgoto. Com isto, foi possvel

    levantar os resultados de pontuao para as alternativas enfocadas na anlise,

    considerando condies ideais, medianas e ruins de consumo de gua e

    sensibilidade meio-ambiental. Na Figura 6.2, est apresentado o grfico para

    condies medianas a ttulo de exemplo. Concluiu-se que o tubo de concreto

    mais competitivo que os tubos de plstico. Esta competitividade to maior

    quanto maior for o dimetro do tubo devido, em parte, maior rigidez que a

    pea consegue manter ao longo do tempo e com menores impactos no

    entorno. Isto faz com que os tubos de plstico demandem muito maior

    capacidade resistente do terreno do entorno, para garantia da rigidez do

    sistema, o que torna este componente muito mais exigente em termos do

    controle de execuo do servio (VIOLAS et al., 2010).

    Figura 6.2 Valorao global do grau de sustentabilidade para diferentes alternativas

    de tubulaes de obras de saneamento em condies mdias obtida por Violas, Aguado e Rosa (2009).

    O desempenho dos tubos plsticos em termos de sustentabilidade se

    aproxima dos tubos de concreto apenas para os menores dimetros. No

    entanto, esta anlise no levou em conta a eficcia do reforo fibras para esta

    situao, onde se consegue trabalhar com consumos bem reduzidos (item

  • 161

    6.4.3), tornando-a mais competitiva (de la FUENTE et al., 2011e

    potencialmente mais durvel (item 6.7).

    Como os recursos pblicos so escassos e a demanda de servios

    pblicos com instalao de sistemas de coleta de esgoto grande, h que se

    procurar alternativas mais competitivas e, simultaneamente, tentar otimizar sua

    aplicao de modo a ampliar o potencial de utilizao destes recursos. Com

    este panorama, fica clara a necessidade de investimento de pesquisa no setor,

    de modo a propiciar a execuo de redes de saneamento bsico mais

    econmicas e durveis. Neste sentido, foram desenvolvidas pesquisas

    enfocando os tubos de concreto com a inteno de verificar alternativas

    tcnicas que os tornassem mais competitivos e durveis. Dentre estas

    alternativas, est a utilizao do reforo de fibras para os tubos que vm sendo

    avaliados sob o ponto de vista tecnolgico h algum tempo (RAMOS, 2002;

    CHAMA NETO e FIGUEIREDO, 2003; FUGII, 2008). Isto tambm ocorre

    porque as pesquisas com tubos de concreto possibilitam, com a otimizao do

    seu processo de produo, obter grandes ganhos econmicos devido sua

    caracterstica de produo em srie e em grandes quantidades de

    componentes idnticos. Com isto, qualquer reduo de custo na produo de

    um tubo ter seu valor multiplicado pelas unidades necessrias para a

    produo de uma nova linha de saneamento.

    Alm das pesquisas tecnolgicas, ocorreram tambm outras enfocando

    a anlise estrutural (SILVA, El DEBS, BECK, 2008), dado o potencial de

    avaliao de modelos que o tubo oferece (item 6.6). Isto ocorre porque os

    estudos experimentais com tubos trazem a possibilidade de integrar os

    modelos numricos de previso de comportamento com os modelos de

    controle de execuo e de controle do material com maior facilidade. Isto

    ocorre porque os tubos de concreto tm uma funo estrutural, pois precisam

    suportar as cargas de aterro e mveis que podero incidir sobre ele. No

    entanto, o controle dos tubos feito com a concepo de um componente, ou

    seja, controla-se a pea estrutural como um todo e no os materiais bsicos

    que sero utilizados na sua execuo. Assim, a estrutura do tubo de concreto

    pode servir como subsdio interessante para a validao de modelos que

    tornem a aplicao do CRF uma tecnologia melhor desenvolvida do ponto de

    vista de engenharia. Ou seja, atinja uma condio de trabalho bem

  • 162

    estabelecida por normas, inclusive como acontece na descrita situao do

    concreto armado convencional (Captulo 1). Isto porque o tubo tem esta

    facilidade de ser ensaiado em escala real e comprovar a fiabilidade de um

    modelo proposto, o que equivale dizer que cada tubo ensaiado poder

    contribuir para a validao de um modelo de dimensionamento (de la FUENTE

    et al., 2010; de la FUENTE et al. 2011).

    Apesar de a prpria normalizao brasileira prever a utilizao de tubos

    de concreto reforados com fibras desde 2007 (ABNT NBR 8890, 2007;

    FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2007), a sua aplicao prtica ainda muito

    insipiente no Brasil. Isto ocorre em virtude de algumas razes, porm, pode-se

    destacar como uma das principais as dvidas tecnolgicas que persistem no

    mercado. As pesquisas j desenvolvidas no mundo e no Brasil a respeito dos

    concretos reforados com fibras no so muito abrangentes e, na prtica, este

    tipo de reforo ainda pode ser encarado como uma inovao tecnolgica para o

    caso dos tubos, dado que poucos estudos foram divulgados. Assim, este

    captulo tem como objetivo apresentar o novo enfoque para a avaliao do

    comportamento dos tubos de CRFA desenvolvido pelo autor e demonstrar que,

    atravs deste novo enfoque, possvel ampliar o potencial futuro de aplicao

    do tubo de CRF. Para isso, deve-se ter em conta como o contexto

    tecnolgico atual da aplicao da fibra como reforo destes tubos, o que est

    mais bem discutido nos prximos trs itens.

    6.1 Fabricao Para se entender as vantagens de aplicao das fibras na produo de

    tubos importante ter certo conhecimento do sistema de produo destes

    componentes. Os tubos de concreto so normalmente produzidos em

    indstrias especializadas, dado que depende de equipamentos especficos.

    Estes equipamentos constam de frmas e um sistema de alimentao e

    compactao da mistura de concreto. A produo dos tubos de concreto

    armado nas indstrias segue basicamente os seguintes passos:

    a) Montagem da armadura

    b) Posicionamento da armadura na frma de concreto

    c) Colocao da frma no equipamento de moldagem e adensamento

    do tubo

  • 163

    d) Pesagem do material

    e) Transporte das matrias primas a um misturador (betoneira)

    f) Alimentao da frma com compactao simultnea do material

    g) Remoo da frma da mquina de produo dos tubos

    h) Desforma do tubo

    i) Cura do tubo em ptio especfico

    j) Armazenamento

    k) Transporte

    A montagem da armadura pode ser realizada manualmente (Figura 6.3)

    ou utilizando equipamentos automatizados (Figura 6.3b). Para que estas

    atividades sejam possveis, naturalmente se faz necessria a existncia de

    uma rea de armazenamento dos fios e de montagem da armadura, de mo de

    obra e de equipamentos especficos conforme o caso. O posicionamento da

    armadura na frma deve ser precedido da colocao de espaadores, de modo

    a garantir um cobrimento mnimo do ao dentro do concreto (Figura 6.4a).

    Figura 6.3 Montagem manual (a) (Figueiredo, 2005d) e produo automatizada (b)

    (Figueiredo, 2010b) da armadura de reforo de um tubo de concreto.

    a

    b

  • 164

    Figura 6.4 Fixao de espaadores (a) (Figueiredo, 2010c) e colocao da armadura

    na frma apoiada no anel metlico de fundo (b) (Figueiredo, 2010d).

    A armadura posicionada na frma sobre um anel que serve de base

    para a produo do componente, como uma tampa inferior (Figura 6.4b). Este

    anel permanece como apoio do tubo recm desformado at que o mesmo

    tenha resistncia mecnica suficiente para ser transportado para o ptio de

    armazenamento. A frma propriamente dita envolve apenas a parte lateral

    externa do tubo e removida logo aps sua moldagem (Figura 6.4b). Uma vez

    montado o conjunto formado pela frma e armadura, o mesmo posicionado

    na mquina de produo dos tubos (Figura 6.5a). A seguir, o concreto

    lanado atravs de uma esteira de alimentao (Figura 6.5b). Existem vrios

    sistemas de moldagem dos tubos, mas os dois mais utilizados so o sistema

    vibro-prensado ou o sistema de compresso radial. Uma das principais

    diferenas nos processo o sistema utilizado para a compactao do material.

    Este sistema pode ser constitudo pelos roletes do sistema radial, conforme o

    apresentado na Figura 6.6a. O sistema vibro-prensado utiliza um ncleo dotado

    de um vibrador e uma cabea de compresso que atua na parte superior do

    tubo aps o preenchimento total da frma (Figura 6.6b).

    a b

  • 165

    Figura 6.5 Posicionamento da frma na mquina de produo dos tubos (a)

    (Figueiredo, 2010e) e lanamento do concreto (b) (Figueiredo, 2010f).

    Figura 6.6 Sistemas utilizados para a compactao do concreto no interior da frma

    pelo sistema de compresso radial (a) (Figueiredo, 2010g) e vibro-prensado (b) (Figueiredo, 2010h).

    O conjunto formado pela frma externa, tubo recm moldado e anel

    inferior ento removido da mquina de produo. Este conjunto ento

    apoiado onde o componente permanecer durante a cura (Figura 6.7a) e a

    parte externa da frma ento removida (Figura 6.7b). Aps o perodo de cura

    adequado, o tubo removido para o ptio onde ser estocado (Figura 6.8) at

    o momento da expedio.

    a b

    a b

  • 166

    Figura 6.7 Posicionamento do tubo recm moldado no local onde permanecer em cura (a) (Figueiredo, 2010i) e desfrma (b) (Figueiredo, 2010j).

    Figura 6.8 Ptio de armazenamento dos tubos de concreto na fbrica (Figueiredo,

    2005e).

    Quando se utiliza fibras na produo do tubo a primeira e mais evidente

    mudana que ocorre no processo a eliminao das etapas de montagem e

    posicionamento da armadura. Isto claramente gera um ganho de mo-de-obra,

    equipamento e espao na rea produtiva. Alm disso, o processo de moldagem

    dos tubos passa a ser mais rpido, pois o preenchimento da frma no

    dificultado pela presena da armadura na entrada do concreto (Figura 6.9).

    Com isto, se ganha em velocidade de produo e reduo dos custos de

    energia e aqueles associados ao desgaste/manuteno do equipamento.

    a b

  • 167

    Figura 6.9 Armadura posicionada na frma que reduz a velocidade de entrada do

    material(Figueiredo, 2010k).

    Outra grande vantagem da fibra a reduo do nmero de perdas

    durante as fases de armazenamento, transporte e aplicao dos tubos. No

    estudo desenvolvido por Figueiredo e Chama Neto (2006) em cooperao com

    uma fbrica de tubos de concreto, verificou-se o efeito da utilizao de baixos

    teores de fibras na reduo de perdas de tubos por danos gerados no

    armazenamento, transporte e aplicao do componente. Os tubos foram

    produzidos utilizando os mesmos materiais e equipamentos utilizados para a

    produo de tubos convencionais de concreto sem fibras, sem alterao

    alguma no processo. A avaliao da adequao do uso de fibras de ao em

    baixos consumos para reduo das perdas foi feita com a simples adio de

    fibras num lote de tubos de concreto para guas pluviais, classe PS1 (item

    6.3.2). Esta classe de tubo composta por tubos simples destinados a obras

    de drenagem (ABNT NBR 8890, 2007). Utilizou-se uma fibra de ao AI, colada,

    com 60 mm de comprimento e fator de forma de 80. As quebras de tubos

    durante a fabricao, manuseio, transporte e aplicao so da ordem de 3%,

    rotineiramente, para as condies da fbrica em questo. Foram moldados 150

    tubos de 1500 mm de comprimento e dimetro nominal de 600 mm, classe

    PS1, com consumo de fibra de 5 kg/m3 e 50 tubos de mesmo dimetro nominal

    e classe, mas com um consumo de 10 kg/m3 da mesma fibra. Os tubos foram

    enviados s obras correntes e acompanhou-se a ocorrncia de perdas por

    quebra e rejeio por fissurao ou qualquer outro tipo de dano similar.

    Todos os tubos foram submetidos aos mesmos procedimentos de

    produo, estocagem, transporte e aplicao e no se constatou nenhuma

    perda no processo. Isto , no se observou nenhum dano em qualquer um dos

  • 168

    tubos produzidos que dessem causa para sua rejeio, com ambos os

    consumos utilizados (FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2006). Como a taxa

    histrica de perdas da fbrica , de 3%, era de se esperar que cerca de trs a

    cinco tubos apresentassem alguma forma de dano dentre os 150 produzidos.

    Como no foi verificada nenhuma perda, pode-se concluir que as fibras

    contriburam efetivamente para a reduo das mesmas durante o processo de

    produo, armazenamento, transporte e lanamento em campo desses tubos.

    Como o volume produzido foi pequeno, devido s limitaes de custos

    envolvidos num estudo experimental deste porte, no se pode afirmar que a

    amostragem foi de todo significativa para garantir que a utilizao das fibras

    elimina totalmente as perdas durante o manuseio dos tubos. No entanto,

    seguro afirmar que a utilizao de baixos teores de fibras reduz

    consideravelmente o nmero de tubos rejeitados. No caso dos tubos

    reforados com fibras, a norma atual exige um teor mnimo de 20 kg/m3, ou

    seja, bem mais que os 5 kg/m3 utilizados no experimento. Assim, neste caso

    razovel esperar que as perdas sejam praticamente eliminadas. No caso dos

    tubos simples, o uso da fibra para a reduo de perdas deve ser quantificado

    em relao ao nmero de tubos perdidos em mdia. Isto ocorre porque o

    aumento de custo originado pela adio da fibra no deve superar os custos de

    produo dos tubos rejeitados nas obras por danos deste tipo. Outras

    vantagens das fibras esto associadas ao comportamento mecnico do

    componente, o que est melhor discutido no item 6.4.

    No entanto, o uso das fibras no traz apenas vantagens para a produo

    dos tubos. Um dos possveis problemas o aumento das atividades de

    acabamento ps-desfrma. Isto ocorre porque, normalmente, um nmero

    razovel de fibras fica exposto na regio da ponta do tubo (Figura 6.10a), o que

    traz um srio risco de ferimento para o pessoal que ir manipular o

    componente, alm de prejudicar as borrachas de vedao que so ali

    posicionadas para os tubos de esgoto. Este problema mais freqente em

    mquinas radiais ou centrifugadas (FIGUEIREDO, 2008c). Quando isto ocorre

    necessria a realizao de atividades de acabamento no local, com remoo

    das fibras, o que pode ser feito manualmente (Figura 6.10b). A adio das

    fibras pode gerar a necessidade de vrios ajustes na mistura e nos

    equipamentos para garantir a moldabilidade das peas. Isto ocorre porque o

  • 169

    concreto dos tubos muito consistente e coeso, pois deve garantir a geometria

    da pea por sua prpria consistncia e coeso, dado que o componente

    desformado imediatamente aps a moldagem.

    Figura 6.10 Fibras expostas na regio da ponta do tubo (a) (Figueiredo, 2010l) e servio de acabamento da regio com remoo das fibras (b) (Figueiredo, 2010m).

    Pode ocorrer tambm uma maior dificuldade para reciclar os tubos no

    conformes. Tubos simples ou mesmo os convencionalmente armados so

    rompidos manualmente sendo o ao reaproveitado como sucata e o resduo de

    concreto , em alguns casos, reciclado e aproveitado para a produo de

    componentes de menor demanda de desempenho. De qualquer forma, a

    produo dos tubos com fibras acaba sendo mais gil e com menores custos

    de produo.

    6.2 Trabalhabilidade do compsito

    Alm do efeito de conteno de fissurao no concreto endurecido, a

    adio de fibras altera as condies de consistncia do concreto e,

    conseqentemente, a sua trabalhabilidade conforme j discutido no item 3.3. O

    a

    b

  • 170

    ganho de coeso que se obtm para a mistura quando se adicionam fibras

    pode contribuir para a manuteno da geometria da pea aps a desforma. No

    entanto, isto tambm pode acarretar alguns problemas prticos durante a

    execuo dos tubos. Um exemplo disto foi relatado por Figueiredo (2008c) que

    descreveu o bloqueio da sada do silo de concreto para a correia

    transportadora que alimentava a frma (Figura 6.11). Como o concreto no

    teve qualquer alterao em seu trao a no ser o acrscimo de fibras, houve

    uma reduo da fluidez da mistura. Isto gerou uma grande dificuldade para o

    concreto sair do silo travando o sistema. Este tipo de dificuldade poder ocorrer

    mais repetidamente nos casos onde se utiliza um elevado consumo de fibras,

    ou onde o sistema utilizado para a moldagem dos tubos venha a apresentar

    uma srie de singularidades que restrinjam a movimentao da mistura.

    Figura 6.11 Situao em que houve bloqueio da movimentao da mistura destinada

    moldagem de um tubo de concreto devido a adio de fibras sem ajuste do trao (Figueiredo, 2008c).

    Durante a execuo dos tubos pode ocorrer o surgimento dos chamados

    ourios, pois so mais freqentemente observados em concretos mais secos,

    conforme j discutido no item 3.3. Os ourios so bolas formadas por fibras

    aglomeradas, que podem ser formadas por fibras de ao ou macrofibras

    polimricas, como o caso apresentado na Figura 6.12. No caso da ocorrncia

  • 171

    de ourios no concreto, sero produzidos no s uma reduo do teor de fibra

    homogeneamente distribudo, como tambm um grande risco de bloqueio do

    sistema de transporte e alimentao da mistura. Alm disso, caso este ourio

    passe despercebido e venha a ser incorporado no tubo, haver,

    inevitavelmente, o surgimento de um defeito grave no componente que

    provocar uma perda de estanqueidade e capacidade resistente do mesmo.

    Fibras de maior fator de forma produzem um maior risco de formao de

    ourios. Alm disso, se a fibra adicionada betoneira de maneira

    descuidada, virando-se o saco ou caixa de fibras de uma s vez, por exemplo,

    o risco ser muitas vezes maior. Assim, recomenda-se que a fibra seja lanada

    em taxas controladas junto com os agregados, homogeneizando a mistura

    antes do lanamento do cimento. Uma alternativa para minimizar esse efeito

    a utilizao das fibras coladas em pentes (Figura 2.1c). Quando so misturados

    ao concreto, os pentes tm as suas colas dissolvidas, permitindo uma

    homogeneizao facilitada para o compsito. Mesmo o concreto dos tubos

    sendo um material de consistncia seca, isto no impede que as fibras coladas

    sejam utilizadas na sua produo (FIGUEIREDO, 2008c).

    Figura 6.12 Ourio formado por macrofibras polimricas mal misturadas ao concreto

    destinado execuo de tubos (Figueiredo, 2010n).

    O aparecimento de fibras em grande quantidade na superfcie da lateral

    do tubo tambm indesejvel. Isto pode ocorrer de maneira mais freqente em

    tubos produzidos em mquinas radiais onde a energia de compactao

  • 172

    menor e no existe a vibrao da superfcie da frma que facilita o

    envolvimento da fibra superficial pela pasta de cimento. Nestes casos, deve-se

    procurar um melhor ajuste de trao que permita o embutimento da fibra na

    matriz. Com um trao adequado e uma energia mnima de compactao sendo

    aplicada ao material possvel obter excelente nvel de acabamento superficial

    para o componente, conforme o apresentado na Figura 6.13.

    Figura 6.13 Tubo de CRF apresentando bom acabamento superficial (Figueiredo,

    2008c).

    O aumento de coeso gerado pela fibra poder dificultar prpria

    moldagem do componente, gerando vazios que o sistema de vibrao tem

    dificuldade de eliminar (Figura 6.14). Alm disso, a prpria operao de

    desfrma tambm pode ser dificultada, dado que poder significar uma maior

    tenso aplicada ao material no momento do saque da frma metlica. Assim,

    quando se d incio ao uso de fibras em uma planta industrial, deve-se

    proceder a uma srie de ajustes da mistura e mesmo do equipamento. O

    objetivo principal neste caso a minimizao das perdas ocasionadas pelo

    bloqueio do equipamento ou mesmo a fissurao do tubo durante as operaes

    de saque da frma (Figura 6.15). Alm disso, o aumento da coeso, sem o

  • 173

    devido ajuste do trao da mistura, poder implicar num maior gasto energtico

    para a compactao do material durante os procedimentos de moldagem. Se o

    equipamento tiver dificuldades em proporcionar este maior nvel de energia de

    compactao ou se este cuidado for ignorado, poder haver falhas na

    compactao do componente, o que tambm comprometer sua

    estanqueidade e capacidade resistente. A soluo para isto normalmente

    encontrada pelo sistema de tentativa e erro pela falta de modelos reolgicos

    adequados que contribuam para o melhor projeto da mistura. Esta mais uma

    rea interessante de pesquisa futura sobre o assunto.

    Figura 6.14 Regio com falta de pasta de um tubo de CRF junto regio da bolsa originado pelo aumento de coeso proporcionado pela adio de fibra (Figueiredo,

    2010o).

    Figura 6.15 Fissurao de tubo de CRF junto regio da bolsa devido ao aumento

    de coeso proporcionado pela adio de fibra (Figueiredo, 2010p).

  • 174

    6.3 A normalizao especfica Como comentado anteriormente, apesar das pesquisas desenvolvidas e

    da existncia de norma especfica, ainda no houve difuso do uso das fibras

    neste setor. Um dos motivos que podem estar associados a esta dificuldade

    a mudana da concepo da norma quando da utilizao das fibras

    (FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2007). Estas mudanas geraram uma

    resistncia aceitao da norma por parte dos participantes da cadeia

    produtiva e de gesto das obras de saneamento. Assim, til entender as

    diferenas nos nveis de exigncia, bem como da metodologia de avaliao do

    componente, para que se possa compreender melhor como as pesquisas esto

    sendo orientadas para a continuidade de desenvolvimento desta aplicao

    especfica dos concretos com fibras. Assim, o foco deste item so os aspectos

    da norma que dizem respeito ao uso das fibras de ao como reforo

    (FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2007).

    A norma brasileira de tubos de concreto NBR 8890 - Tubo de concreto,

    de seo circular, para guas pluviais e esgotos sanitrios, foi publicada em

    2007 j contemplando o uso de fibras de ao como reforo, mesmo no

    havendo qualquer aplicao prvia deste tipo de componente. Esta situao

    peculiar ocorreu pelo fato da compra de tubos de concreto ser realizada,

    principalmente, por parte de rgos pblicos e governamentais. Estes rgos

    devem se valer de um edital de concorrncia ou licitao. Com isto, apenas

    tubos regularmente normalizados so passveis de serem comprados. Assim, a

    partir dos estudos desenvolvidos anteriormente (CHAMA NETO, 2002;

    RAMOS, 2002; FIGUEIREDO et al, 2007) e da existncia de norma europia

    NBN EN1916 Concrete pipes and fittings, unreinforced, steel fibre and

    reinforced (2002) que j contemplava o uso de fibras, foi possvel elaborar uma

    norma brasileira sobre o assunto (ABNT NBR 8890, 2007).

    Esta nova norma de tubos de concreto para gua pluvial e esgoto pode

    ser considerada uma das grandes conquistas brasileiras nesta rea da

    tecnologia do concreto. Afinal, esta a primeira norma brasileira a regular a

    aplicao do produto, tendo sido desenvolvida de maneira concomitante

    norma de especificao da fibra de ao para reforo do concreto

    (FIGUEIREDO et al., 2008; FIGUEIREDO, 2008a). Em funo disso, sua

  • 175

    concepo pode ser considerada como conservadora em relao

    normalizao internacional, dado que apresenta um nvel de restrio maior

    para o uso da fibra em relao ao que se pratica na Europa (NBN EN1916,

    2002). Isto ocorreu porque as limitaes tcnicas, que se evidenciam durante a

    aplicao em larga escala, no puderam ser avaliadas previamente.

    6.3.1 Concepo da norma para o uso das fibras

    A nova norma de tubos de concreto para gua pluvial e esgoto, define

    que aqueles produzidos com o uso de fibras de ao sejam considerados como

    tubos armados, ou seja, podendo ser utilizados nas mesmas condies que os

    que so armados com fios e telas de ao. No entanto, estes tubos devem ser

    identificados como reforados com fibras, no podendo ser utilizados no lugar

    de tubos convencionalmente armados sem prvia qualificao especfica. A

    prtica rotineira de omisso da realizao dos procedimentos de controle de

    aceitao dos tubos tambm outra fonte de dvidas que dificulta a

    implantao mais abrangente do CRF na produo dos tubos. A norma,

    inclusive prev todo um plano de controle dos tubos que chegam obra, tanto

    no que se refere s tolerncias dimensionais, defeitos e, fundamentalmente,

    capacidade resistente dos mesmos, a qual medida atravs do ensaio de

    compresso diametral.

    Os tubos reforados com fibras seguem, segundo a norma, a mesma

    classificao adotada para os tubos de concreto armado convencional. Esta

    classificao feita, basicamente, pela carga de fissura, no caso dos tubos

    armados, ou carga mnima isenta de dano, para o caso dos tubos reforados

    com fibras. Estas cargas so determinadas no ensaio de compresso diametral

    e, para melhor entendimento, o procedimento de norma ser descrito e

    comentado no prximo item.

    6.3.2 Classes de resistncia

    Como os tubos trabalham enterrados, invariavelmente tm que

    apresentar uma resistncia mecnica compatvel com as cargas s quais

  • 176

    estar submetido. Dentre essas cargas atuantes esto a carga fixa do solo do

    aterro e as sobrecargas originadas de sua execuo, alm das possveis

    cargas mveis quando as linhas de coleta de esgoto ou de guas pluviais so

    executadas sob alguma via. Dessa forma, a normalizao brasileira e

    internacional classifica os tubos por sua capacidade resistente, que

    determinada no ensaio de compresso diametral. O ensaio de compresso

    diametral de tubos muito similar ao utilizado para determinao da resistncia

    trao do concreto em corpos-de-prova cilndricos. Consiste no apoio do tubo

    em cutelos de madeira inferiores e o carregamento do componente a partir de

    um cutelo superior articulado, conforme est esquematicamente apresentado

    na Figura 6.16 e se pode observar na Figura 6.17. A norma prev dois

    procedimentos diferentes para a qualificao dos tubos, sejam eles armados

    convencionalmente ou com fibras.

    Figura 6.16 Esquema mostrando a seo longitudinal e a seo transversal do ensaio de compresso diametral de trs cutelos para avaliao das classes de

    resistncia dos tubos de concreto (Figueiredo; Chama Neto, 2008).

    Apesar de algumas diferenas, o princpio bsico do ensaio de

    compresso diametral muito similar para ambos os tipos de reforo. O nvel

    das exigncias praticamente o mesmo, podendo-se afirmar, no entanto, que

    um pouco mais exigente quando do uso de fibras. No ensaio para tubo

    convencionalmente armado submete-se o componente a um carregamento

    contnuo at a sua ruptura e no se exige nada alm da determinao da carga

    de fissura e da carga de ruptura. A carga de fissura definida como a carga

    necessria para que o tubo apresente uma fissura com abertura de 0,25 mm e

    300 mm de comprimento ou mais. A abertura da fissura medida atravs de

  • 177

    uma lmina padro feita em chapa de ao de 0,2 mm de espessura e largura

    de 12,7 mm, afinada na ponta para 1,6 mm, como o apresentado na Figura

    6.18. Considera-se que a fissura atingiu 0,25 mm de abertura quando a ponta

    da lmina padro penetrar sem dificuldade 1,6 mm em alguns pontos

    distribudos na distncia de 300 mm. A carga de ruptura a mxima obtida

    durante a realizao do ensaio.

    Figura 6.17 Tubo de CRF sendo submetido ao ensaio de compresso diametral

    (Figueiredo; Chama Neto, 2008).

    12

    ,7

    25,4

    R = 0,8

    Varivel

    Espessura: 0,25

    Medidas em mm

    Figura 6.18 Lmina padro para medida de abertura de fissura 0,25 mm recomendada pela norma ABNT NBR 8890 (2007).

    O ensaio especificado pela norma para qualificar os tubos com fibras de

    ao consiste no procedimento esquematizado na Figura 6.19. Inicialmente, o

    tubo carregado de forma contnua at atingir uma carga equivalente a dois

    teros da carga de ruptura especificada para a sua classe. Esta carga deve ser

    mantida por um minuto. Nesta situao, o tubo no poder apresentar qualquer

    dano oriundo deste carregamento. Por esta razo, esta carga foi denominada

    como carga mnima isenta de dano, e equivalente carga de fissura

  • 178

    especificada pela norma para os tubos convencionalmente armados. Caso o

    tubo passe pela verificao durante a carga mnima isenta dano sem

    apresentar qualquer alterao visvel, ele dever ser carregado at que se

    atinja a sua carga mxima, sendo esta registrada imediatamente. Aps a carga

    cair a 95% da carga mxima registrada, deve-se retirar totalmente o

    carregamento aplicado e re-aplicar uma carga de dois teros da carga

    especificada para a ruptura (equivalente carga de fissura) e mant-la por

    mais um minuto. Neste momento deve-se verificar se o tubo apresenta

    capacidade de suporte residual ps-fissurao para a carga mantida nesta

    situao.

    Figura 6.19 Esquema do plano de carregamento proposto para o ensaio de

    compresso diametral de tubos de concreto reforados com fibras de ao proposto pela ABNT NBR 8890 (2007).

    Caso o tubo no consiga atingir ou manter a carga de fissura no re-

    carregamento o mesmo deve ser rejeitado. No caso do tubo suportar este

    esforo aplicado, a norma brasileira exige que se d continuidade ao

    carregamento do tubo medindo-se a carga mxima atingida nesta etapa de

    carregamento ps-fissurao. A carga mxima atingida nesta etapa no deve

    ser inferior a 105% da carga mnima isenta de dano. Esta exigncia exclusiva

    da norma brasileira, pois a norma europia considera o ensaio encerrado

    quando da verificao da capacidade do tubo suportar a carga mnima isenta

    de dano durante o re-carregamento.

  • 179

    Vale ressaltar que a proporo de dois teros entre a carga mnima

    isenta de dano e a carga de ruptura dos tubos reforados com fibras idntica

    relao entre carga de fissura e de ruptura para os tubos de concreto com

    armadura convencional. Assim, a norma prev cargas idnticas de

    classificao dos tubos. No entanto, a carga de classificao dos tubos

    reforados com fibras exige iseno de dano, enquanto os tubos

    convencionalmente armados podero apresentar fissuras com aberturas de at

    0,25 mm. Dessa forma, a norma acabou sendo mais rigorosa para os tubos

    reforados com fibras. Isto compatvel com a premissa conservadora adotada

    por se estar introduzindo uma nova tecnologia no mercado. Apesar de se

    prever uma maior durabilidade para os tubos de concretos com fibras do que

    para os convencionalmente armados devido ao fato das fibras serem mais

    resistentes corroso eletroltica, esta postura conservadora da norma ir

    cooperar para uma vida til ainda maior dos sistemas executados com esta

    nova tecnologia.

    Como exemplo, tubos classificados como EA2, com um dimetro

    nominal de 800 mm, devero apresentar uma carga de ruptura mnima de 72

    kN/m. Caso os tubos possuam um comprimento de 2 m, tem-se uma carga

    mxima total de 144 kN. A carga de fissura, correspondente aos dois teros

    dessa carga mxima ou de ruptura, ser ento 96 kN. Assim, no ensaio dos

    tubos com fibras, os mesmos tero de suportar 96 kN durante um minuto sem

    apresentar qualquer tipo de dano. A carga mxima medida durante o ensaio no

    primeiro ciclo dever ser superior a 144 kN. E a carga mxima ps-fissurao

    no dever ser inferior a 1,0596 kN, que corresponde a 100,8 kN. Para

    melhor visualizao das classificaes conveniente observar a Tabela 6.2

    reproduzida da norma, onde as classes so definidas para os dois tipos de

    tubos.

  • 180

    Tabela 6.2 Cargas mnimas de compresso diametral de tubos armados e/ou

    reforados com fibras de ao segundo o especificado pela norma ABNT NBR 8890 (2007).

    DN

    gua pluvial Esgoto sanitrio

    Carga mnima de fissura (tubos armados) ou carga

    isenta de dano (tubos reforados com fibras)

    kN/m

    Carga mnima de ruptura kN/m

    Carga mnima de fissura (tubos

    armados) ou carga isenta de danos

    ( tubos reforados com fibras)

    kN/m

    Carga mnima de ruptura kN/m

    Classe PA1 PA2 PA3 PA4 PA1 PA2 PA3 PA4 EA2 EA3 EA4 EA2 EA3 EA4

    300 12 18 27 36 18 27 41 54 18 27 36 27 41 54

    400 16 24 36 48 24 36 54 72 24 36 48 36 54 72

    500 20 30 45 60 30 45 68 90 30 45 60 45 68 90

    600 24 36 54 72 36 54 81 108 36 54 72 54 81 108

    700 28 42 63 84 42 63 95 126 42 63 84 63 95 126

    800 32 48 72 96 48 72 108 144 48 72 96 72 108 144

    900 36 54 81 108 54 81 122 162 54 81 108 81 122 162

    1 000 40 60 90 120 60 90 135 180 60 90 120 90 135 180

    1 100 44 66 99 132 66 99 149 198 66 99 132 99 149 198

    1 200 48 72 108 144 72 108 162 216 72 108 144 108 162 216

    1 500 60 90 135 180 90 135 203 270 90 135 180 135 203 270

    1 750 70 105 158 210 105 158 237 315 105 158 210 158 237 315

    2 000 80 120 180 240 120 180 270 360 120 180 240 180 270 360

    6.3.3 Demais exigncias

    Na norma de tubos de concreto existem outras exigncias ligadas

    utilizao de fibras de ao como reforo dos tubos. Uma dessas exigncias a

    limitao da dimenso mxima do agregado grado a um tero da espessura

    do tubo. Existe tambm uma restrio ao tipo de fibra a ser utilizado no reforo

    estrutural dos tubos. A norma exige que estas devam ser de ao trefilado AI,

    com resistncia mnima do ao de 1.000 MPa, com ancoragem em gancho e

    fator de forma mnimo de 40. Isto garante uma capacidade de reforo mnimo

    para o tubo dado que a resistncia da fibra tem papel preponderante para isto,

    tal como j discutido no item 2.3.3.

    A norma admite que surjam fibras aparentes na superfcie externa do

    tubo, no definindo isto como causa de rejeio do mesmo. No entanto, no se

    admite fibras aparentes na superfcie interna e na ponta do tubo, dado que isto

    pode comprometer o desempenho do componente. A norma tambm probe a

    remoo das fibras da superfcie do tubo quando o concreto ainda est no

    estado fresco, o que um equvoco, pois isto no compromete o

  • 181

    comportamento do tubo e facilita a condio de aplicao do componente. Este

    aspecto dever ser revisto em uma prxima reviso da norma.

    Os tubos produzidos com CRF devero tambm atender a todos os

    requisitos estabelecidos para o concreto convencional, tais como a absoro

    de gua,a estanqueidade e as tolerncias dimensionais. Vale ressaltar que os

    requisitos de estanqueidade, medidos atravs de um ensaio que submete dois

    tubos acoplados a uma presso interna de gua (Figura 6.20), mais

    facilmente atendido quando do uso de fibras do que quando se utiliza armadura

    convencional. Isto ocorre porque, no caso desta ltima os vazamentos, quando

    ocorrem, esto geralmente posicionados sobre os espaadores utilizados na

    produo dos tubos.

    Figura 6.20 Tubos de concreto submetidos ao ensaio de estanqueidade conforme o

    preconizado pela norma ABNT NBR 8890 (2007) (Figueiredo, 2005f).

    A norma tambm exige um consumo mnimo de fibras de 20 kg/m3, o

    que no elimina a avaliao de desempenho. Naturalmente, o desempenho do

    tubo ser influenciado pelo teor de fibras. Assim, o teor adequado de fibras

    deve determinado a partir de um estudo de dosagem especfico, como o que

    ser apresentado no item 6.6. Alm disso, o mesmo teor de fibras acaba por

    afetar diferentemente o desempenho dos tubos de dimetros distintos (item

    6.4.3). Por essa razo, a fixao de um nico teor mnimo, independentemente

    do dimetro do tubo, no o caminho mais adequado. Vale ressaltar tambm

    que o consumo efetivo de fibras pode ser verificado em conjunto com o ensaio

    de determinao de absoro, conforme j discutido no item 3.4.

  • 182

    6.4 Comportamento mecnico

    Da mesma forma como ocorre para o concreto convencional, o

    comportamento mecnico do tubo de CRF ir depender da interao entre a

    fibra e a matriz. Assim, os aspectos discutidos no captulo 2 permanecem

    vlidos. A diferena que ocorre para o caso do tubo o fato de haver a

    necessidade de se avaliar o componente como um todo. As tentativas de

    correlao do comportamento do tubo com os resultados de tenacidade

    medidos em corpos-de-prova prismticos falharam (CHAMA NETO, 2002;

    FUGII, 2008) devido s dificuldades de produo dos mesmos. Assim, os

    resultados de tenacidade em prismas moldados com os mesmos concretos

    utilizados na produo dos tubos ficam muito prejudicados. Isto ocorre pela

    prpria dificuldade intrnseca do ensaio (item 2.1) como do prprio material que

    dificulta a moldagem at de corpos-de-prova cilndricos (item 6.5.1). Dessa

    forma, foi desenvolvido um novo enfoque para a realizao deste ensaio,

    conforme o apresentado no prximo item.

    6.4.1 O ensaio de compresso diametral

    Como foi visto no item 6.3.2, os tubos de concreto para obras de

    saneamento so classificados por sua classe de resistncia e esta classe

    determinada atravs do ensaio de compresso diametral. Assim, este ensaio

    passa a ser o principal elemento de avaliao do comportamento mecnico dos

    tubos de concreto com fibras de ao. No entanto, para que isto seja efetivo

    deve-se no se pode realizar o ensaio obedecendo estritamente a concepo

    da norma, porque isto dificulta a melhor compreenso do comportamento do

    componente (FIGUEIREDO; CHAMA NETO, 2008). Entre as aes que so

    necessrias para tal est a realizao de um controle preciso das deformaes

    diametrais. Neste sentido, foi proposta ento a implantao de um sistema de

    controle eletrnico de carga e deslocamento para realizao de ensaios de

    compresso diametral em tubos de CRFA (FIGUEIREDO; CHAMA NETO,

    2003; FIGUEIREDO et al. 2007). O procedimento de carregamento do tubo

    durante o ensaio no alterado em relao ao proposto pela norma (item

    6.3.2). No entanto, o equipamento passa a ser dotado de um sistema de

    aquisio de dados compatvel com as necessidades de levantamento das

  • 183

    curvas de carga por deslocamento diametral do componente, conforme o

    apresentado na Figura 6.21.

    Figura 6.21 sistema de monitorao do ensaio de compresso diametral de tubos de

    concreto (Figueiredo et al., 2007).

    Para se obter uma maior confiabilidade e preciso dos resultados,

    implanta-se um sistema para medida das deformaes dos tubos atravs de

    LVDTs, posicionados nas extremidades dos mesmos e apoiados na borda

    oposta conforme o apresentado na Figura 6.22. Com esta forma de

    posicionamento dos transdutores evita-se que deformaes extrnsecas pea

    ensaiada interfiram no resultado medido.

    Figura 6.22 configurao inicial do sistema de posicionamento dos LVDTs para

    medida contnua de deslocamento dos tubos de concreto (Figueiredo et al., 2007).

  • 184

    Na Figura 6.23 pode-se observar em detalhe o posicionamento do LVDT

    na parte superior interna do tubo durante o ensaio. A ponta do LVDT apoiada

    sobre uma pequena folha de acetato (Figura 6.23) de modo a se evitar que a

    agulha entre na fissura que se forma no tubo durante o ensaio. Com este

    arranjo de ensaio tornou-se possvel levantar a curva de carga por

    deslocamento mdio medido em ambos os LVDTs. Vale ressaltar que, para a

    norma brasileira (ABNT NBR 8890, 2007) e europia (NBN EM 1916, 2002),

    no se exige este tipo de sofisticao para a realizao do ensaio, bastando

    apenas a utilizao de um sistema que possibilite a leitura precisa do nvel de

    carregamento independentemente do nvel de deslocamento diametral a ele

    associado.

    Figura 6.23 (a) detalhe do suporte para posicionamento do LVDT para leitura do

    deslocamento do tubo de concreto durante o ensaio de compresso diametral e (b) da

    folha de acetato que evitava a entrada da agulha em uma possvel fissura (Figueiredo

    et al. 2007).

    No estudo apresentado por Figueiredo et al. (2007), procurou-se avaliar

    a eficcia do sistema de medida do deslocamento diametral. Foram ensaiados

    quatro tubos fabricados com consumos de fibras de ao de 40 kg/m3 usando-se

    dois procedimentos distintos. A fibra utilizada era fibra colada em pentes, do

    tipo AI, com 60 mm de comprimento e fator de forma 80. No primeiro

    b a

  • 185

    procedimento, dois tubos eram ensaiados com os ciclos previstos pelas normas

    para os tubos reforados com fibras. No segundo procedimento, os tubos foram

    ensaiados continuamente, da mesma forma como proposto para os tubos

    convencionalmente armados.

    Os tubos ensaiados neste estudo experimental eram destinados a

    esgoto, classe EA2, com 800 mm de dimetro. Conforme o apresentado na

    Tabela 6.2, o tubo de esgoto classe EA2, com este dimetro, precisa

    apresentar uma carga mnima isenta de dano de 48 kN/m. Como o

    comprimento dos tubo era de 2500 mm, a carga total para verificao deste

    requisito era de 120 kN. A carga total de ruptura esperada era, por sua vez,

    180 kN. Dois dos grficos de carga por deslocamento diametral mdio, obtidos

    com estes tubos, se encontram apresentados nos grficos das Figuras 6.24 e

    6.25 para o procedimento de carregamento contnuo e cclico, respectivamente.

    Pela anlise da Figura 6.24 nota-se que existe um trecho elstico inicial que

    seguido por um trecho mais abatido indicando o incio da fissurao. Aps esse

    incio da fissurao o tubo ainda mostra uma capacidade de suportar aumento

    no carregamento com maiores deformaes. Em seguida ocorre a carga

    mxima, correspondente propagao da fissurao, que seguida de uma

    instabilidade (caracterizada pela reduo dos pontos obtidos pela aquisio de

    dados) devido transferncia de carga da matriz para as fibras. Depois dessa

    regio de instabilidade, ocorre um certo patamar de escoamento caracterstico

    de strain-softening. Isto , existe uma lenta perda de capacidade de carga com

    o aumento da deformao imposta ao tubo.

    Percebe-se que este comportamento geral mantido no tubo quando

    ensaiado segundo o procedimento cclico (Figura 6.25). O padro de resposta

    geral do tubo no ensaio cclico similar envoltria da curva apresentada na

    Figura 6.24. Vale notar que existe um acmulo de pontos lidos em torno dos

    120kN de carga no trecho inicial e no trecho de re-carregamento, devido ao

    tempo em que esta carga foi mantida durante a realizao do ensaio. Aps a

    instabilidade da carga de pico o tubo foi descarregado (linha de

    descarregamento) e carregado novamente (linha de re-carregamento). Nota-se

    que durante o re-carregamento o tubo perdeu rigidez devido ao seu estado de

    fissurao. Nesta situao, os elementos responsveis pela rigidez so as

    fibras que atuam como ponte de transferncia de tenso ao longo das fissuras

  • 186

    que ocorrem no topo, base e laterais do tubo. Depois da manuteno da carga

    a 120kN, percebe-se que no ocorre perda de rigidez do material, que segue a

    mesma tendncia de recuperao de carga nesta regio de re-carregamento

    at atingir a nova carga mxima. Aps atingir a carga mxima no re-

    carregamento, no ocorre instabilidade e o tubo apresenta o caracterstico

    comportamento de softening novamente.

    Figura 6.24 Tubo de concreto reforado com 40kg/m3 de fibras de ao ensaiado

    segundo o procedimento contnuo (adaptado de Figueiredo et al. 2007).

    No estudo apresentado por Figueiredo (2008c) focou-se o mesmo tipo

    de tipo descrito anteriormente. Neste estudo avaliou-se o efeito da ciclagem do

    ensaio no comportamento ps-fissurao do tubo. Neste estudo, os tubos

    foram feitos nas mesmas condies dos anteriores, utilizando a mesma fibra

    colada, do tipo AI, com 60 mm de comprimento e fator de forma 80, e a mesma

    matriz, para produo de tubos EA2 com 800 mm de dimetro e 2500 mm de

    comprimento. A diferena bsica do procedimento foi a variao do consumo

    de fibra (10 kg/m3, 20 kg/m3 e 40 kg/m3). Por esta razo, fez-se necessrio

    apenas o ajuste da quantidade de gua para se garantir a mesma

    trabalhabilidade da mistura. Para cada um dos teores, foram ensaiados trs

    tubos. Nas Figuras 6.26 a 6.28 esto apresentados os resultados obtidos

  • 187

    segundo o ensaio cclico e nas figuras 6.29 a 6.31 esto os grficos obtidos no

    ensaio contnuo.

    Figura 6.25 Tubo de concreto reforado com 40kg/m3 de fibras de ao ensaiado

    segundo o procedimento cclico (adaptado de Figueiredo et al. 2007).

    Figura 6.26 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 10 kg/m3 ensaiados com ciclo de carregamento e re-carregamento (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdia (mm)

  • 188

    Figura 6.27 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 20 kg/m3 ensaiados com ciclo de carregamento e re-carregamento (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    Figura 6.28 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 40 kg/m3 ensaiados com ciclo de carregamento e re-carregamento (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdia (mm)

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdio (mm)

  • 189

    Figura 6.29 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 10 kg/m3 ensaiados pelo procedimento contnuo (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    Figura 6.30 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 20 kg/m3 ensaiados pelo procedimento contnuo (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdia (mm)

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdia (mm)

  • 190

    Figura 6.31 Curvas de carga por deslocamento diametral mdio dos tubos com

    consumo de fibras de 40 kg/m3 ensaiados pelo procedimento contnuo (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    Percebe-se, pela anlise das curvas do ensaio cclico, que apenas os

    tubos com 10 kg/m3 no atenderam s exigncias da norma, porque no

    conseguiram atingir os 120 kN no re-carregamento, no estando assim

    capacitados a mant-la por um minuto. Menos ainda se atingiu o valor mnimo

    de 126 kN para a carga mxima ps-fissurao. Os demais consumos de 20

    kg/m3 e 40 kg/m3 apresentaram desempenho satisfatrio os tubos seriam

    aprovados pela norma. Ressalte-se o fato tambm da pequena variabilidade

    dos resultados, tendo os tubos apresentado comportamentos bastante

    similares. Apenas os tubos com 10 kg/m3 mostraram um elevado nvel de

    instabilidade ps-pico, como se pode observar pelos grficos da Figura 6.26 e,

    especialmente, na Figura 6.29. O nmero de pontos bem reduzido aps a

    carga de pico indica um aumento de velocidade de deslocamento dado que a

    taxa de aquisio de dados era fixa. Nesta situao muito difcil verificar se a

    carga atinge os 95% da carga mxima aps a fissurao do componente. Com

    isto, depois de atingido o pico, o tubo perdia capacidade de carga rapidamente

    e a prensa tinha seu carregamento aliviado imediatamente para que se

    pudesse realizar o novo carregamento. Esta situao se repetiu para o teor de

    20 kg/m3, com menor intensidade, e com 40 kg/m3, no houve instabilidade.

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral mdia (mm)

  • 191

    No sentido de verificar se a introduo no ciclo altera o comportamento

    ps-fissurao do componente, procurou-se determinar a carga mxima de re-

    carregamento e seu deslocamento diametral, o que est apresentado na

    Tabela 6.3. As mdias de deslocamento diametral foram bem prximas e

    sempre abaixo dos 3 mm. Assim, para se verificar se houve alguma influncia

    do ensaio no comportamento ps fissurao foram calculadas as cargas para

    um dado deslocamento fixo de 4 mm, que est fora da instabilidade ps-pico e

    tambm do trecho de re-carregamento. Este enfoque similar ao da EFNARC

    (1996) e da ASTM C1399 (2002) para o clculo da resistncia residual ps-

    pico. Os resultados obtidos para esta determinao se encontram

    apresentados na Tabela 6.4. Estes resultados foram correlacionados com o

    consumo de fibra e isto pode ser observado nos grficos da Figura 6.32.

    Tabela 6.3 Valores de cargas mximas de re-carregamento e respectivos deslocamentos diametrais mdios para o ensaio cclico (Figueiredo, 2008c).

    Consumo (kg/m3)

    Carga mxima de re-carregamento

    (kN)

    Deslocamento da carga mxima (mm)

    Deslocamento mdio da carga mxima de re-carregamento (mm)

    10 103 2,59 2,848

    103 2,805

    99 3,15

    20 155 2,175 2,43

    144 2,87

    142 2,245

    40 219 2,34 2,597

    196 2,765

    215 2,625

    Tabela 6.4 Resultados das cargas medidas com um deslocamento diametral de 4

    mm para as duas condies de ensaio (adaptado de Figueiredo, 2008c).

    Consumo (kg/m3)

    Carga a 4 mm de deslocamento (kN)

    Ensaio contnuo Ensaio cclico

    10

    105 85

    77 78

    58 97

    20

    126 136

    134 112

    127 111

    40

    209 219

    209 195

    177 209

  • 192

    Figura 6.32 Correlaes entre as cargas medidas para um deslocamento de 4 mm e o respectivos consumos de fibras para os ensaios cclicos e contnuos (adaptado de

    Figueiredo, 2008c).

    A partir da anlise das correlaes apresentadas na Figura 6.32 fica

    evidente que no h alterao do comportamento do material com a utilizao

    ou no dos ciclos de re-carregamento. No entanto, a utilizao do ciclo tem as

    vantagens de fugir da regio de instabilidade ps-pico e possibilitar a

    verificao de uma carga residual a um nvel de deslocamento diametral

    relativamente uniforme. Esta configurao de ensaio lembra a concepo do

    ensaio ASTM C1399 (2002), que realiza tambm ciclos de carregamento (com

    chapa metlica para a induo da fissura e sem a chapa aps a fissurao da

    matriz) de modo a evitar a influncia da instabilidade ps-pico no resultado

    medido. Por outro lado, os resultados foram bem uniformes e a instabilidade foi

    intensa somente para o consumo de 10 kg/m3, que no apresentou

    desempenho suficiente para o atendimento aos requisitos da norma. Portanto,

    no caso de utilizao de sistemas de medida de deslocamento diametral, a

    utilizao de ciclos de carregamento absolutamente dispensvel. Isto traz

    algumas vantagens, como est tambm discutido no item 6.5.2. Outros

    aspectos estudados sobre o mtodo de ensaio de compresso diametral em

    trs cutelos se encontram discutidos em outros itens, como a influncia do

    posicionamento dos LVDTs na qualidade da resposta do ensaio e a avaliao

    comparativa de desempenho entre as fibras e a armadura convencional.

    y = 85,359ln(x) - 119,94 R = 0,9113

    y = 87,283ln(x) - 123,48 R = 0,9019

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 10 20 30 40 50

    Carg

    a a

    4m

    m d

    e d

    eslo

    ca

    me

    nto

    (kN

    )

    Consumo de fibra(kg/m3)

    Ensaio contnuo

    Ensaio cclico

  • 193

    6.4.2 A comparao de desempenho com o reforo convencional

    No estudo de Figueiredo et al. (no prelo) foi feita a avaliao do

    desempenho mecnico dos tubos de concreto EA2 atravs do ensaio de

    compresso diametral realizado de forma contnua. Neste estudo, comparou-se

    o desempenho de tubos reforados com fios de ao CA 60 e fibras de ao em

    trs diferentes teores. Foram utilizadas duas configuraes de medida de

    deslocamento diametral dos tubos. Na primeira, a medida do deslocamento

    diametral ocorria nas duas extremidades, correspondendo s posies A e B

    da Figura 6.16. Assim, levantava-se a curva de carga por deformao mdia

    obtida no tubo. Na segunda configurao de ensaio, apenas um LVDT foi

    posicionado na posio A (Figura 6.16) correspondente ponta do tubo. Assim,

    foram produzidas duas sries de tubos com fibras e com armadura

    convencional para serem ensaiadas com cada uma das citadas configuraes

    de medida das deformaes.

    Para evitar a influncia de variveis intervenientes em cada srie de

    tubos, cada uma delas foi produzida em um nico dia e utilizaram-se os

    mesmos traos e materiais bsicos que estavam sendo empregados

    rotineiramente pela empresa. Apenas adicionou-se a quantidade de fibra

    necessria diretamente na correia de alimentao dos agregados. A armadura

    utilizada a mesma que corriqueiramente vinha sendo utilizada pela fbrica

    (Figura 6.33). Foram produzidos trs tubos para cada um dos trs teores de

    fibras de ao utilizados 10 kg/m3, 20 kg/m3 e 40 kg/m3. As fibras utilizadas

    foram do tipo AI, com 60 mm de comprimento e fator de forma 80.

    Conjuntamente com estes tubos reforados com fibras outros trs tubos

    reforados com ao CA 60 foram produzidos para cada uma das sries,

    totalizando 24 tubos. Os fios de ao CA 60 possuam 6 mm de dimetro e

    foram espaados a cada 85 mm longitudinalmente ao tubo. Utilizou-se tambm

    uma armadura de suporte (armadura longitudinal) feita com 6 fios do mesmo

    tipo de ao.

  • 194

    Figura 6.33 Armadura utilizada nos tubos de reforo convencional que serviram de parmetro para a anlise comparativa de desempenho (Figueiredo et al.; no prelo).

    Para cada ensaio realizado foi levantada a curva de carga por

    deslocamento vertical do dimetro interno tubo. Os resultados mdios obtidos

    com a primeira srie, onde o deslocamento foi medido na ponta e na bolsa, se

    encontram apresentados na Figura 6.34. Os resultados mdios obtidos com a

    medida somente na ponta, relativos segunda srie, se encontram

    apresentados na Figura 6.35.

    Figura 6.34. Curvas mdias de carga por deformao diametral dos tubos da primeira srie ensaiada com controle de deformao nas duas extremidades (Figueiredo et al.,

    no prelo).

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    0 1 2 3 4

    Car

    ga (

    kN)

    Deslocamento (mm)

    10 kg/m3

    20 kg/m3

    40 kg/m3

    Tela

  • 195

    Figura 6.35. Curvas mdias de carga por deformao diametral dos tubos da segunda srie ensaiada com controle de deformao apenas na ponta do tubo (Figueiredo et

    al., no prelo).

    O primeiro aspecto observado foi o padro comportamental bem definido

    para os tubos reforados com menores teores de fibras. Este padro foi

    caracterizado como strain-softening, isto , ocorre uma reduo da capacidade

    resistente do tubo com o aumento da deformao diametral. J para os tubos

    reforados com fios de ao e 40 kg/m3 de fibras ocorreu o strain-hardening.

    Assim, a capacidade resistente apresentada pelos tubos com fibras em

    maiores deslocamentos foi menor que a apresentada pelos tubos reforados

    com fios. No entanto, para menores deslocamentos, a capacidade resistente

    residual foi maior para os tubos com fibras. Isto ocorre pelo fato das barras se

    concentrarem na parte mais interna da espessura do tubo, sendo mobilizada

    mais intensamente quando h maiores deformaes e, conseqentemente,

    maior nvel de fissurao. As fibras ficam distribudas por toda a espessura do

    tubo (Figura 6.36) e acabam sendo acionadas com pequenos nveis de

    deformao e fissurao, o que proporciona um melhor desempenho nesta

    situao.

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    0 2 4 6 8

    Car

    ga (

    kN)

    Deslocamento (mm)

    10 kg/m3

    20 kg/m3

    40 kg/m3

    Tela

  • 196

    a) Tubo armado com fios de ao. b) Tubo reforado com fibras.

    Figura 6.36. Esquema da distribuio de reforo fios de ao e fibras na seo transversal dos tubos (Figueiredo; Chama Neto, 2008).

    Para facilitar a anlise da influncia do sistema de medida dos

    deslocamentos mdios dos tubos nos resultados, foram isoladas no mesmo

    grfico (Figura 6.37), as curvas correspondentes s mdias obtidas nas duas

    sries de ensaios de tubos reforados com 40 kg/m3 de fibras de ao. Os

    resultados obtidos na primeira srie, onde as medidas de deformao foram

    feitas na ponta e na bolsa, apresentaram maior rigidez na parte inicial da curva

    de carga por deformao. O trecho elstico inicial acaba sendo prolongado por

    influncia da regio da bolsa onde a matriz de concreto contribui de maneira

    mais intensa (SILVA; El DEBS, 2009).

    Figura 6.37. Comparao entre as curvas mdias de carregamento medidos na ponta e na ponta e bolsa para os tubos de concreto reforados com 40 kg/m3 de fibra de ao

    (Figueiredo et al, no prelo).

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    0 2 4 6 8

    Car

    ga (

    kN)

    Deformao diametral (mm)

    1a. Srie

    2a. Srie

  • 197

    Quando segunda srie, onde as deformaes foram medidas apenas

    na ponta, estas foram mais intensas para cargas menores, devido menor

    rigidez desta parte do tubo. Com isto fica claro que a fissurao dos tubos

    sempre comea pela ponta, pois o concreto acaba por atingir seu limite de

    deformao elstica nessa regio antes que ocorra na bolsa. No caso particular

    deste estudo isto ocorreu por volta dos 80 kN, quando a rigidez do componente

    foi fortemente reduzida. Como as deformaes medidas na segunda srie

    foram bem superiores s da primeira srie, devido j discutida perda de

    rigidez, pode-se concluir pela equivalncia dos dois comportamentos, pois

    ambas as sries atingiram nveis prximos de resistncia residual. Deve-se

    ressaltar que este padro de comportamento totalmente compatvel com o

    modelo proposto por de la Fuente et al. (no prelo) para a modelagem numrica

    do comportamento dos tubos (item 6.4.4). Assim, possvel concluir que a

    medida dos deslocamentos apenas na ponta diminui a influncia da bolsa no

    comportamento e aproxima o resultado de ensaio da resposta dos modelos

    mecnicos que esto sendo desenvolvidos para prever seu comportamento (de

    la FUENTE et al. 2010; SILVA, 2011).

    Um aspecto importante que deve ser ressaltado o fato de ser

    impossvel realizar o ensaio cclico com os tubos reforados com 40 kg/m3 de

    fibras de ao nos padres especificados pelas normas. Isto ocorre porque

    impossvel verificar quando a carga desce a 95% da carga mxima medida

    para finalizar o primeiro ciclo de carregamento. Ou seja, o teor de 40 kg/m3

    proporciona aos tubos um comportamento de strain-hardening, no sendo

    possvel observar queda na resistncia ps-pico. Assim, haveria um elevado

    nvel de deformao e fissurao quando fosse efetuado o descarregamento

    durante o ensaio cclico regular. Ou seja, o procedimento da norma toma por

    suposto que os TCRF devem apresentar sempre um comportamento de strain-

    softening para que seja possvel a realizao do ensaio cclico. Assim, o

    sistema de medida contnuo por LVDTs proporciona maior confiabilidade para o

    ensaio nestas situaes. Outra possibilidade a realizao do segundo ciclo

    de carregamento com elevados nveis de deslocamento. Isto porque, nesta

    situao, haver um grande nvel de abertura de fissuras e, dessa maneira,

    uma reduo da carga resistida pelas fibras. Isto, no entanto, est muito

  • 198

    distante das condies do estado limite de utilizao, o que prejudica muito a

    avaliao do comportamento do compsito.

    Foi verificado tambm que os tubos com armadura convencional

    atenderam s exigncias da norma para a classe EA3, com 600 mm de

    dimetro nominal. Ou seja, superior a classe prevista inicialmente de EA2.

    Neste caso, a norma brasileira exige cargas de fissura e ruptura equivalentes a

    135 kN e 202,5 kN, respectivamente. Na segunda srie, os resultados foram

    ligeiramente inferiores ao da primeira para a carga de ruptura, cuja mdia foi de

    174,7 kN. No entanto, como o nvel de deslocamento medida foi mais baixo,

    pode-se esperar que o ganho de resistncia para maiores deslocamentos ir

    atender s exigncias da norma. J o final do trecho elstico inicial ficou

    prximo aos 90 kN, atingindo de maneira mais apertada a exigncia das

    normas. De qualquer forma, pode-se consider-los como adequados em

    relao s exigncias.

    Observa-se que h uma proximidade do comportamento dos tubos de

    CRF e com barras nos trechos iniciais das curvas de carga por deformao.

    Este comportamento ocorre at uma deformao diametral de cerca de 0,4 mm

    para a primeira srie e 2 mm para a segunda srie. Os tubos com 40 kg/m3 de

    fibra superaram a carga resistente dos tubos com barras at uma deformao

    em torno de 2,5 mm e 4,5 mm, para a primeira e segunda srie

    respectivamente. Pode-se ento afirmar que os TCRF da classe EA2 atuam

    como se fossem pertencentes a uma classe superior dos tubos

    convencionalmente armados na regio correspondente ao estado limite de

    servio, ou seja, na faixa de comportamento elstico e de baixo nvel de

    fissurao.

    O desempenho demonstrado pelos tubos com fibras foi superior aos

    tubos armados convencionalmente para os menores nveis de deformao e

    fissurao. Este comportamento j foi observado em estudos anteriores como o

    de Chama Neto e Figueiredo (2003). Neste estudo comparou-se o

    desempenho dos tubos a partir da avaliao da tenacidade apresentada pelos

    tubos durante o ensaio de compresso diametral com trs cutelos. Foram

    utilizadas duas fibras, sendo que uma delas era exatamente igual a utilizada no

    estudo de Figueiredo et al. (no prelo) e foi chamada de fibra A. A outra fibra era

    do tipo AII com seo retangular de 0,5 mm por 1,7 mm. O comprimento desta

  • 199

    fibra era de 49 mm o que lhe conferia um fator de forma de 47. Esta fibra foi

    chamada de fibra B. Os tubos foram produzidos tambm com os consumos de

    10 kg/m3, 20 kg/m3 e 40 kg/m3.

    Os tubos armados foram produzidos com fios de ao CA 60 com 6 mm

    de dimetro, sendo utilizados dois tipos de espaamento. No primeiro, de 95

    mm, visava-se atender a classe EA2 e, para o segundo espaamento, de 65

    mm, visava-se atender a classe EA3. Estes tubos foram verificados quanto s

    exigncias da norma sendo que dos tubos armados, apenas os EA2 atenderam

    as exigncias para a carga de fissura. Assim, fixou-se o foco do estudo na

    avaliao comparativa de desempenho. Os tubos armados foram ensaiados

    tambm compresso e sua curva de carga por deslocamento diametral foi

    levantada. Foram rompidos cinco tubos por varivel e os resultados mdios das

    curvas de carga por deslocamento se encontram apresentados nas Figuras

    6.38 a 6.39, para o caso dos tubos EA2. Os tubos reforados com 10 kg/m3 da

    fibra B apresentaram comportamento marcadamente frgil e, por essa razo,

    no se pode obter as curvas de carga por deslocamento. Percebe-se

    nitidamente a manuteno do comportamento tpico de strain-softening para as

    fibras e strain-hardening para os tubos com armadura convencional. Da mesma

    maneira, os tubos reforados com as fibras A apresentaram comportamento

    superiores ao das telas para os menores nveis de deslocamento.

    Para facilitar a comparao de desempenho foi quantificada a

    tenacidade dos tubos durante o ensaio. Esta medida foi feita quantificando-se a

    rea sob a curva de carga por deslocamento diametral. Os resultados se

    encontram apresentados na Figura 6.40 para a fibra A e na Figura 6.41 para a

    Fibra B. Como aspecto inicial a ser observado deve-se destacar a semelhana

    de resposta do ensaio de compresso diametral avaliado por essa metodologia

    com a resposta obtida no ensaio de puno de placas para concreto projetado,

    conforme o apresentado no item 3.2. Assim, da mesma forma que o verificado

    anteriormente, constata-se que o desempenho das telas intermedirio aos

    teores de 20 kg/m3 e 40 kg/m3, da fibra A. No entanto, como a tendncia da

    energia acumulada nos tubos com telas foi crescente, devido ao

    comportamento de strain-hardening, maiores deslocamentos iriam proporcionar

    que os tubos reforados com fios de ao superariam o desempenho das fibras

    em todos os teores.

  • 200

    Figura 6.38 Curvas mdias dos tubos EA2 (reforados com fios CA 60) e reforados

    com a fibra A (Chama Neto, 2002).

    Figura 6.39 Curvas mdias dos tubos EA2 (reforados com fios CA 60) e reforados com a fibra B (Chama neto, 2002).

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 2 4 6 8 10

    Ca

    rga

    s (

    kN

    /m)

    Deslocamentos (mm)

    MEDIA A3

    MEDIA FIBRA A 10

    MEDIA FIBRA A 20

    MEDIA FIBRA A 40

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 2 4 6 8 10

    Carg

    as (

    kN

    /m)

    Deslocamentos (mm)

    MEDIA A3

    MEDIA FIBRA B 20

    MEDIA FIBRA B 40

  • 201

    Figura 6.40 Energia acumulada com o deslocamento diametral dos tubos durante o ensaio de compresso diametral obtidos para as telas e fibra A (adaptado de Chama

    Neto e Figueiredo, 2003).

    Figura 6.41 Energia acumulada com o deslocamento diametral dos tubos durante o ensaio de compresso diametral obtidos para as telas e fibra B (adaptado de Chama

    Neto e Figueiredo, 2003).

    Analisando-se os resultados da fibra B, observa-se que h um

    distanciamento muito mais pronunciado para os maiores nveis de

    deslocamento diametral. Isto ocorre pelo fato da fibra possuir menor fator de

    forma e resistncia mecnica. Com isto, maiores deslocamentos geram

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    450

    500

    0 2 4 6 8

    En

    erg

    ia a

    bso

    rvid

    a (

    Jo

    ule

    s)

    Nvel de deslocamento diametral (mm)

    EA2

    EA3

    A 10 kg/m3

    A 20 kg/m3

    A 40 kg/m3

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    450

    500

    0 2 4 6 8

    En

    erg

    ia a

    bso

    rvid

    a (

    Jo

    ule

    s)

    Nvel de deslocamento diametral (mm)

    EA2

    EA3

    B 20 kg/m3

    B 40 kg/m3

  • 202

    maiores escorregamentos e ruptura das fibras (ver itens 2.3.2. e 2.3.3), que

    perdem ancoragem, e capacidade de trabalho como ponte de transferncia de

    tenso na seo fissurada. O teor de 10 kg/m3 de fibra B apresentou um

    comportamento muito frgil devido menor resistncia da fibra. Assim, no

    momento em que surge fissura no tubo, ocorre uma srie de rupturas das

    fibras presentes em pequena quantidade na seo fissurada. Com isto, as

    fibras no conseguem atuar como ponte de transferncia de tenses e o

    comportamento do tubo se torna frgil. Ou seja, fica claro que fundamental

    garantir um teor adequado de fibras e utilizar aquelas que possuam maior

    capacidade resistente para evitar este tipo de risco.

    Como j foi comentado, ficou demonstrado que o desempenho da fibra

    pode superar o da tela, especialmente para menores nveis de deslocamento.

    Isto ocorre pelo fato das fibras serem mobilizadas j no incio do processo de

    fissurao por se posicionarem tambm junto superfcie da parede do

    componente (Figura 6.36). J os fios de ao CA 60, por exigncia de

    cobrimento mnimo, acabam sendo posicionados junto linha neutra, o que

    demanda um grande nvel de deformao e fissurao para mobilizar sua

    capacidade resistente. Dessa maneira, o comportamento dos concretos com

    baixos consumos de fibras tipicamente de strain-softening, enquanto os tubos

    com fios tipicamente strain-hardening. Assim, mesmo para baixos consumos

    de fibra, o seu desempenho equiparvel ou at superior ao tubos armados

    para baixo nvel de deslocamento e fissurao. Isto particularmente

    interessante por ser essa a fase de principal interesse da aplicao, pois est

    associado ao estado limite de utilizao. Ou seja, os tubos com fibras tm

    melhores condies de atender s exigncias de durabilidade da obra.

    No caso particular do estudo de Figueiredo et al. (no prelo), os tubos

    armados com fios de ao apresentaram desempenho muito superior classe

    prevista indicando que o reforo de fibras to eficiente que aproxima o

    comportamento dos tubos reforados com fibras ao dos reforados com fios de

    ao de classe superior nas condies do estado limite de servio. Observou-se

    tambm que o teor mnimo de 20 kg/m3 especificado pela norma nacional,

    praticamente garantiu o atendimento das exigncias para a classe EA2, para o

    referido estudo. Alm disso, os resultados deste estudo comprovaram a

    condio crtica de deformao da ponta do tubo em relao bolsa. Isto

  • 203

    demonstra que, medindo-se a deformao do componente nesta posio,

    verifica-se a sua pior condio em termos de deformao e iniciao da

    fissurao. No entanto, este um rigor associado ao mtodo de ensaio, dado

    que, em condies de uso, a ponta de um tubo estar dentro da bolsa do

    seguinte enrijecendo todo o conjunto. Este efeito, naturalmente, no aplicvel

    aos tubos do tipo macho e fmea, previsto pela norma brasileira (ABNT NBR

    8890, 2007) que tero maior deformao devido falta de rigidez da bolsa.

    Assim, a avaliao de compresso diametral dos tubos com ponta e bolsa feita

    com a medida de deslocamentos diametrais apenas na ponta est a favor da

    segurana.

    Outro aspecto importante a ser observado o fato de que, no caso

    especfico do estudo de Figueiredo et al. (no prelo) o teor de 40 kg/m3 pode ser

    considerado como o volume crtico de fibras. Ou seja, o tubo apresentou um

    comportamento prximo do elasto-plstico perfeito. Nesta situao, muito

    difcil realizar o ensaio cclico como previsto pela norma brasileira (itens 6.3.2 e

    6.4.1) uma vez que impossvel perceber quando a carga mxima desce a

    95% de seu valor, conforme o comentado no item 6.4.2. No entanto, o que

    chama a ateno o valor baixo de consumo para atingir o comportamento

    elasto-plstico perfeito. Isto foi facilitado, como j comentado, pela pequena

    espessura do tubo e, por conseguinte, haver um incremento deste efeito para

    tubos de menores dimenses, conforme o apresentado no prximo item.

    6.4.3 A influncia do teor de fibra e do dimetro do tubo

    Como j foi discutido no item 2.3.1., a eficincia de reforo

    proporcionado pela fibra depende diretamente do teor utilizado. Ou seja,

    quanto maior for o teor, maior ser o nmero de fibras atuando como ponte de

    transferncia de tenso ao longo da fissura, o que aumenta a capacidade de

    reforo ps-fissurao do concreto. No caso dos tubos de concreto esta

    afirmao continua vlida, naturalmente. Aproveitando-se os resultados

    apresentados nos dois itens anteriores, pode-se produzir os grficos

    apresentados na Figura 6.42. Os grficos da Figura 6.42 so apresentados em

    termos de carga por deslocamento diametral relativo, ou seja, a relao em

    porcentagem do deslocamento em relao ao dimetro. Os resultados foram

  • 204

    obtidos a partir dos dados utilizados nos estudos de Figueiredo (2008c) e

    Figueiredo et al. (no prelo). Estes dois estudos focaram tubos EA2 reforados

    com a mesma fibra AI com 60 mm de comprimento e 80 de fator de forma. A

    diferena fundamental foi o dimetro dos tubos, j que ambos foram produzidos

    com 2500 mm de comprimento. No estudo de Figueiredo (2008c) foram

    estudados tubos com 800 mm de dimetro e, no caso do estudo de Figueiredo

    et al. (no prelo) foram estudados tubos com 600 mm. Em ambos os estudos

    foram analisados os mesmos teores de 10 kg/m3, 20 kg/m3 e 40 kg/m3.

    Portanto, os tubos foram identificados nos grficos da Figura 6.42 com o seu

    dimetro e o teor utilizado. Assim, por exemplo, o tubo 600-40 significa que era

    um tubo de 600 mm de dimetro com 40 kg/m3 de consumo de fibra de ao.

    Em ambos os estudos o deslocamento diametral foi medido com a utilizao de

    dois transdutores, fixados nas posies A e B da Figura 6.16.

    Figura 6.42 Curvas de carga por deslocamento diametral relativo obtidas nos ensaios de compresso diametral de tubos com 600 mm e 800 mm de dimetro

    (adaptado de Figueiredo, 2008c e Figueiredo et al., no prelo).

    Analisando-se os resultados observa-se claramente que o ganho de

    resistncia residual foi proporcional ao consumo de fibras. Para maior

    facilidade de anlise, foram levantadas as resistncias residuais para 0,25 % e

    0,5 % de deslocamento diametral relativo. Os valores de resistncia residual

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

    Ca

    rga

    (k

    N)

    Deslocamento relativo ao dimetro do tubo (%)

    800 - 10

    800 - 20

    800 - 40

    600 - 10

    600 - 20

    600 - 40

  • 205

    foram ento correlacionados com o teor de fibra e as regresses obtidas esto

    apresentadas na Figura 6.43.

    Figura 6.43 Correlaes entre a carga resistente residual a 0,25 % e 0,5 % de

    deslocamento relativo e o teor de fibra obtidas nos ensaios de compresso diametral de tubos com 600 mm e 800 mm de dimetro (adaptado de Figueiredo, 2008c e

    Figueiredo et al., no prelo).

    No caso especfico destes estudos foi possvel correlacionar linearmente

    o ganho de resistncia residual com o aumento do teor de fibras, o que no

    ocorreu para o caso da tenacidade medida em prismas e em placas (itens 4.1 e

    4.2). De qualquer forma, fica claro o efeito do teor de fibra na capacidade

    resistente dos tubos. Alm disso, percebe-se tambm que os tubos de menores

    dimetros apresentam um desempenho proporcionalmente mais favorvel para

    a fibra. Isto ocorre pelo fato da espessura do tubo ser menor para o tubo de

    600 mm (72 mm) do que para o tubo de 800 mm (87 mm). Com isto h um

    melhor direcionamento da fibra, que possui 60 mm de comprimento, na seo

    de ruptura, o que acaba por otimizar o trabalho da fibra (item 2.3). Como h a

    coincidncia das retas de correlao para os tubos de menores dimetros para

    o teor de 40 kg/m3, demonstra-se que no h perda de capacidade resistente

    em funo do nvel de deslocamento. Assim, h a comprovao de que este

    teor pode ser considerado como crtico. A confirmao disso so os valores

    superiores da relao entre carga mxima (de pico) e carga resistente residual

    relativa de 0,5 %, conforme est apresentado na Figura 4.44. Percebe-se

    y = 2,9429x + 98,833 R = 0,9957

    y = 1,9679x + 74,25 R = 0,9918

    y = 3,5595x + 56,5 R = 0,9993

    y = 2,6655x + 48,583 R = 0,9921

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 10 20 30 40 50

    Carg

    a r

    es

    iste

    nte

    re

    sid

    ua

    l (k

    N)

    Consumo de fibra (kg/m3)

    0,25% - 800

    0,25% -600

    0,5% -800

    0,5% - 600

  • 206

    claramente que os valores obtidos para os tubos de 600 mm de dimetro so

    maiores que os obtidos com os tubos de maiores dimetros. Inclusive, a

    relao obtida para o tubo de 600 mm com 40 kg/m3 de fibra de ao

    praticamente igual a 100% o que configura a condio de volume crtico de

    fibras, ou seja, comportamento elasto-plstico perfeito. Este teor

    praticamente a metade do esperado para o concreto convencional onde o

    direcionamento da fibra em relao ao sentido preferencial dos esforos no

    to intenso.

    Figura 6.44 Correlaes entre a relao entre a carga resistente residual a 0,5 % e a carga de pico obtidas nos ensaios de compresso diametral de tubos com 600 mm e

    800 mm de dimetro com o consumo de fibras (adaptado de Figueiredo, 2008c e Figueiredo et al., no prelo).

    Alm do esperado efeito da fibra na resistncia ps-fissurao do tubo,

    h outro muito importante j comprovado nos estudos experimentais anteriores.

    Este efeito o de aumentar a carga de pico, ou carga mxima de ensaio.

    Aproveitando os resultados do estudo Figueiredo (2008c) correlacionou-se o

    teor de fibra com a carga mxima obtida no ensaio e os resultados podem ser

    observados na Figura 6.45. Os resultados mdios de carga mxima por grupo

    de tubos com mesmo teor de fibras (independentemente do fato de haver

    carregamento cclico ou no no caso do estudo de Figueiredo, 2008c)

    y = 29,075ln(x) - 21,683 R = 0,9901

    y = 33,047ln(x) - 20,95 R = 0,9907

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 10 20 30 40 50

    Rela

    o e

    ntr

    e c

    arg

    a r

    es

    idu

    al a

    0,5

    % d

    e

    des

    loc

    am

    en

    to d

    iam

    etr

    al re

    lati

    vo

    e a

    c

    arg

    a d

    e p

    ico

    (%

    )

    Consumo de fibra (kg/m3)

    800 mm

    600 mm

  • 207

    mostraram muito boa aderncia com o consumo de fibras. Isto comprova o

    efeito das fibras nesta resposta do tubo, devido ao fato de que a fibra dificulta a

    propagao da fissura que, invariavelmente, comea pela ponta do tubo. Com

    isto, medida que a fibra suporta mais carga, dificulta-se a propagao da

    fissura e mobilizam-se mais a capacidade resistente do componente. Estudos

    mais aprofundados devero ser desenvolvidos com o auxlio da modelagem

    numrica (item 6.4.4) para se entender melhor este comportamento do tubo.

    Como a fibra altera a carga de pico ou de ruptura e a carga resistente ps-

    fissurao, deve-se levar em conta estas duas variveis para a dosagem da

    mesma. Isto ser analisado no item 6.6, dado que estes dois parmetros so

    requisitos especificados pela normalizao para caracterizao das classes

    resistentes dos tubos.

    Figura 6.45 Correlaes entre a relao entre as cargas mximas obtidas nos

    ensaios de compresso diametral de tubos com 600 mm e 800 mm de dimetro e o consumo de fibras (adaptado de Figueiredo, 2008c e Figueiredo et al. No prelo).

    6.4.4 A modelagem do comportamento

    As curvas de carga por deslocamento obtidas no estudo de Figueiredo et

    al. (no prelo) com o transdutor instalado apenas na ponta (posio A da Figura

    6.16) apresentam um comportamento muito similar ao modelo fsico proposto

    por de la Fuente et al. (2010) para a modelagem do comportamento do

    y = 1,4x + 176,17 R = 0,9841

    y = 0,8833x + 122,42 R = 0,8814

    50

    70

    90

    110

    130

    150

    170

    190

    210

    230

    250

    0 10 20 30 40 50

    Carg

    a m

    x

    ima

    m

    dia

    me

    did

    a n

    o

    en

    sa

    io d

    e c

    om

    pre

    ss

    o

    dia

    me

    tral

    (kN

    )

    Consumo de fibra (kg/m3)

    800 mm

    600 mm

  • 208

    componente. Nesta srie de tubos os deslocamentos atingiam maiores valores

    com cargas menores, devido menor rigidez da ponta do tubo. Isto j foi

    analisado anteriormente por Silva e El Debs (2009) que comprovaram a forte

    participao da bolsa na condio de rigidez do componente. Com isto o

    concreto acaba por atingir seu limite de deformao elstica nesta regio antes

    mesmo que ocorra na bolsa e assim a fissurao dos tubos sempre comea

    pela ponta, como comentado anteriormente. Deve-se ressaltar que este padro

    de comportamento compatvel com o modelo proposto por De La Fuente et

    al. (2010), o qual pode ser visto na Figura 6.46.

    Na modelagem do comportamento do tubo durante a realizao do

    ensaio tomou-se por hiptese que h, inicialmente, uma fase elstica (1) onde

    o comportamento do tubo linear elstico e pouco afetado pelo tipo de reforo

    que foi utilizado. Nessa fase, o comportamento fundamentalmente marcado

    pelas caractersticas da matriz (FIGUEIREDO et al. 2010), o que ser tambm

    discutido no item 6.5.1. Em seguida ocorre uma fase fissurada (2) que

    iniciada na ponta do tubo devido maior deformao e tenses localizadas que

    ocorrem no componente. Esta fissurao principia pela face interna da regio

    de coroamento do tubo, onde os esforos de trao so mais intensos. Depois

    se segue a fase de pr-ruptura (3) onde ocorre a propagao das fissuras.

    Durante esta propagao iniciada a fissurao na base e posteriormente nos

    flancos do tubo, sempre principiando na ponta e propagando para a bolsa.

    Quando a fissurao chega at a bolsa ocorre a ruptura propriamente dita (4)

    onde a fissurao fica completa. Nesta situao comum o aparecimento de

    quatro fissuras principais, posicionadas no coroamento, na base e nos flancos

    do tubo, conforme o exemplo apresentado na Figura 6.47. O comportamento

    do tubo, aps a fase de ruptura (5) , fundamentalmente, governado pelo

    arrancamento das fibras na regio das fissuras que vo se abrindo

    progressivamente com o aumento do deslocamento imposto durante o ensaio.

    Por esta razo, a fibra acaba por contribuir para a carga mxima atingida ao

    final da fase pr-ruptura, ou seja, quando atinge o ponto 4, conforme o

    discutido no item anterior. Este modelo mais apropriado verificao do

    comportamento do tubo sem a influncia da bolsa, o que faz com que a

    utilizao de transdutores nesta parte do tubo seja prioritria.

  • 209

    No trabalho de de la Fuente et al. (no prelo) apresentado o modelo

    numrico chamado MAP (Mechanical Analysis of Pipes), o qual simula o

    comportamento dos tubos de concreto com pequenos e mdios dimetros

    quando reforados com fibras atravs de uma anlise no linear, baseando-se

    no modelo comportamental aqui descrito. Neste trabalho, os resultados

    experimentais de Figueiredo et al. (no prelo), apresentados no item 6.4.2, so

    contrastados com a resposta prevista no referido modelo numrico. Um

    exemplo desta comparao se encontra apresentado na Figura 6.48, para os

    teores de 10 kg/m3, 20 kg/m3 e 40 kg/m3, respectivamente. Percebe-se que o

    modelo consegue representar bem o comportamento do componente para os

    diferentes nveis de reforo. Ou seja, consegue prever com boa preciso tanto

    o comportamento de strain-softening, como strain-hardening que ocorre

    quando o teor de fibra chega prximo do valor crtico. Assim, os resultados

    obtidos por Figueiredo et al. (no prelo) possibilitaram a validao do modelo

    numrico, o que permite ento a sua utilizao para previso de

    comportamento de tubos no futuro. Isto particularmente interessante pelo fato

    de as anlises experimentais para determinao do reforo adequado a um

    tubo para atingir os requisitos de determinada classe serem muito

    dispendiosas, por exigirem a moldagem de uma srie de tubos e seu posterior

    ensaio. Ou seja, a definio da armadura ideal passa por um processo de

    tentativa e erro que, se no for bem embasado, pode levar a um extenso

    trabalho experimental com resultados duvidosos. Com a disponibilidade do

    modelo numrico pode-se ento obter previses de comportamento como a

    apresentada na Figura 6.49, onde o comportamento de tubos de 400 mm com

    diferentes reforos de fibra e armadura convencional so apresentados.

    No estudo de de la Fuente et al. (no prelo), foi possvel concluir que o

    teor de 10 kg/m3 seria suficiente para que o tubo atendesse as exigncias para

    a classe EA2. J para atender as exigncias de classe EA3 seria necessria a

    utilizao de um teor de 30 kg/m3. Estes teores so bem baixos, sendo que,

    para atender a exigncia da classe resistente EA2 o consumo de 10 kg/m3

    inferior ao mnimo estipulado pela norma brasileira que de 20 kg/m3. Estes

    resultados endossam a concluso do item anterior que a capacidade de reforo

    da fibra to maior quanto menor for o dimetro do tubo e, por conseguinte, a

    espessura de sua parede. Assim, a norma brasileira dever ser revista no

  • 210

    sentido de no prejudicar a competitividade dos tubos de concreto com

    menores dimetros, devido exigncia da norma de consumo mnimo de 20

    kg/m3. Por outro lado, os tubos de concreto de grandes dimenses teriam

    maior dificuldade de atender as exigncias da norma, especialmente para as

    classes de maior resistncia, apenas com o reforo das fibras. Nestes casos,

    seria muito interessante a utilizao de reforo misto de fios de ao e fibras que

    facilitariam o atendimento s exigncias da carga de ruptura e de fissura,

    respectivamente.

    Figura 6.46 Modelo de representao da curva de carga por deformao

    diametral dos tubos de concreto durante a realizao do ensaio de compresso diametral (adaptado de De La Fuente et al. (2010).

    Figura 6.47 Tubo rompido com grande nvel de deslocamento exibindo as

    quatro principais rotulaes no coroamento, base e flancos(Figueiredo, 2005g).

  • 211

    a)

    Fcr = 98 kN

    Fu = 114 kN

    F3mm = 88 kN

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    F (k

    N)

    Tubo 1

    Tubo 2

    Tubo 3

    Media Ensayo

    MAP

    b)

    Fcr = 98 kN

    Fu = 123 kN

    F3mm = 108 kN

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    F (k

    N)

    vC (mm)

    Tubo 1

    Tubo 2

    Tubo 3

    Valores Medios

    MAP

    c)

    c)

    Fcr= 98 kN

    Fu =156 kN

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    F (k

    N)

    vc (mm)

    Tubo 1

    Tubo 2

    Tubo 3

    Valores Medios

    MAP

    Figura 6.48 Curva de carga por deslocamento diametral obtida com o modelo numrico e as curvas experimentais obtidas com os tubos com (a) 10 kg/m3, (b)

    20 kg/m3 e (c) 40 kg/m3 de fibras (de la Fuente et al., no prelo).

    (b)

    (a)

    (c)

  • 212

    Figura 6.49. Curvas de carga por deslocamento diametral previstas para os tubos com 400 mm de dimetro nominal de acordo com os resultados previstos

    pelo modelo MAP (de la Fuente et al., no prelo).

    6.5 Controle especfico do tubo de concreto com fibras

    6.5.1. Esclerometria

    No procedimento de controle de aceitao de um lote de tubos de

    concreto, a norma brasileira ABNT NBR 8890 (2007) exige que sejam

    claramente definidos os lotes de tubos que sero julgados e que amostras de

    tubos e de anis de borracha sejam retiradas para a inspeo. Estes lotes

    devem ser compostos por, no mximo, 100 peas produzidas num perodo

    inferior a 15 dias e numerados seqencialmente. O responsvel pelo controle

    de aceitao deve realizar inicialmente uma inspeo visual em todas as peas

    do lote e verificar a presena de defeitos prejudiciais, como fissuras e falhas de

    moldagem. A norma exige que a conformidade neste requisito atinja, no

    mnimo, 70% do lote e, caso o lote de tubos apresente no conformidade maior

    Fu =75 kN

    F3mm = 28 kN 0 kg/m3

    Fu =93 kN

    F3mm = 64 kN

    10 kg/m3

    Fu =110 kN F3mm = 99 kN

    20 kg/m3

    Fcr =96 kN

    Fu = 136 kN 30 kg/m3

    Fw=0.25mm=125 kN

    10 kg/m3 +75/m

    Fu = 180 kN

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    0 1 2 3 4 5

    Carg

    a (

    kN

    )

    Deslocamento diametral (mm)

  • 213

    que 30% na avaliao visual, todo o lote deve ser rejeitado. No caso de

    rejeio de peas do lote durante a inspeo visual, cuja somatria seja inferior

    a 30% do lote, substituem-se apenas as peas no conformes.

    J o ensaio de compresso diametral feito em uma amostra de apenas

    dois tubos retirada do lote. Isto ocorre devido ao alto custo da realizao do

    ensaio. Como o volume dessa amostra pode corresponder a apenas 2% do

    lote, inevitvel que surjam dvidas quanto representatividade de uma

    amostra to reduzida em relao ao lote que est sendo julgado. Quando um

    dos tubos no atende aos requisitos de desempenho mecnico no ensaio de

    compresso diametral, a norma prev a retirada de uma nova amostra,

    composta de quatro tubos e, caso novamente qualquer um dos quatro tubos

    seja reprovado, o lote finalmente rejeitado. O problema que a norma no

    define o critrio para a seleo dos tubos que sero ensaiados. Assim, pode

    ocorrer de os tubos serem escolhidos entre aqueles que esto mais prximos

    da mquina de ensaio ou que apresentem o melhor ou pior aspecto visual,

    viciando a amostragem contra ou a favor da segurana. Por isso,

    interessante utilizar medidas que possam complementar o ensaio de

    compresso diametral, sem que haja um aumento expressivo nos custos de

    ensaio, possibilitando caracterizar o comportamento mecnico com maior

    confiabilidade.

    Com isto em vista, foi desenvolvido um estudo experimental de

    avaliao de aplicabilidade do esclermetro de reflexo para a avaliao de

    tubos de concreto para esgoto e guas pluviais (FIGUEIREDO; CHAMA NETO,

    2010). Apesar de ter utilizado tubos armados convencionais, os resultados

    podem servir de bom indicativo para o controle de tubos com qualquer tipo de

    reforo, como comentado ao final do item. Alm disso, a determinao da

    carga de fissura mais facilmente obtida para os tubos de concreto armado do

    que para os tubos de concretos com fibras. Como havia a esperana de uma

    boa correlao do ndice escleromtrico com este parmetro, devido forte

    influncia da matriz neste valor, optou-se ento por ensaiar tubos de concreto

    com armadura convencional. Este estudo foi dividido em duas etapas bsicas.

    Na primeira etapa, procurou-se analisar a viabilidade de se correlacionar a

    resistncia do concreto dos tubos ao ndice escleromtrico. Numa segunda

  • 214

    etapa foi analisada a possibilidade de se correlacionar alguns parmetros dos

    tubos com o ndice escleromtrico.

    Para a realizao deste estudo experimental, foram moldados corpos-

    de-prova cilndricos e tubos de concreto variando-se o consumo de cimento.

    Estes corpos-de-prova e tubos foram levados ruptura por compresso

    diametral segundo as normas ABNT NBR 7222 (1994) e ABNT NBR 8890

    (2007), respectivamente. Simultaneamente, os corpos-de-prova e os tubos

    foram ensaiados com o esclermetro de reflexo, cuja aplicao regida pela

    norma ABNT NBR 7584 (1995) para estruturas de concreto convencional. Os

    corpos-de-prova tinham 15 cm de dimetro e 30 cm de altura e foram moldados

    sobre mesa vibratria e com o auxlio de um soquete, conforme apresentado

    na Figura 6.50. A opo pelo uso de soquete ocorreu pelo fato de ser um

    concreto de consistncia muito seca, o que impossibilita o uso dos

    procedimentos convencionais adequados a concretos plsticos. Sem o uso do

    soquete praticamente impossvel realizar a moldagem dos corpos-de-prova.

    J a moldagem dos tubos ocorreu em escala real e com compactao por

    vibro-compresso. Todos os corpos-de-prova e tubos foram moldados em um

    nico dia e pelo mesmo pessoal.

    O volume de concreto dosado foi o suficiente para moldar um tubo de

    concreto e os corpos-de-prova, de modo a garantir as condies similares s

    rotineiras da fbrica e constncia do trao. Os consumos de cimento utilizados

    foram 200kg/m3, 250kg/m3, 300kg/m3, 350kg/m3 e 400kg/m3. Com isto variou-

    se a resistncia do material, a qual era o foco principal do estudo. Os traos

    utilizados se encontram apresentados na Tabela 6.1. Os corpos-de-prova

    foram ensaiados quanto resistncia trao por compresso diametral

    segundo a norma ABNT NBR 7222 (1994). Foram utilizados dois corpos-de-

    prova por determinao. As idades de ensaio escolhidas foram um, sete e vinte

    e oito dias. O procedimento experimental consistia na aplicao de um pr-

    carregamento de 20 kN no corpo-de-prova inicialmente. Com o corpo-de-prova

    travado realizava-se o ensaio de esclerometria e, em seguida, o mesmo corpo-

    de-prova era levado ruptura. Em seguida eram realizados os ensaios com o

    esclermetro de reflexo (Figura 6.51). Ao final, os tubos eram carregados at

    a sua ruptura no ensaio de compresso diametral. Dadas as grandes

  • 215

    dimenses das peas, foram realizadas doze determinaes com o

    esclermetro, sendo seis em cada lado do tubo.

    Figura 6.50 Moldagem dos corpos de prova cilndricos com soquete sobre mesa vibratria (Figueiredo; Chama Neto, 2010).

    Tabela 6.1 Traos utilizados para a correlao da resistncia trao do concreto com o ndice escleromtrico (Figueiredo; Chama Neto, 2010).

    Trao

    Consumo (kg/m3)

    Cimento

    Areia Artificial Grossa

    Areia Artificial

    Fina Pedrisco

    Fino Pedrisco Grosso gua

    1 200 794,5 342,6 452,9 684,5 90

    2 250 742,2 321,5 441 666,4 112,3

    3 300 687,8 296,7 433,3 652,3 133,9

    4 350 634,5 271,9 425,4 638,1 155

    5 400 570 424,5 423,2 636,9 175,2

    Figura 6.51 Realizao do ensaio com o esclermetro de reflexo no tubo de concreto (Figueiredo; Chama Neto, 2010).

  • 216

    No foram alcanadas boas correlaes entre os resultados obtidos no

    ensaio de trao por compresso diametral com consumo de cimento para

    cada faixa de idade do concreto. Houve uma grande variao no resultado em

    funo das dificuldades inerentes moldagem de corpos-de-prova com

    concretos muito secos. Este comportamento tpico dos concretos secos que

    dependem das condies do processo de produo, como o caso dos tubos,

    dos blocos de concreto (TANGO, 1994) e do concreto projetado (PRUDNCIO,

    1993; FIGUEIREDO, 1999b). Mesmo com o uso de soquetes e mesa vibratria,

    difcil garantir a compactao perfeita do corpo-de-prova. Isto endossa o

    proposto como procedimento de dosagem dos tubos de CRF, o qual est

    apresentado no item 6.6. Tal fato tambm corrobora a opo da norma por no

    utilizar ensaios de compresso em corpos-de-prova cilndricos para o controle

    de tubos de concreto. Devido a isto e ao fato de se ter como principal objetivo

    correlacionar a resistncia da matriz com o ndice escleromtrico, concentrou-

    se a anlise na obteno desta correlao independentemente da idade ou

    consumo de cimento utilizado. Ou seja, correlacionou-se a resistncia trao

    por compresso diametral e o ndice escleromtrico obtido em cada corpo-de-

    prova, independentemente de idade e consumo de cimento. Esta correlao foi

    feita e o resultado obtido pode ser observado no grfico da Figura 6.52.

    Percebe-se uma aderncia razovel dos resultados, o que foi comprovado pelo

    coeficiente de correlao r2 de 0,7651. Ou seja, pode-se dizer que existe a

    possibilidade de verificao da qualidade da matriz de concreto usada no tubo

    pelo uso do esclermetro de reflexo. No entanto, procurou-se verificar o

    resultado diretamente no tubo, o que era o objetivo principal do trabalho.

    Os resultados obtidos durante os ensaios de esclerometria e

    compresso diametral dos tubos (carga de fissura e carga de ruptura) foram

    correlacionados entre si conforme o apresentado na Figura 6.53. Verificou-se

    pelos ndices de correlao obtidos que as regresses tiveram boa aderncia

    para a carga de fissura e no to boa para a carga de ruptura. Isto explicvel

    pelo fato da carga de fissura ser diretamente influenciada pela qualidade da

    matriz de concreto e, por conseqncia, ter direta interferncia no ndice

    escleromtrico. J a carga de ruptura muito mais afetada pela armadura do

    tubo e, conseqentemente, no afeta o resultado obtido com o esclermetro

  • 217

    que avalia apenas a superfcie da pea. Isto justificado pelo fato da carga de

    fissura depender mais diretamente da qualidade da matriz de concreto do tubo,

    enquanto a carga de ruptura representa mais o comportamento estrutural do

    componente envolvendo a interao entre matriz e armadura. Alm disso, o

    baixo nvel de correlao pode ser atribudo tambm ao reduzido nmero de

    ensaios realizados (apenas um tubo por trao), o que implica numa

    amostragem muito reduzida. Alm disso, h toda uma dificuldade de

    determinao da carga de fissura, que depende da habilidade do laboratorista

    conforme discutido no item 6.5.2. No entanto, apesar de todas estas limitaes,

    a tendncia de aumento do ndice escleromtrico com o aumento da carga de

    fissura fica evidente a partir da observao dos resultados. Dessa maneira,

    evidencia-se a possibilidade de se obter correlaes entre o ndice

    escleromtrico e a carga de fissura para uma avaliao de um maior nmero

    de tubos. Vale ressaltar que, apesar do baixo nmero de tubos usados, o

    coeficiente de correlao obtido para a carga de fissura nos tubos foi superior

    ao obtido com corpos-de-prova cilndricos.

    Figura 6.52 Correlao entre a resistncia trao e o ndice escleromtrico medidos em corpos-de-prova cilndricos moldados com o concreto utilizado nos tubos

    (Figueiredo; Chama Neto, 2010).

    y = 0,1831x - 2,6901

    R2 = 0,7651

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    20 25 30 35 40 45

    ndice escleromtrico

    Resis

    tn

    cia

    t

    rao

    (M

    Pa)

  • 218

    Figura 6.53 Resultados obtidos para a correlao entre o ndice escleromtrico e a carga de trinca e ruptura dos tubos (Figueiredo; Chama Neto, 2010).

    Tambm foi feita uma correlao entre o ndice escleromtrico mdio e o

    consumo de cimento utilizado na produo do tubo. Alm de ser um parmetro

    da norma ABNT NBR 8890 (2007), que estabelece um consumo mnimo de

    cimento, ele acaba por interferir na qualidade da matriz e, em parte, no

    comportamento estrutural do componente, seja ele reforado por armadura

    convencional ou fibras. Esta correlao est apresentada na Figura 6.54, onde

    possvel perceber que o valor da correlao foi excelente, com coeficiente de

    correlao muito prximo do valor unitrio. Ou seja, pode-se afirmar que o uso

    do esclermetro um meio promissor de avaliar a qualidade da matriz utilizada

    na produo dos tubos, dado que sensvel dureza superficial do concreto

    (FIGUEIREDO, E. 2005). No entanto, no seria um substitutivo para o ensaio

    de compresso diametral, que tem um papel fundamental na avaliao do

    comportamento estrutural do componente.

    O ensaio de esclerometria poderia sim servir de recurso complementar

    para a avaliao da qualidade da matriz e at para a estimativa da carga de

    fissura do tubo. Melhores correlaes do ndice escleromtrico com os

    resultados do ensaio de compresso axial dos tubos podero ser obtidas se um

    maior nmero de tubos for ensaiado. Isto porque o uso do esclermetro em

    conjunto com o ensaio de compresso diametral poder fornecer uma maior

    confiabilidade sistemtica de controle que, por norma, utiliza um nmero

    y = 5,0524x - 56,685

    R2 = 0,826

    y = 4,5514x - 30,116

    R2 = 0,6097

    80

    90

    100

    110

    120

    130

    140

    150

    160

    170

    180

    30 32 34 36 38 40 42 44

    ndice escleromtrico

    Ca

    rga

    (kN

    )

    Carga de fissura (kN)

    Carga de ruptura (kN)

    Linear (Carga de fissura (kN))

    Linear (Carga de ruptura (kN))

  • 219

    reduzido de amostras para a avaliao do comportamento mecnico. Assim, o

    maior nvel de eficincia do ensaio de esclerometria estaria no controle da

    qualidade da matriz sem que houvesse a realizao de um ensaio destrutivo.

    Ou seja, pode ser um excelente instrumento de verificao da homogeneidade

    de produo de um lote de tubos destinado a sistemas de guas pluviais ou

    esgoto sanitrio.

    Figura 6.54 Correlao entre consumo de cimento do concreto do tubo e o ndice escleromtrico mdio obtido no mesmo tubo aos 28 dias de idade (Figueiredo; Chama

    Neto, 2010).

    6.5.2 Ensaio de compresso diametral

    Como abordado em itens anteriores, h uma srie de vantagens para a

    realizao do ensaio de compresso diametral com controle eletrnico de

    deslocamentos. Este controle permitiria uma anlise mais precisa do reforo de

    fibra para o tubo de concreto, da mesma forma que o uso do yoke permite

    que o ensaio de trao na flexo seja um ensaio bsico para o controle do

    CRF. Assim, a realizao do ensaio de compresso diametral com o uso dos

    LVDTs da maneira como proposto no item 6.4.1 permite a avaliao mais

    precisa do comportamento do componente e aumenta a confiabilidade do

    ensaio, dado que no fica to dependente da habilidade do laboratorista. Alm

    y = 0,0456x + 24,198

    R2 = 0,9951

    25

    27

    29

    31

    33

    35

    37

    39

    41

    43

    45

    150 200 250 300 350 400 450

    Consumo de cimento (kg/m3)

    nd

    ice e

    scle

    rom

    tr

    ico

    md

    io

  • 220

    disso, se o teor de fibras for elevado, tornando o comportamento do tubo

    prximo do elasto-plstico perfeito, como ocorreu no caso do tubo de 600 mm

    com 40 kg/m3 de fibra de ao (item 6.4.2), torna-se impossvel verificar quando

    a carga cai a 95% do valor mximo em um nvel de deslocamento aceitvel.

    Com o controle de deslocamentos, h uma maior preciso na avaliao

    do atendimento do componente s exigncias da norma, como ocorre no

    exemplo apresentado na Figura 6.55. Neste grfico de um ensaio cclico,

    executado seguindo exatamente o procedimento definido pela norma (item

    6.3.2) esto definidos os limites da carga mnima isenta de dano e da carga de

    ruptura. O tubo de concreto foi reforado com 40 kg/m3 de fibra de ao AI com

    60 mm de comprimento e 80 de fator de forma. Claramente o tubo suporta a

    tenso da carga mnima isenta de dano de 120 kN no primeiro ciclo de

    carregamento e supera o requisito para a carga de ruptura que de 180 kN,

    pois chegou a atingir algo acima dos 210 kN. No segundo ciclo de re-

    carregamento, a carga mxima atingida supera os 180 kN, indicando que

    atendeu com grande sobra a exigncia de 1,05120 kN, ou seja, 126 kN.

    Obviamente, este tubo foi capaz de suportar a carga de 120 kN por um minuto

    no segundo ciclo de carregamento do tubo. Na verdade, o tubo j fissurado no

    segundo ciclo seria capaz de atender as exigncias de carga de ruptura

    especificadas na norma para a classe EA2.

    No grfico apresentado na Figura 6.56 possvel observar a no

    conformidade do tubo de concreto reforado com apenas 10 kg de fibra por

    metro cbico de concreto. Nesta figura observa-se que o tubo atende ao

    requisito da carga mnima isenta de dano no trecho linear inicial da curva, onde

    o concreto responde pelo comportamento do material. No entanto, com o

    prosseguimento do carregamento inicial, no consegue atingir a carga de

    ruptura mnima correspondente a 180kN, por muito pouco. Da mesma forma,

    ao se proceder ao re-carregamento do tubo, no se consegue atingir a carga

    mnima isenta de dano e, muito menos, mant-la por um minuto conforme

    exigncia da norma atual. Assim, apesar deste tubo ter uma condio de

    trabalho razovel, se no houver fissurao do mesmo, a norma no permite a

    sua aprovao pelo fato de no atender ao requisito de resistncia e no haver

    uma ductilidade mnima no comportamento do componente, o que

    caracterizado pela resistncia do mesmo durante a execuo do segundo ciclo

  • 221

    de carregamento, que uma forma de avaliar sua resistncia ps-fissurao.

    Esta ductilidade uma condio de segurana para a utilizao do tubo para

    sistemas de coleta de guas pluviais e esgoto. Isto ocorre porque a ruptura

    frgil do mesmo poder significar elevados riscos ao pessoal que venha a

    trabalhar no seu interior, bem como para qualquer que seja a utilizao dada

    superfcie da regio onde o mesmo tenha sido instalado.

    Figura 6.55 Tubo de concreto EA2 de 2,5m de comprimento com um consumo de fibras de 40kg/m3 ensaiado segundo a norma brasileira apresentando conformidade

    (exigncia de 120kN para carga mnima isenta de dano e 180kN para carga de ruptura) (Figueiredo, 2008d).

    Pelo aqui apresentado, fica claro que o ensaio de compresso diametral

    de trs cutelos elemento fundamental para a verificao da conformidade dos

    tubos durante o controle de qualidade de aceitao ou de produo. Assim,

    inadmissvel negligenciar este aspecto estabelecido pela norma brasileira

    ABNT NBR 8890 (2007). O fato de ser um ensaio caro, at pelo fato do corpo-

    de-prova ter um custo elevado, no justifica a sua eliminao, dado que ainda

    no h sistemas de controle que possam substitu-lo e garantir o atendimento

    s exigncias quanto ao comportamento mecnico. Para sua maior efetividade,

    este ensaio pode ser associado a outros no destrutivos, como apresentado

    para o ensaio de esclerometria no item anterior. Alm disso, outros aspectos

  • 222

    devem ser avaliados de maneira complementar, conforme o discutido no

    prximo item.

    Figura 6.56 Tubo de concreto EA2 de 2,5m de comprimento com um consumo de

    fibras de 10kg/m3 ensaiado segundo a norma brasileira e no apresentando conformidade (exigncia de 120kN para carga mnima isenta de dano e 180kN para

    carga de ruptura) (Figueiredo, 2008d).

    6.5.3 Outras avaliaes

    Conforme o apresentado por Figueiredo e Chama Neto (2007), e

    discutido no item 6.3.3. a norma ABNT NBR 8890 (2007) estabelece outras

    exigncias ligadas utilizao de fibras de ao que tambm devem ser

    controladas. Apesar das dvidas geradas pelos novos conhecimentos (item

    6.4.3) a respeito do teor mnimo de fibras de 20 kg/m3 estabelecido pela norma,

    esta exigncia continua vlida at que a norma seja revisada. No entanto, a

    prpria norma no estabelece o mtodo ou procedimento de como este teor

    mnimo deve ser verificado. Por isso, realizou-se o estudo de Zogbi, Escariz e

    Figueiredo (2010), que foi discutido no item 3.4, e que prope um mtodo

    simples para esta determinao e que pode ser realizado em conjunto com os

    ensaios de determinao do nvel de absoro do concreto prescritos pela

    norma ABNT NBR 8890 (2007).

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8Deformao diametral mdia (mm)

    Ca

    rga

    (kN

    )

    CARGA DE RUPTURA

    CARGA MNIMA

    ISENTA DE DANO

  • 223

    A restrio ao tipo de fibra AI como o nico a ser utilizado no reforo

    estrutural dos tubos facilmente apurado durante a verificao do teor utilizado

    na produo do tubo. Isto porque a extrao de fibras permite a verificao do

    tipo utilizado por uma simples anlise visual. Alm disso, a adequao da fibra

    pode ser verificada atravs da realizao dos ensaios prescritos pela prpria

    norma ABNT NBR 15530 (2007), conforme o apresentado no item 2.1.

    Conforme j mencionado no item 6.3.3, a norma ABNT NBR 8890 (2007)

    estabelece critrios para a tolerncia quanto existncia de fibras aparentes, o

    que pode ser verificado pela inspeo visual a que submetido todo o lote

    durante o processo de controle de aceitao. Alm disso, deve-se realizar o

    ensaio de estanqueidade (Figura 6.20) e demais avaliaes similares s

    executadas para os tubos com reforo convencional, o que no implica em

    nenhuma exigncia de capacitao adicional em relao quilo que deve ser a

    prtica rotineira de controle de qualidade no setor.

    6.6 Dosagem das fibras

    Naturalmente, a dosagem da fibra ir depender da dosagem adequada

    da matriz, dado que a interao entre ambas vai definir o comportamento do

    compsito (item 2.3). A dosagem do compsito deve ser feita de modo a

    atender as exigncias de trabalhabilidade e de desempenho mecnico

    especificadas para o tubo. As exigncias de trabalhabilidade so o que se pode

    apontar como a grande fronteira de futuros estudos para esta aplicao, dado

    que as alternativas utilizadas no ultrapassam as limitaes dos procedimentos

    de tentativa e erro. Assim, estudos abordando a reologia do comportamento

    dos concretos secos com fibras podem ser apontados como uma necessidade

    futura de pesquisa. Alm disso, a matriz tambm responsvel pelo

    atendimento da exigncia fsica de absoro mxima (ABNT NBR 8890, 2007).

    Esta norma exige absoro mxima de gua em relao sua massa seca

    limitada a 6% para tubos de esgoto sanitrio e 8% para tubos de gua pluvial.

    Uma das principais preocupaes a verificao da possvel interferncia da

    fibra no grau de absoro do concreto. No estudo de Chama Neto e Figueiredo

    (2003) demonstrou-se que no houve qualquer influncia do tipo e do teor de

  • 224

    fibra no nvel de absoro do concreto, sendo este governado tambm pela

    matriz e pelo equipamento utilizado na produo do tubo.

    A matriz de concreto tambm responsvel pelo atendimento

    exigncia da carga mnima isenta de dano, como se prev do comportamento

    do tubo durante o ensaio de compresso diametral (item 6.4.4). A partir dos

    dados publicados no estudo de Figueiredo e Chama Neto (2010) a respeito do

    uso de esclerometria na avaliao de tubos (item 6.5.1) foi possvel elaborar o

    grfico apresentado na Figura 6.57. Apesar do nmero limitado de ensaios,

    pode-se concluir que os resultados endossam o fato de a qualidade da matriz

    interfere diretamente na resistncia trao do concreto e, consequentemente,

    na carga de fissura do tubo. Com isto a definio do consumo de cimento,

    durante o processo de dosagem da matriz do tubo fundamental para a

    determinao da carga de fissura e, por conseqncia, do atendimento s

    exigncias da carga mnima isenta de dano especificada pela norma (ABNT

    NBR 8890, 2007) para os tubos de concreto reforados com fibras.

    Assim, pode-se concentrar a dosagem da fibra no atendimento dos

    demais requisitos mecnicos estabelecidos pela norma para a definio da

    classe resistente do tubo (item 6.3.2), quais sejam, a carga de ruptura, a

    manuteno da carga mnima isenta de dano por um minuto durante o segundo

    carregamento e a carga mnima exigida para o valor mximo atingido durante o

    segundo carregamento.

    Como j discutido no item 6.4.3, as fibras interferem diretamente nos

    resultados de carga de ruptura e carga resistida na fase ps-fissurao da

    matriz. Assim, variando-se o consumo de fibra pode-se obter uma correlao

    entre este consumo e a carga de ruptura, conforme o exemplo apresentado no

    grfico da Figura 6.45 para duas sries de tubos produzidos com diferentes

    dimetros. Logo, no estabelecimento de um procedimento de dosagem, pode-

    se fixar uma matriz que atenda as exigncias de trabalhabilidade variando-se o

    consumo de fibra. Desta maneira possvel estabelecer uma correlao similar

    s apresentadas na Figura 6.45 e definir o consumo de fibra que atende s

    exigncias de carga de ruptura.

  • 225

    Figura 6.57 Correlao entre a carga de fissura e o consumo de cimento da matriz de tubos de concreto armados convencionalmente obtida a partir dos resultados de

    Figueiredo e Chama Neto (2010).

    A dosagem da fibra deve prosseguir a partir da verificao da resposta

    do componente no segundo ciclo de carregamento. Assim, deve-se verificar se

    o tubo capaz de suportar uma carga de valor igual carga mnima isenta de

    dano no segundo carregamento. No entanto, se o processo de dosagem

    terminasse por aqui h nitidamente o risco de haver um excesso no consumo

    de fibra. Esta preocupao pertinente quando se tem em conta que a norma

    europia (NBN EN1916, 2002) no exige a determinao da carga mxima

    durante o re-carregamento. Assim, um tubo que esteja reforado com um

    elevado teor de fibras, como o caso do exemplo apresentado na Figura 6.55,

    pode ultrapassar em muito o desempenho estabelecido para o tubo, utilizando

    um teor de fibra muito maior que o timo. Por esta razo, a norma brasileira

    estabeleceu o requisito de carga mnima no segundo ciclo de carregamento,

    que corresponde a um acrscimo de 5% na carga mnima isenta de dano.

    Desta forma, o procedimento de dosagem fica facilitado quando se foca a

    otimizao do consumo de fibra para o atendimento da exigncia mnima de

    carga a ser atingida no segundo ciclo de carregamento. Atendendo-se a esta

    exigncia, tambm se ter garantido a atendimento exigncia da manuteno

    da carga mnima isenta de dano por um minuto durante este segundo ciclo.

    No estudo experimental apresentado por Figueiredo (2008c), em parte

    discutido nos itens 6.4.1 e 6.4.2, foi possvel estabelecer uma correlao entre

    y = 6,9023x0,5218 R = 0,8493

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    150 200 250 300 350 400 450

    Carg

    a d

    e f

    iss

    ura

    do

    tu

    bo

    (kN

    )

    Consumo de cimento do concreto do tubo (kg/m3)

  • 226

    a carga mxima atingida no segundo ciclo de carregamento e o consumo de

    fibras, conforme o apresentado na Figura 6.58.

    Figura 6.58 Correlao entre a carga mxima obtida no segundo ciclo de

    carregamento e o consumo de fibra de ao em tubos de 800 mm de dimetro (Figueiredo, 2008c).

    Os melhores nveis de correlao foram obtidos com o modelo linear

    para a correlao entre a carga de ruptura (Figura 6.45) e com o logartmico

    para a carga mxima obtida no segundo ciclo de carregamento (Figura 6.58),

    respectivamente. Apesar desta diferena, percebe-se que o ganho de carga

    resistida proporcionado pela fibra mais intenso para a fase ps-ruptura, onde

    a sua atuao fundamental, dado que o nico elemento atuando na

    transferncia de tenses ao longo das fissuras que j seccionaram o tubo ao

    longo de todo o seu comprimento. O comportamento assinttico, obtido para a

    correlao entre a carga resistida na fase ps-fissurao e o consumo de fibras

    muito similar ao verificado para o concreto plstico (item 4.1.1) e para o

    concreto projetado (item 4.2.1). Alm da carga mxima obtida no segundo ciclo

    de carregamento, a correlao logartmica apresentou bons nveis de

    aderncia para a correlao entre a relao de cargas resistidas a um dado

    nvel de deslocamento diametral e o consumo de fibras, como os exemplos

    apresentados na Figura 6.32 e 6.44. No entanto, h excees, como os

    grficos da Figura 6.45, onde a melhor aderncia ocorreu com a correlao

    linear entre os valores. De qualquer forma, os nveis de correlao, avaliados

    pelo coeficiente de correlao, indicam uma grande facilidade de se realizar

    y = 78,146ln(x) - 81,216 R = 0,9688

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    5 15 25 35 45

    Carg

    a m

    xim

    a o

    btid

    a n

    o

    se

    gu

    nd

    o c

    iclo

    de

    ca

    rre

    ga

    me

    nto

    d

    o tu

    bo

    (kN

    )

    Consumo de fibra (kg/m3)

  • 227

    regresses confiveis. No entanto, o modelo logartmico mais compatvel

    com o esperado comportamento assinttico (captulo 4).

    Uma vez estabelecidos estes grficos, pode-se ento realizar a

    determinao do consumo de fibra que atenda o valor mdio exigido para cada

    carga especificada. Assim, por exemplo, pode-se estabelecer, a partir do

    grfico apresentado na Figura 6.45, qual o consumo de fibras necessrio

    para o atendimento exigncia de 180 kN definida pela norma para um tubo

    EA2, com 800 mm de dimetro nominal e 2500 mm de comprimento (Tabela

    6.2). Neste caso, o consumo obtido de fibra determinado pela correlao

    corresponde a 2,7 kg/m3, ou seja, quase no se faz necessria a utilizao de

    fibra para o atendimento a esta exigncia. Se, por outro lado, a classe de

    resistncia fosse EA3, onde a carga de ruptura mnima exigida de 240 kN, o

    consumo de fibras obtido pela correlao seria 45,6 kg/m3. Isto demonstra que

    a eficcia do reforo da fibra para o atendimento da exigncia de ruptura

    maior para os tubos de menor classe de resistncia. Alm disso, seria muito

    mais efetivo realizar uma nova dosagem para a matriz de concreto de modo a

    atender este requisito, dado que o aumento do consumo de fibras traria,

    necessariamente, um grande incremento nos custos. Em outras palavras, no

    vivel utilizar altos teores de fibras para compensar deficincias da matriz.

    Para o caso da resistncia mxima obtida no segundo ciclo de

    carregamento, ou seja, na fase ps-ruptura, os consumos de fibras

    determinados pela curva de dosagem da Figura 6.58 14,2 kg/m3, para se

    atender a exigncia de carga mnima obtida no segundo ciclo de 126 kN. No

    entanto, se a classe do tubo fosse EA3, esta carga mnima passaria para 189

    kN, o que corresponde a um teor de fibras de 31,8 kg/m3. Assim, percebe-se

    que a fibra possui maior efetividade para contribuir no atendimento s

    exigncias de carga resistida na fase ps-fissurao, quando se compara estes

    resultados com os obtidos para a carga de ruptura. Assim, se a classe de

    resistncia do tubo fosse EA2, o teor crtico seria o correspondente carga

    mxima a ser atingida no segundo ciclo de carregamento, correspondente a

    14,2 kg/m3, bem superior aos 2,7 kg/m3 necessrios para atender a carga de

    ruptura. Por outro lado, se a classe do tubo fosse EA3, o teor crtico seria o da

    carga de ruptura (45,6 kg/m3) que superou em 50% o teor demandado para o

    atendimento exigncia de resistncia de pico no segundo ciclo de

  • 228

    carregamento (31,8 kg/m3). Ou seja, para o caso dos tubos de classe superior

    o uso de fibras como nico reforo no a soluo mais econmica, da mesma

    forma como ocorre para os tubos de maiores dimetros, conforme o

    apresentado no item 6.4.4.

    No entanto, vale ressaltar que nestes valores de consumo determinados

    por estas curvas de dosagem no est sendo levada em conta a variabilidade

    do resultado de ensaio e, dessa forma, no caso de adoo deste teor, haveria a

    probabilidade de 50% de rejeio do lote executado nesta condio. Assim,

    estudos futuros devem ser realizados para a determinao desta variabilidade

    que, apesar de baixa (FIGUEIREDO, 2008c), no pode ser desprezada e tem

    difcil determinao por estudos com nmero reduzido de amostras.

    Deve-se ter muito cuidado na dosagem da fibra para os tubos de

    concreto, dado que o desempenho final depende muito do equipamento

    utilizado. Assim, uma dosagem adequada para uma fbrica e um determinado

    equipamento pode no ser adequada para outros tubos produzidos na mesma

    fbrica s que em um equipamento diferente. Alm disto, se houver mudanas

    na matriz, como uma alterao no tipo de cimento utilizado, nova dosagem

    especfica deve ser realizada. Obviamente, cada dimetro de tubo produzido

    numa fbrica dever ter uma dosagem especfica, pois quanto maior for este

    dimetro, maior ser a exigncia de trabalho para a fibra e, conseqentemente,

    maior ser o teor necessrio para atender os requisitos de desempenho (item

    6.4.3). Alm disso, se houver uma alterao no tipo de fibra utilizado,

    necessariamente dever haver a realizao de um novo estudo de dosagem.

    6.7 Comentrios finais

    Apesar de ser um texto circunstanciado da produo cientfica do autor

    na rea dos tubos de CRF, pode-se tirar algumas concluses. A primeira delas

    que a efetividade de reforo da fibra no tubo ampliada pelo fato de aplic-

    las em pequenas espessuras de parede de concreto, com um maior nvel de

    alinhamento das mesmas. Com isto, possvel atingir o volume crtico de fibras

    com teores cerca de 50% menores que para o concreto plstico convencional.

    Vale ressaltar que esta eficcia to maior quanto menor for o dimetro

    nominal do tubo e, portanto, menor a espessura da parede.

  • 229

    Para a anlise do comportamento do tubo reforado com fibras muito

    mais eficaz a utilizao de mtodos de ensaio mais sofisticados, com a

    determinao das curvas de carga por deslocamento diametral atravs do uso

    de transdutores. Com isto, tem-se um melhor mapeamento do comportamento

    do compsito. A utilizao de um transdutor na ponta do tubo parece ser a

    soluo mais promissora devido maior simplicidade do procedimento e a

    maior proximidade do resultado com o comportamento previsto nos modelos

    que no incorporam a influncia da bolsa. Isto no possvel de se obter

    atravs da execuo do ensaio tal como est normalizado no Brasil e na

    Europa, dado que, neste caso h apenas a verificao das cargas sem o

    levantamento da curva de carga por deslocamento. No caso Europeu a

    situao ainda mais crtica, pois no se determina a carga mxima ps-

    fissurao e, por conseguinte, no h como verificar a variabilidade da

    resistncia residual que afetada diretamente pelas fibras. Como um ensaio

    mais caro e realizado em pequenas quantidades, conveniente haver um

    maior rigor na sua execuo de modo a possibilitar uma melhor verificao do

    comportamento do componente, com menos riscos de influncia do

    laboratorista. Alm disso, pode-se complement-lo futuramente com a

    utilizao de ensaios no destrutivos, como o caso da esclerometria de modo

    a ter uma avaliao mais abrangente do potencial comportamento mecnico

    dos tubos. Outro ensaio complementar interessante a determinao do teor

    de fibras incorporado ao componente, o qual possibilitaria verificar se o valor

    mnimo de consumo estabelecido pela norma est sendo respeitado e, at

    mesmo, se o tipo de fibra aquele definido pela norma.

    Fica claro que, ao contrrio do que acontece para o concreto

    convencional, h tambm uma influncia da fibra na carga de pico obtida no

    ensaio de compresso diametral dos tubos. Com isto, pode-se ter um auxlio da

    fibra para o atendimento s exigncias de carga mnima isenta de dano ou a

    carga de fissura. Alm disso, perfeitamente possvel dosar a fibra de modo a

    atender os requisitos de resistncia ps-fissurao, onde sua contribuio

    mais efetiva para o atendimento s exigncias da norma. No processo de

    dosagem da fibra, os modelos logartmicos de correlao entre o teor utilizado

    e a resistncia residual se mostraram mais eficazes, num paralelismo como o

  • 230

    concreto convencional, dado que isto representa a perda de eficcia da fibra

    para maiores teores.

    Os tubos de menores dimetros e menores classes de resistncia

    acabam tendo seus requisitos de desempenho mecnico especificados pelas

    normas mais facilmente atendidos com menores teores de fibras. No entanto,

    tubos de maior classe de resistncia e maiores dimetros podem ser mais bem

    solucionados com o auxlio de um reforo misto no futuro, aproveitando a

    capacidade resistente superior do reforo convencional com tela para os

    maiores nveis de deslocamento e de abertura de fissura. Isto est em

    conformidade com a resposta dos modelos numricos que esto sendo

    desenvolvidos para a previso de comportamento.

    H ainda um grande horizonte de desenvolvimento na rea dos tubos de

    concreto. Uma delas a possibilidade de utilizao de sistemas mistos de

    reforo, combinando o uso de fibras com fios de ao convencionais. Com isto,

    seria mais fcil atingir os requisitos de desempenho associados aos tubos de

    maiores dimetros e de maiores classes resistentes. Este cenrio

    particularmente interessante pelo fato deste tipo de tubo ser indicado como a

    alternativa de maior nvel de sustentabilidade para as obras de saneamento e

    pela elevada demanda de obras no setor. Otimizaes no consumo de ao em

    geral iro produzir necessariamente reduo de custos globais para as fbricas

    de tubos. Com isto, alm de aumentar a competitividade do setor, o

    atendimento s demandas de obras pblicas seria obtido com maior eficcia.

    Para tal, seria interessante as avaliaes com base na teoria da confiabilidade

    para a verificao deste horizonte (SILVA, 2011). A garantia da qualidade final

    do componente proporcionaria um menor risco de rejeio dos tubos em

    processos de controle de aceitao.

    Alm disso, muito ainda h que ser pesquisado quanto modelagem do

    comportamento dos tubos de CRF. Isto porque as equaes constitutivas que

    servem de insumo bsico para os modelos ainda no esto bem

    parametrizados para o caso dos tubos. Isto porque os resultados obtidos com

    corpos-de-prova prismticos moldados convencionalmente no representam de

    maneira precisa o comportamento do compsito. Alm disso, fibras

    alternativas, como as macrofibras prolimricas, merecem um estudo especfico

    para que sua potencial utilizao seja bem avaliada.

  • 231

    Outros estudos que se fazem importantes so relacionados

    durabilidade desses componentes. So muito poucos os estudos abordando os

    tubos de concreto publicados internacionalmente e, praticamente inexistentes

    os trabalhos que focam modelos de previso de vida til para estes

    componentes. Um reflexo disso o nvel de exigncia quanto ao cobrimento do

    ao destinado ao reforo do concreto dos tubos. A norma brasileira (ABNT

    NBR 8890, 2007) exige um cobrimento interno mnimo de 20 mm e um

    cobrimento externo no mnimo de 15 mm, para os tubos de dimetro nominal

    at 600 mm. No entanto, para os tubos com dimetros nominais superiores a

    600 mm, o cobrimento interno mnimo exigido pela norma de 30 mm e o

    cobrimento externo mnimo de 20 mm. Ao contrrio da norma ABNT NBR

    6118 (2007) que define os cobrimentos em funo do grau de agressividade do

    ambiente, a norma de tubos define em funo das condies de produo dos

    componentes. Porm, no h como afirmar que o ambiente interno do tubo

    tenha seu nvel de agressividade dependente do dimetro nominal do mesmo.

    Assim, os tubos reforados com fibras, que no dependem do cobrimento,

    tero melhores condies de atender a vida til da obra, especialmente para os

    menores dimetros, o que aumenta ainda mais o seu nvel de competitividade,

    conforme o j comentado no incio deste captulo.

    Vale lembrar que a durabilidade tem um elevado impacto na gesto de

    sistemas de saneamento pois afetam diretamente os planos de manuteno e,

    por isso, devem ser mais bem investigados. Alm disso, sempre ocorrem

    dvidas sobre a potencial durabilidade do CRFA, dado que no h ainda

    aplicao regular deste tipo de reforo. Por essa razo, h tambm certa

    resistncia do mercado aceitao desta tecnologia. No entanto, o potencial

    de durabilidade dos concretos reforados com fibras de ao tem grande chance

    de superar aos tubos produzidos com reforo convencional, no s para os

    pequenos dimetros. Isto est relacionado a uma srie de fatores. Um deles

    o fato da fibra possuir um dimetro reduzido e o volume de xidos gerados

    durante a sua eventual corroso no ser suficiente para produzir o lascamento

    da superfcie; conseqentemente, garante-se a integridade do cobrimento sem

    fissuras e, dessa maneira, a proteo de seu interior. Alm disso, para que haja

    corroso da armadura no concreto, deve haver uma diferena de potencial na

    armadura a qual pode ser originada por diferenas de concentrao inica,

  • 232

    umidade, aerao, tenso no ao ou no concreto (HELENE, 1986). Dessa

    maneira, tanto maior ser a dificuldade de se encontrar uma diferena de

    potencial numa armadura, quanto menores forem suas dimenses. Por esta

    razo, as fibras so muito menos sujeitas corroso eletroltica que as

    armaduras convencionais. Bentur & Mindess (1990) relatam uma srie de

    pesquisas em que o desempenho do CRF foi superior ao convencional, seja

    com ataques severos de cloretos, seja por efeito de congelamento.

    A retrao e a fluncia so pouco afetadas pela adio de fibras. Ao

    menos isso o que tem apontado uma srie de testes (ACI, 1988). Como

    esses fenmenos esto associados ao movimento de fludos dentro do

    concreto, a fibra representa pouca ou nenhuma restrio quando o concreto

    permanece no fissurado. Deve-se ressaltar o fato de que as fibras restringem

    a propagao das fissuras no concreto. Como conseqncia direta disso, tem-

    se um aumento da resistncia entrada de agentes agressivos com

    conseqente aumento da durabilidade da estrutura (CHANVILLARD, AITCIN &

    LUPIEN, 1989). Assim, de se esperar que os tubos de CRF apresentem um

    desempenho superior com relao durabilidade das armaduras contnuas

    convencionais compostas por vergalhes e telas metlicas.

    A norma brasileira de tubos de concreto para gua pluvial e esgoto

    tambm contribui no sentido de se ter uma maior durabilidade para os

    componentes produzidos com fibras. Isto advm do maior nvel de exigncia no

    ensaio de compresso diametral em relao ao do reforo convencional,

    especialmente no que tange ao estado limite de utilizao (item 6.2). Isto

    aponta para a possibilidade de se obter sistemas de coleta de esgoto e guas

    pluviais mais econmicos, durveis e, conseqentemente, de maior nvel de

    sustentabilidade.

  • 233

    7 Consideraes finais

    Neste documento foi possvel demonstrar que o trabalho de pesquisa do

    autor abordou boa parte dos aspectos ligados tecnologia do CRF. De

    maneira sistemtica, abrangeu-se os aspectos ligados aos conceitos

    fundamentais do comportamento do material CRF s condies de aplicaes

    de maior relevncia para o cenrio nacional, como o concreto de revestimento

    de tneis e os tubos pr-moldados. Alguns pontos foram abordados com

    especial ateno, como o caso da avaliao do comportamento mecnico, os

    mtodos de ensaio e o controle da qualidade do material, os procedimentos de

    dosagem e o controle de aplicao do produto.

    Mesmo sendo um texto de reviso da produo cientfica do autor,

    possvel fazer aqui algumas consideraes em termos mais concludentes a

    respeito do CRF. Em primeiro lugar, pode-se afirmar que no h como tratar o

    material como um simples paralelo ao concreto armado convencional. Pelo fato

    de ser um compsito, o seu comportamento influenciado por uma srie de

    caractersticas das fibras e tambm da matriz. Assim, a via mais eficaz de

    avaliao e controle do material atravs da medida da tenacidade. Como no

    h mtodo normalizado nacionalmente, pode-se utilizar um daqueles que esto

    disponveis nas normas internacionais. No entanto, h que se ter cuidado na

    compatibilidade entre o mtodo de ensaio utilizado e o desempenho que

    previsto segundo um modelo de dimensionamento. Na ausncia deste modelo,

    pode-se realizar a dosagem e a homologao do produto atravs de ensaios

    de maiores dimenses que permitam, por exemplo, a avaliao comparativa de

    desempenho com o reforo convencional. Assim, pode-se tirar mais proveito

    das vantagens aplicativas do CRF nas reas onde seu uso mais facilmente

    viabilizado: estruturas contnuas com possibilidade de redistribuio de

    esforos e pr-moldados.

    Assim, a partir deste cenrio, possvel obter parmetros de aplicao

    para as principais aplicaes do CRF, o que particularmente interessante

    pelo fato das suas principais aplicaes estarem ligadas s obras de infra-

    estrutura. Estas obras so de particular interesse dada a grande demanda

    nacional do setor. crtica a situao de grandes centros urbanos em termos

  • 234

    de alternativas de transporte de massa como tambm o cenrio nacional em

    geral apresenta um grave dficit de obras de saneamento. Assim, o foco

    aplicado ao trabalho de desenvolvimento de novas formas de reforo de tubos

    de concreto vem tendo especial ateno em perodos mais recentes. Neste

    caso, inclusive, ocorreu um grande avano no trabalho de pesquisa do autor

    por ter colaborado na rea crtica de interface entre modelos numricos de

    previso de comportamento e a avaliao tecnolgica dos componentes. Esta

    rea de fronteira fundamental para a continuidade do desenvolvimento

    tecnolgico do CRF. Com isto, proporcionaram-se importantes subsdios para

    atender as carncias nacionais de obras de infra-estrutura e projetar novas

    possibilidades para o futuro, como ser o caso da utilizao reforo misto de

    fibras e fios de ao convencionais para os tubos de grandes dimenses. Mais

    do que necessrias, estas obras de saneamento so fundamentais para o

    desenvolvimento sustentvel do pas e podem ser apontadas como cruciais at

    para a soluo dos graves problemas de sade pblica.

    No cenrio atual da tecnologia brasileira, muito ainda tem que ser

    transferido da pesquisa desenvolvida na Universidade para a prtica da

    indstria da construo. Muito freqentes so os casos de aplicaes

    baseadas em conceitos empricos, que adotam consumos fixos de fibras e com

    total abandono das prticas de controle de qualidade. Apesar do fato da fibra

    incidir de maneira mais impactante do que o prprio cimento no custo do

    material, os trabalhos de dosagem s visam a diminuio do consumo do

    aglomerante. Relega-se para a fibra o papel de reforo com consumo fixo.

    Alm disso, em muitos casos, este reforo no avaliado de maneira efetiva.

    Ou seja, paga-se um elevado custo, mas no se verifica se o material capaz

    de atender aos requisitos mnimos especificados para a obteno de um bom

    desempenho. Pelo hbito de se omitir programas de controle de qualidade h,

    claramente, a possibilidade de introduo no mercado de produtos de baixa

    qualidade e custo, dado que este ltimo aspecto , em muitos casos, o nico

    quantificado nas obras.

    Tambm ficou claro a partir desta reviso a viabilidade de realizao de

    estudos de dosagem que otimizem o consumo deste material. Seu

    comportamento j est bem conhecido de modo a no se tolerar o empirismo

    de especificaes de consumo fixo, sem definio de desempenho mnimo

  • 235

    aceitvel. Esta situao est conectada com o nmero insuficiente de normas,

    recomendaes tcnicas e prticas recomendadas publicadas sobre o assunto,

    talvez o modo mais eficaz de transferncia dessa tecnologia para a indstria.

    Porm, para que haja a publicao de normas tcnicas bem embasadas, deve

    haver uma conscincia tcnica mnima do meio. Por isso, este trabalho teve a

    inteno de tentar colaborar para a difuso da boa tecnologia e possibilitar a

    mudana do cenrio atual.

    H ainda muitas outras fronteiras de pesquisa a serem trabalhadas no

    assunto CRF. Uma delas a avaliao de maneira abrangente e precisa das

    macro-fibras polimricas que esto ampliando muito sua participao no

    mercado. Atualmente, sua penetrao no setor ocorre apenas atravs da

    ponderao comercial do produto, sem que haja avaliao de desempenho

    adequado do mesmo. Este mais um efeito da prtica corrente de

    especificao de consumos fixos sem que haja qualquer procedimento de

    controle de qualidade nas obras, especialmente as de pavimento. Com isto,

    substitui-se um produto por outro afianado apenas nas informaes do

    fabricante.

    Outra rea importante de pesquisa futura a avaliao da

    trabalhabilidade do CRF utilizando de mtodos que verifiquem o

    comportamento reolgico do material. A utilizao de remetros vem sendo

    apontada como uma rea promissora de pesquisa. No entanto, o CRF recebeu

    pouca ou nenhuma ateno at agora nesses trabalhos. Em boa medida, isto

    ocorreu pelas dificuldades naturais de adaptao dos equipamentos de modo a

    tornar possvel a avaliao precisa do comportamento reolgico do compsito.

    No entanto, espera-se que estes trabalhos devero estar em desenvolvimento

    em futuro prximo na Escola Politcnica. Tal desenvolvimento ser

    fundamental para o aprimoramento da aplicao dos concretos com fibras,

    especialmente para os casos dos concretos de reologia mais seca (tubos) ou

    com grande demanda de fluidez (concreto projetado).

    Finalmente, h toda uma carncia de pesquisa no tema da durabilidade

    dos concretos reforados com fibras. Especialmente para obras de infra-

    estrutura, onde a vida-til esperada pode ser de mais de uma centena de anos,

    a parametrizao da durabilidade do compsito fundamental para a garantia

    de sua aplicao de uma forma mais sustentvel.

  • 236

    8 Referncias

    ABREU, J. V. (sem ttulo). Fotografia digital. 2011.

    AGUADO, A., MANGA, R. Y ORMAZBAL, G. Los aspectos conceptuales del proyecto Mives. La medida de la sostenibilidad en edificacin industrial. UPV, UPC, Labein-Tecnalia, 113-134. (2006).

    AMARAL, L. A. P.; DAVIDOVITSCH, A. D.; SERMAN, C. Controle de resistncia do

    concreto projetado na execuo de tneis. In.: Seminrio Sobre Controle da

    Resistncia do Concreto do Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). Anais. 33p.

    1983.

    AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Manual of concrete practice: part 5. ACI.

    State-of-the-art report on fiber reinforced concrete. (ACI 544.2R-96). ACI Committee

    544. Detroit, USA, 2002.

    AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM C995: Standard test method for time of flow of fiber-reinforced concrete through inverted cone slump. Book of ASTM Standards, USA. 1994.

    _____. ASTM C1018. Standard Test Method for Flexural Toughness and First

    Crack Strength of Fiber Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point

    Loading). ASTM C1018. Book of ASTM Standards, Parte 04.02. ASTM, Philadelphia,

    1997.

    _____. ASTM C 1399: Standard test method for obtaining average residual-strength of fiber reinforced concrete. Book of ASTM Standards, USA, 2002.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBRNM67: Concreto Determinao de consistncia pelo abatimento do Tronco de Cone. Rio de Janeiro, 1998.

    _______ ABNT. Ensaio de compresso de corpos-de-prova cilndricos de concreto. NBR 5739, ABNT, Rio de Janeiro. 2007.

    _______ ABNT. Projeto e execuo de obras de concreto armado NBR 6118. Rio de Janeiro, 2007.

    _______ ABNT. Argamassas e concreto - Determinao de resistncia trao por compresso diametral de corpos-de-prova cilndricos. NBR 7222, ABNT, Rio de Janeiro. 1994.

    _______ ABNT. Concreto endurecido Avaliao da dureza superficial pelo esclermetro de reflexo. NBR 7584, ABNT, Rio de Janeiro. 1995.

    _______ ABNT. Concreto - Extrao, preparo e ensaio de testemunhos de concreto. NBR 7680, ABNT, Rio de Janeiro. 2007.

    _______ ABNT. Tubo de concreto, de seo circular, para guas pluviais e esgotos sanitrios. NBR 8890, ABNT, Rio de Janeiro. 2007.

  • 237

    _______ ABNT. Argamassas e concretos endurecidos - Determinao da absoro de gua por imerso, ndice de vazios e massa especfica - NBR 9778. ABNT, Rio de Janeiro. 2005.

    _______ ABNT. Concreto de cimento Portland Preparo, controle e recebimento Procedimento NBR 12655. Rio de Janeiro, 2006.

    _______ ABNT. Concreto projetado - Reconstituio de mistura recm projetada - NBR 13044. ABNT, Rio de Janeiro, 1993.

    _______ ABNT. Moldagem de placas para ensaio de argamassa e concreto projetados. NBR 13070, ABNT, Rio de Janeiro, 1994.

    _______ ABNT. Concreto Projeto - Determinao do ndice de reflexo por

    medio direta. NBR 13317, ABNT, Rio de Janeiro,1995.

    _______ ABNT. Concreto Projeto - Especificao. NBR 14026, ABNT, Rio de

    Janeiro, 1997.

    _______ ABNT. Concreto projetado - Determinao da consistncia atravs da

    agulha de Proctor. NBR 14278, ABNT, Rio de Janeiro, 1999.

    _______ ABNT. Fibras de ao para concreto - Especificao. NBR 15530:07, ABNT, Rio de Janeiro. 2007.

    ARMELIN, H.S. et al. Shotcrete permeability - Considerations on the durability of tunnel

    linnings. In: Third CANMET/ACI International Conference on Durability of Concrete.

    Proceedings. May 21-6, 1994, Nice, France, 1994.

    ARMELIN, H. S. Rebound and toughening mechanisms in steel fiber reinforced

    dry-mix shotcrete. Thesis. University of British Columbia. Vancouver, Canada. 1997.

    262pp.

    ARMELIN, H.S.; BANTHIA, N. Predicting the Flexural Post-Cracking Performance of

    Steel-fiber Reinforced Concrete from the Pull-out of Single Fibers. ACI Materials

    Journal, Detroit, USA, jan.-feb. 1997.

    ATTEWELL, P.B. Tunnelling Contracts and Site Investigation. United Kingdom, E &

    FN SPON, 1995.

    AVESTON, J.; COOPER, G. A.; KELLY, A. Single and multiple fracture. In: Conference on the Properties of Fiber Composites, London, 1971. Proceedings. NPL. p.15-26.

    BANTHIA, N.; TROTTIER, J-F.; BEAUPR, D. Steel-fiber-reinforced wet-mix

    shotcrete: comparisons with cast concrete. ASCE. Journal of Materials in Civil

    Engineering. American Society of Civil Engineers. v.6. N 3, USA, aug. 1994. p.430-7.

    BENTUR, A.; MINDESS, S. Fibre reinforced cementitious composites. United Kingdom. Elsevier, 1990.

    CALDAS, A.; FIGUEIREDO, A. D.; BITTENCOURT, T. N. Propriedades do concreto

    reforado com fibras de ao (CRFA): comparao entre mtodos de medida. In: V

  • 238

    Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, 2003, Anais. So Paulo, 2003.

    CALLISTER, W. D. Cincia e Engenharia de Materiais: Uma Introduo. LTC

    Livros Tcnicos e Cientficos. 5a. Edio. Rio de Janeiro, 2002.

    CECCATO, M. R., NUNES, N. L., FIGUEIREDO, A. D. Estudo do controle da

    trabalhabilidade do concreto reforado com fibras de ao In: IV Congresso Ibero-

    americano de Patologia das Construes e VI Congresso de Controle da Qualidade -

    CONPAT 97. Porto Alegre, 1997, Anais. v.2. 1997.p.539 - 546

    CECCATO, M. R. Estudo da trabalhabilidade do concreto reforado com fibras de ao. 1998. Dissertao (Mestrado). Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, So Paulo. 1998.

    CELESTINO, T. B. Requisitos de projeto do revestimento de concreto projetado. In.:

    Ciclo de Palestras: Concreto Projetado - Aplicaes e Novas Tendncias. Escola

    Politcnica da Universidade de So Paulo (EPUSP) e Instituto de Pesquisas

    Tecnolgicas de So Paulo (IPT). EPUSP. Anais. So Paulo, 1991. p.45-55.

    CELESTINO, T.B. Early-age shotcrete performance at excavation faces of

    underground works. In.: International Seminar on Urban Problems and Underground

    Solutions, So Paulo, 1996. Proceedings. So Paulo, 1996. p.77-88.

    CHAMA NETO, P. J. Avaliao de desempenho de tubos de concreto reforados com fibras de ao. 2002. Dissertao (Mestrado). Escola Politcnica, Universidade de So Paulo. So Paulo, 2002.

    CHAMA NETO, P. J., FIGUEIREDO, A. D. Avaliao de desempenho de tubos de concreto reforados com fibras de ao In: V Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, 2003, Anais. So Paulo, 2003.

    CHANVILLARD, G. ; AITCIN, P.-C. ; LUPIEN, C. Field evaluation of steel fiber

    reinforced concrete overlay with various bonding mechanisms. Transportation

    Research Board, 1226, 1989, p. 48-56.

    de la FUENTE, A., FIGUEIREDO, A. D., AGUADO, A., MOLINS, C., VIOLAS, B.

    Anlisis de Viabilidad del Uso de Fibras Metlicas en Tubos de Hormign. Parte 2:

    Modelo Numrico In: 52o Congresso Brasileiro do Concreto, 2010, Fortaleza. Anais.

    Novas Tecnologias do Concreto para o Crescimento Sustentvel. So Paulo: Instituto

    Brasileiro do Concreto - IBRACON, 2010.

    de la FUENTE, A., AGUADO A., MOLINS, C. Diseo ptimo Integral de Tubos de Hormign. Hormigon y Acero, Espaa, 21pp. 2010.

    de la FUENTE, A., FIGUEIREDO, A. D., AGUADO, A., MOLINS, C., CHAMA NETO, P.

    J. Experimentacin y simulacin numrica de tubos de hormign con fibras.

    Materiales de Construccin (Madrid). (no prelo, 2011).

    de la FUENTE, et al. FIGUEIREDO, A. D., AGUADO, A. MOLINS, C. CHAMA NETO, P. J. Steel fiber reinforced concrete pipes. Part 2: Numerical model to simulate the crushing test. Revista RIEM. no prelo.

  • 239

    DESTRE, X. Free suspended elevated slabs of steel fibre reinforced concfrete: full

    scale test results and design. In: 7th International RILEM Symposium on Fiber

    Reinforced Concrete: Design and Applications, BEFIB 2008, Chennai, India. Fiber

    Reinforced Concrete: Design and Applications. Babneux - France: RILEM

    Publications S.A.R.L., p.941 950. 2008.

    DIAS, C. M. R., FIGUEIREDO, A. D., JOHN, V. M. Avaliao comparativa do 41comportamento ps-fissurao de concretos com fibras de ao e com fibras de polipropileno de alto mdulo de elasticidade, In: 48o. Congresso Brasileiro do Concreto, 2006, Rio de Janeiro. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, So Paulo, 2006.

    EFNARC. European Specification for Sprayed Concrete. European Federation of

    Producers and Applicators of Specialist Products for Structures (EFNARC), Hampshire,

    UK, 1996. 30p.

    FARIA, H. M. (sem ttulo). Fotografia digital. 2008a.

    FARIA, H. M. (sem ttulo). Fotografia digital. 2008b.

    FERNANDES, A. Utilizao de fibras de ao para reforo de concreto em anis

    pr-moldados segmentados para revestimento de tneis. 2005. Dissertao

    (Mestrado). Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Campinas

    (UNICAMP). Campinas, SP. 2005.

    FIASCO NETO, J. Problemas diversos na implantao de tneis. Anais do I Seminrio

    DERSA - Rodovia dos Imigrantes. DERSA. Anais. So Paulo, 1976. p.72-7

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digitalizada a partir de original em papel

    fotogrfico. 1990.

    FIGUEIREDO, A. D. Proyecto conjunto de investigacion de hormigon proyectado pra

    tuneles: una experiencia brasilera In: RILEM International Seminar - Direct Transfer of

    Research Results to Industry, 1991, Anais. Buenos Aires. 1991.

    FIGUEIREDO, A.D. Concreto Projetado: Fatores Intervenientes no Controle da

    Qualidade do Processo. 1992. Dissertao (Mestrado). Escola Politcnica,

    Universidade de So Paulo. 284p. So Paulo, 1992.

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L., AGOPYAN, V. Fiber reinforced shotcrete for

    tunnelling for NATM Brazilian conditions In: Second University-Industry Workshop on

    Fiber Reinforced Concrete and Other Advanced Materials, 1995, Toronto. Fiber

    Reinforced Concrete - Modern Developments. p.263 272. 1995.

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L. Evolution of strength and toughness in steel

    fiber reinforced shotcrete In: ACI/SCA International Conference on Sprayed

    Concrete/Shotcrete, 1996, Edinburgh. Sprayed Concrete Technology. London: E &

    FN SPON, p.99 106. 1996a.

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L. Qualificao do mangoteiro de concreto

    projetado via seca. Revista IBRACON. , volume V, p.30 - 32, 1996b.

  • 240

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L. Estudo de dosagem do concreto projetado via

    mida reforado com fibras de ao In: International Congress on High-Performance

    Concrete, and Performance and Quality of Concrete Structures, 1996, Anais.

    Florianpolis. p.248 - 259. 1996c.

    FIGUEIREDO, A. D. Parmetros de controle e dosagem do concreto projetado com fibras de ao. 1997. Tese (Doutorado). Escola Politcnica, Universidade de So Paulo. So Paulo. 1997.

    FIGUEIREDO, A. D.; CECCATO, M. R.; TORNERI, P. Influncia do comprimento da fibra no desempenho do concreto reforado com fibras de ao. In: 39 Congresso Brasileiro do Concreto, So Paulo, 1997, SP. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), So Paulo,1997.

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L. Controle da tenacidade do concreto com fibras

    de ao In: 39a Reunio do IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto, 1997, Anais.

    So Paulo. 1997a. v.1. p.357 372

    FIGUEIREDO, A. D., HELENE, P. R. L. O ensaio de puno de placas para o controle

    da tenacidade no concreto com fibras de ao In: Iv Congresso Iberoamericano de

    Patologia das Construes e VI Congresso de Controle da Qualidade - CONPAT 97,

    Anais. Porto Alegre, 1997b. v.II. p.469 - 476

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digitalizada a partir de original em papel

    fotogrfico. 1998.

    FIGUEIREDO, A. D. Dosagem e Controle do Concreto Projetado com Fibras. In:

    Simpsio Tendncia da Engenharia Estrutural Empregando Concreto de Alto

    Desempenho e Concreto Reforado com Fibras. Escola Politcnica da Universidade

    de So Paulo. Anais. So Paulo, 1999a. 26p.

    FIGUEIREDO, A. D. Workability and mix-design analysis on dry-mix shotcrete In:

    Shotcrete for Underground Support, 1999, Campos do Jordo. Shotcrete for

    Underground Support. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers, 1999b.

    p.141 - 152

    FIGUEIREDO, A. D. Concreto com fibras de ao. Boletim Tcnico (BT/PCC/260).

    So Paulo: Escola Politcnica da Universidade de So Paulo - Departamento de

    Engenharia de Construo Civil, 2000.

    FIGUEIREDO, A. D., MOURAD, F. A., CARVALHO, J. L. C. Aspectos do controle do concreto reforado com fibras de ao para pavimentos In: 42 Congresso Brasileiro do Concreto., Fortaleza, 2000. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), So Paulo, 2000.

    FIGUEIREDO, A. D.; NUN ES, N. L.; TANESI, J. Mix design analysis on steel fiber reinforced concrete. In: FIFTH INTERNATIONAL RILEM SYMPOSIUM ON FIBRE-REINFORCED CONCRETES (FRC), 2000, Lyon. Fibre-Reinforced Concretes (FRC) BEFIB2000. Proceedings. RILEM Publications S.A.R.L., Lyon, 2000.

    FIGUEIREDO, A. D.; TANESI, J.; NINCE, A. A. Concreto com fibras de polipropileno. Tchne, So Paulo, v. 10, n. 66, 2002.

  • 241

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2003a.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digitalizada a partir de original em papel

    fotogrfico. 2003b.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digitalizada a partir de original em papel

    fotogrfico. 2003c.

    FIGUEIREDO, A. D. Concreto com fibras. In: Isaia, Geraldo Cechella. (Org.) Concreto. Ensino, Pesquisa e Realizaes. So Paulo : IBRACON, 2005. v.2, Captulo 39, p.1195-1225. 2005a.

    FIGUEIREDO, A. D. O papel do concreto projetado na impermeabilizao de tneis In:

    International Symposium on Waterproofing for Underground Structures, 2005, So

    Paulo. International Symposium on Waterproofing for Underground Structures.

    Lausanne: International Tunnelling Association, 2005b.

    FIGUEIREDO, A. D. Concreto projetado por via mida com fibras de ao. Relatrio

    tcnico. Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. So Paulo. 2005c. 15pp.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2005d.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2005e.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2005f.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2005g.

    FIGUEIREDO, A. D.; CHAMA NETO, P. J.. Estudo da utilizao de tubos de concreto com baixos teores de fibras In: IV SIMPSIO EPUSP SOBRE ESTRUTURAS DE CONCRETO, 2006. Anais. So Paulo, 2006.

    FIGUEIREDO, A. D., FRANCO, B. L M, HIGA, L. H, PAIVA, G. P, SILVA, R. M da,

    MONTE, R. Metodologia de dosagem do concreto reforado com fibras de ao para

    pavimentos In: 48 Congresso Brasileiro do Concreto. Rio de Janeiro, 2006. Anais.

    Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON. So Paulo, 2006.

    FIGUEIREDO, A. D., TORNERI, P. Efeitos da ancoragem em gancho de fibras na tenacidade dos concretos In: VI Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, Anais. So Paulo, 2006.

    FIGUEIREDO, A.D.; CHAMA NETO, P. J.; QUINTA, M. T.; GIMENEZ, A. B. Avaliao de metodologia de ensaio de tubos de concreto reforado com fibras para esgoto. Revista Concreto & Construes do Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). 2007. Aceito para publicao.

    FIGUEIREDO, A. D., CHAMA NETO, P. J. A nova especificao brasileira para tubos de concreto para guas pluviais e esgoto In: 49 Congresso Brasileiro do Concreto. Bento Gonalves, 2007. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), So Paulo. 2007.

    FIGUEIREDO, A. D.; CHAMA NETO, P. J.; FARIA, H. M. A nova normalizao brasileira sobre fibras de ao. Concreto & Construes, So Paulo, v. 36, n. 50, p.

  • 242

    67-76, abr./maio/jun. 2008.

    FIGUEIREDO, A. D. A nova especificao brasileira das fibras de ao para concreto

    In: 50o Congresso Brasileiro do Concreto, Salvador, 2008. Anais. Instituto Brasileiro do

    Concreto IBRACON. So Paulo, 2008a.

    FIGUEIREDO, A. D. Perspectivas do concreto reforado com fibras para tneis In: 2o.

    Congresso Brasileiro de Tneis e Estruturas Subterrneas - Seminrio Internacional:

    South American Tunnelling. So Paulo. Anais. Comit Brasileiro de Tneis - ABMS -

    ITA International Tunnelling Association, 2008b.

    FIGUEIREDO, A. D. Evaluation of the test method for crushing strength of steel fiber

    reinforced concrete pipes In: 7th International RILEM Symposium on Fiber Reinforced

    Concrete: Design and Applications, BEFIB 2008, Chennai, India. Fiber Reinforced

    Concrete: Design and Applications. Babneux - France: RILEM Publications

    S.A.R.L., p.989 1000. 2008c.

    FIGUEIREDO, A. D. Fibras de ao para tubos de concreto In: Manual Tcnico de

    Drenagem e Esgoto Sanitrio.1 ed.Ribeiro Preto : Associao Brasileira de Tubos de

    Concreto - ABTC, p. 197-214, 2008d.

    FIGUEIREDO, A. D., CHAMA NETO, P. J. Avaliao de desempenho mecnico de

    tubos de concreto reforados com fibras de ao. Revista DAE. , v.178, p.34 - 39,

    2008.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2009.

    FIGUEIREDO, A. D. O concreto com reforo de macrofibras polimricas. Concreto

    & Construes. , v.59, p.39 - 43, 2010a.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010b.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010c.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010d.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010e.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010f.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010g.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010h.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010i.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010j.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010k.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010l.

  • 243

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010m.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010n.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010o.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2010p.

    FIGUEIREDO, A. D.; CHAMA NETO, P. J. Esclerometria para o controle de tubos

    de concreto. Techne : Revista de Tecnologia da Construo (So Paulo), v. 159, p.

    66-69, 2010.

    FIGUEIREDO, A. D. ; de la FUENTE, A.; AGUADO, A. ; MOLINS, C.; VIOLAS, B.

    Anlise de Viabilidade do Uso de Fibras Metlicas em Tubos de Concreto. Parte 1:

    Campanha Experimental. In: 52o Congresso Brasileiro do Concreto, 2010, Fortaleza.

    Novas Tecnologias do Concreto para o Crescimento Sustentvel. Anais. Instituto

    Brasileiro do Concreto IBRACON. So Paulo, 2010.

    FIGUEIREDO, A. D. (sem ttulo). Fotografia digital. 2011.

    FIGUEIREDO, A. D. de la FUENTE, AGUADO, A. MOLINS, C. CHAMA NETO, P. J.

    Steel fiber reinforced concrete pipes. Part 1: technological analysis of the

    mechanical behavior. Revista RIEM. No prelo.

    FIGUEIREDO, E. P. Inspeo e diagnstico de estruturas de concreto com

    problemas de resistncia, fissuras e deformaes. CONCRETO: Ensino, Pesquisa

    e Realizaes. 1 ed. So Paulo. IBRACON, v. 2, p. 985-1015. 2005.

    FUGII, A. P. Avaliao de tubos reforados com fibras de ao segundo a norma NBR 8890. Ilha Solteira, UNESP. Universidade Estadual Paulista Jlio de Mesquita Filho. Faculdade de Engenharia. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil). Ilha Solteira, 2008.

    GOLAPARATNAM, V.S.; GETTU, R. On the characterization of flexural toughness in fiber reinforced concretes. Cement & Concrete Composites, v.17, N 3, 1995. p.239-54.

    GUIMARES, M. C. N., FIGUEIREDO, A. D. Anlise da repetibilidade e reprodutibilidade do ensaio de tenacidade flexo dos concretos In: 44 Congresso Brasileiro do Concreto, Belo Horizonte, 2002. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). So Paulo, 2002.

    GUIMARES, M. C. N., FIGUEIREDO, A. D., AGOPYAN, V. Anlise de repetibilidade do ensaio de tenacidade flexo para concretos reforados com fibras de ao (CRFA) In: 42 Congresso Brasileiro do Concreto. Fortaleza, 2000. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON. So Paulo, 2000.

    HALCROW GROUP LIMITED. Large Scale Test Flexural Capacity. Specification.

    Linha 4 Amarela. 2004.

    HANNANT, D. J. Fibre cements and fibre concretes. Chichester, John Wiley. 1978.

  • 244

    HELENE, P. R. L. Corroso em armaduras para concreto armado. So Paulo: PINI, 1986.

    HELENE, P.R.L.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. PINI

    Editora. So Paulo, Brazil. 1992.

    HIGA, L. H; FRANCO, B. L. M; PAIVA, G. P.; CRAVO, A.; SILVA, R. M.; MONTE, R.;

    FIGUEIREDO, A. D. . Mtodo de dosagem do concreto reforado com fibras de ao

    para otimizao da tenacidade. In: 49o Congresso Brasileiro do Concreto. Bento

    Gonalves, 2007: Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), So Paulo,

    2007.

    HOPPE FILHO, J. ; CINCOTTO, M. A. ; PILEGGI, R. G. Tcnicas de caracterizao

    reolgica de concretos. Concreto e Construes, v. 47, p. 108-124, 2007.

    INNOCENTINI, M. D. M., SEPULVEDA, P., SALVINI, V. R. e PANDOLFELLI, V. C.

    Permeability and Structure of cellular ceramics: a comparison between two

    preparation techniques. Journal of American Ceramic Society. 81 [12] 1998. pp.

    3349-52. 1998.

    INNOCENTINI, M. D. M., PILEGGI, R.G., RAMAL JR., F. T. e PANDOLFELLI, V. C.

    Permeability and drying behavior of PSD-Designed refractory castables.

    American Ceramics Society Bulletin. July 2003.

    INSTITUTO TRATA BRASIL. Benefcios econmicos da expanso do saneamento

    brasileiro. Fundao Getlio Vargas. Julho, 2010.

    INTERNATIONAL RILEM SYMPOSIUM ON FIBER REINFORCED CONCRETE, 7th.

    BEFIB 2008, Chennai, India. Fiber Reinforced Concrete: Design and Applications.

    Babneux - France: RILEM Publications S.A.R.L., 1154 p. 2008.

    JAPAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS. Method of making specimens for

    strength and flexural toughness of steel fiber reinforced concrete. JSCE-SF2.

    Concrete Library of JSCE. Part III-2 Method of tests for steel fiber reinforced concrete.

    N 3 June 1984a. p. 49-55.

    _________. Method of tests for flexural strength and flexural toughness of steel

    fiber reinforced concrete. JSCE-SF4. Concrete Library of JSCE. Part III-2 Method of

    tests for steel fiber reinforced concrete. N 3 June 1984b. p. 58-61.

    JOHN, V. M. Cimentos de escria ativada com silicato de sdio. 1995. Tese (doutorado). Escola Politcnica da Universidade de So Paulo (USP). So Paulo, 1995. 199p.

    KALIL, R. Z., ESCARIZ, R. C., FIGUEIREDO, A. D. Elaborao de mtodo de ensaio

    para determinao do teor de fibras em concreto endurecido In: 52 Congresso

    Brasileiro do Concreto, 2010, Fortaleza. Novas Tecnologias do Concreto para o

    Crescimento Sustentvel. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, So

    Paulo, 2010.

    http://lattes.cnpq.br/8692521256968834http://lattes.cnpq.br/0358150791918382

  • 245

    KING, M. R.; GHAZI, M. H. e HEBERT, C. D. Structural and performance testing

    carried out for the Arrowhead tunnels segmental linings. In: Underground Construction

    2003. International Conference & Exhibition. September 2003. The Institute of

    Materials, Minerals & Mining and the British Tunnelling Society. Proceedings. London,

    England, pp. 535-46. 2003.

    LI, V.C. Performance driven design of fiber reinforced cementitious composites. In:

    SWAMY, R. N. Fourth Rilem International Symposium on Fibre Reinforced Cement

    and Concrete. RILEM Symposium FRC 92. Proceedings. 1992.

    MAIDL, B. Stahlfaserbeton. Berlin. Ernst & Sohn Verlag fr Architektur und technische

    Wissenschaften, 1991.

    MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. So Paulo: IBRACON, 2008.

    MELBYE, T.A. Sprayed Concrete for Rock Support. Switzerland. MBT International

    Underground Construction Group. Switzerland, 1994.

    MINDESS, S. Fibre reinforced concrete: challenges and prospects. In: Second

    University-Industry Workshop on Fiber Reinforced Concrete and Other Advanced

    Materials. Toronto, Canada, 1995. Proceedings. p.1-12.

    MINISTRIO DAS CIDADES. Sistema Nacional de Informaes sobre Saneamento

    SNIS. Diagnstico dos Servios de gua e Esgotos. Braslia, 2008.

    MORGAN, D. R. Special Sprayed Concretes. In: AUSTIN, S. A.; ROBINS, P. J. Sprayed concrete: properties, design and application. Scotland: McGraw-Hill, 1995.

    MORGAN, D.R.; RICH, L.D. Polyolefin fibre reinforced wet-mix shotcrete. In: ACI/SCA International Conference on Sprayed Concrete/Shotcrete - "Sprayed Concrete Technology for the 21st Century", 10 a 11 sept. 1996. American Concrete Institute and Sprayed Concrete Association. Proceedings. p.127-38.

    NAAMAN, A. E. Development and evolution of tensile strength-hardening FRC

    composites In: 7th International RILEM Symposium on Fiber Reinforced Concrete:

    Design and Applications, 2008, Chennai, India. Fiber Reinforced Concrete: Design

    and Applications. Babneux - France: RILEM Publications S.A.R.L., v.1. p.1 28.

    2008.

    NBN EN1916 Concrete pipes and fittings, unreinforced, steel fibre and reinforced. Belgisch Instituut voor normalisatie (BIN), Brussel, December 2002.

    NINCE, A. A.; COSTA, C. N.; FIGUEIREDO, A. D.; SILVA, V. P. E. Influncia das fibras de polipropileno no comportamento do concreto de alta resistncia endurecido submetido ao trmica. In: 45o Congresso Brasileiro do Concreto. Vitria, 2003. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). So Paulo, 2003a.

    NINCE, A. A., FIGUEIREDO, A. D., BITTENCOURT, T. N. Absoro e ndice de vazios em concreto reforado com fibra de polipropileno exposto a 400oC e 600oC In: V Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto. Anais. So Paulo, 2003b.

    http://lattes.cnpq.br/1014204320123665

  • 246

    NINCE, A. A. Lascamento do concreto exposto a altas temperaturas. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. 336p. 2007.

    NINCE, A. A.; FIGUEIREDO, A. D. Concretos expostos s altas temperaturas. So Paulo: Departamento de Engenharia de Construo Civil da Escola Politcnica da USP, 2008 (Boletim Tcnico (BT/PCC/494)).

    NUNES, N. L., FIGUEIREDO, A. D., AGOPYAN, Vahan. The influence of fiber geometry on flexural toughness of steel fiber reinforced concrete In: International Conference Composites in Construction - CCC2001, 2001, Porto. Composites in Constructions. Lisse: A.A.Balkema Publisher, 2001. p.27 - 32

    PAIVA, G. P.; FIGUEIREDO, A. D. . A influncia dos procedimentos experimentais na preciso dos resultados dos ensaios de tenacidade em CRFA. In: 49o. Congresso Brasileiro do Concreto, 2007, Bento Gonalves. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). So Paulo3, 2007.

    PIETRA, I., FIGUEIREDO, A. D.; BITTENCOURT, T. N. Influncia do teor de fibras de ao na tenacidade do concreto convencional e do concreto com agregados reciclados de entulho. In: V Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, Anais. So Paulo, 2003.

    PRUDNCIO Jr., L.R. Contribuio dosagem do concreto projetado. 1993. Tese

    (doutorado). Escola Politcnica, Universidade de So Paulo. 224p. So Paulo, 1993.

    RABCEWICZ, L. The New Austrian Tunnelling Method, Part I. Water Power.

    London, Nov. 1964a.

    RABCEWICZ, L. The New Austrian Tunnelling Method, Parts II. Water Power.

    London, Dec. 1964b.

    RABCEWICZ, L. The New Austrian Tunnelling Method, Parts III. Water Power.

    London, Jan. 1965.

    RAMOS, M. F. Anlise Experimental de Tubos de Concreto Reforado com Fibras de Ao. Campinas, UNICAMP. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil). Campinas, 2002.

    RILEM TC 162. Final recommendation of RILEM TC 162-TDF: Test and design methods for steel fibre reinforced concrete - design method. Materials and Structures. Vol. 36. October 2003. Pp. 560-657.

    RLE- Rail Link Engineering. Fire performance of concrete for tunnel linings. Channel tunnel rail link, technical report n 000-RUG-RLEEX-00005-AB.

    ROBINS, P.J. Physical properties. In: AUSTIN, S.A.; ROBINS, P.J. Sprayed

    Concrete: Properties, design and application. Scotland. McGraw-Hill. Inc. 1995. P. 52-

    86.

    SEVERI, A. A.. Estudo dos gradientes trmicos em pavimentos de concreto de

    cimento portland no ambiente tropical. 2002. Tese (doutorado). Escola Politcnica.

    Universidade de So Paulo. So Paulo, 2002.

    http://lattes.cnpq.br/1014204320123665

  • 247

    SILVA, J. L. da. Anlise de tubos circulares de concreto armado para o ensaio de compresso diametral com base na teoria da confiabilidade. 2011. Tese (doutorado). Escola de Engenharia de So Carlos. Universidade de So Paulo. 2011.

    SILVA, J. L.; EL DEBS, M. K.; BECK, A. T. Avaliao da confiabilidade de tubos de concreto armado no estado limite de fissurao. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. RIEM. Volume 1, Number 4 (December, 2008) p. 314-330.

    SILVA, J. L. da ; El DEBS, M.K. . Influncia da bolsa no comportamento estrutural de tubos de concreto armado submetidos compresso diametral. In: 51o.Congresso Brasileiro do Concreto, 2009, Curitiba. Anais. Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). 2009.

    SILVA, M. G., PRUDNCIO JR, L. R., FIGUEIREDO, A. D. Utilizao de fibras e micro-slica em concreto projetado para tneis In: 10 ENCO - Encontro Nacional da Construo, 1990, Gramado. Anais. 1990. v.2.

    TANESI, J., FIGUEIREDO, A. D. Polypropylene fiber reinforced concrete: shrinkage cracking In: International Conference Composites in Constructions - CCC2001, 2001, Porto. Composites in Construction. Lisse: A.A.Balkema Publishers. p.39 42. 2001

    TANGO, C. E. S. Fundamentos de dosagem de concreto para blocos estruturais. In:

    5th International Seminar on Structural Masonry for Developing Countries.

    Florianpolis, Brasil. 21 a 24 de agosto de 1994. Anais. p.21-30.

    TELLES, R. C. D. e FIGUEIREDO, A. D. Possibilidades de incorporao de novas

    tecnologias em anel de concreto pr-fabricado para tneis com tuneladora.

    CONCRETO & Construes, So Paulo, v. XXXIII, n. 41, p. 30-35, 2006.

    TIGUMAN, M. P., FIGUEIREDO, A. D. Nova tcnica de determinao da tenacidade dos compsitos reforados com fibras: ASTM C1399 (2002). Boletim Tcnico (BT/PCC/398). So Paulo:Departamento de Engenharia de Construo Civil da EPUSP, 2005.

    VIOLAS, B.; AGUADO, A.; JOSA, A. Sustainability of sewerage pipes evaluation, 2

    Congrs UPC Sostenible 2015. Anais. Barcelona, Spain, 2009.

    VIOLAS, B.; de la FUENTE, A.; AGUADO, A. Capacidad estructural de los tubos de

    saneamiento. Anlisis del sistema terreno-estructura. In: 52o Congresso Brasileiro do

    Concreto, 2010, Fortaleza. Novas Tecnologias do Concreto para o Crescimento

    Sustentvel. Anais. So Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, 2010.

Recommended

View more >