Revista Concreto & Construções IBRACON 87 by Gill Pereira

& Construções CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS

PESQUISAS, PROJETOS, TECNOLOGIA, CONTROLE DA QUALIDADE E USOS DO CRF NO BRASIL E NO MUNDO

Instituto Brasileiro do Concreto

Ano XLV

87 JUL-SET

2017 ISSN 1809-7197 www.ibracon.org.br

PERSONALIDADE ENTREVISTADA

MANTENEDOR

ENCONTROS E NOTÍCIAS

ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO: PESQUISAS POR BOAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA

SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO

CURSOS DE ATUALIZAÇÃO PROFISSIONAL

Esta edição é um oferecimento das

seguintes Entidades e Empresas

IBRACON

Adote concretamente a revista

CONCRETO & Construções

u sumário

seções & Construções CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS

PESQUISAS, PROJETOS, TECNOLOGIA, CONTROLE DA QUALIDADE E USOS DO CRF NO BRASIL E NO MUNDO

Instituto Brasileiro do Concreto

Ano XLV

87 JUL-SET

2017

6 Editorial

7 Coluna Institucional

9 Converse com o IBRACON

& Construções CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS

PESQUISAS, PROJETOS,PRESIDENTE DO COMITÊ REVISTA OFICIAL DO IBRACON TECNOLOGIA, CONTROLE DA Revista de caráter científico, tec- EDITORIAL 87 QUALIDADE E USOS DO CRF nológico e informativo para o se- à Guilherme Parsekian 2017 NO BRASIL E NO MUNDO tor produtivo da construção civil, (alvenaria estrutural) Instituto Brasileiro do Concreto

Ano XLV

JUL-SET

ISSN 1809-7197 www.ibracon.org.br

10 Encontros e Notícias 14 Personalidade Entrevistada: Antonio Domingues de Figueiredo 43 Seção Especial: Ensino e Aprendizado na Engenharia Civil

CRÉDITOS CAPA

Painel arquitetônico de fachada com CUAD da Casa Japão, em São Paulo

78 Entidades da Cadeia PERSONALIDADE ENTREVISTADA

MANTENEDOR

ENCONTROS E NOTÍCIAS

ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO: PESQUISAS POR BOAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA

SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO

CURSOS DE ATUALIZAÇÃO PROFISSIONAL

106 Mantenedor 113

Acontece nas Regionais

ENTENDENDO O CONCRETO

26 33 39

Aspectos gerais sobre o uso do concreto reforçado com fibras no Brasil Controle tecnológico do comportamento mecânico do CRF Compósitos cimentícios de ultra-alto desempenho reforçados com fibras

OBRAS EMBLEMÁTICAS

Inovação em estruturas com concreto de ultra-alto desempenho na América do Norte

ESTRUTURAS EM DETALHES

57 63 72

A utilização do CUAD em obras do Brasil Práticas para a qualificação de macrofibra no concreto

Contribuição das fibras de aço para o dimensionamento à flexão de viga armada Os desafios da avaliação da trabalhabilidade do CRF END para determinar a quantidade e orientação média de fibras CRFA por meio de indução eletromagnética Resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado sem armadura transversal reforçadas com fibras de aço

NORMALIZAÇÃO TÉCNICA

108

ISSN 1809-7197 Tiragem desta edição: 5.000 exemplares Publicação trimestral distribuida gratuitamente aos associados JORNALISTA RESPONSÁVEL à Fábio Luís Pedroso MTB 41.728/SP fabio@ibracon.org.br

COMITÊ EDITORIAL – MEMBROS à Arnaldo Forti Battagin (cimento e sustentabilidade) à Bernardo Tutikian (tecnologia) à Eduardo Millen (pré-moldado) à Enio Pazini de Figueiredo (durabilidade) à Ercio Thomaz (sistemas construtivos) à Evandro Duarte (protendido) à Frederico Falconi (projetista de fundações) à Guilherme Parsekian (alvenaria estrutural) à Helena Carasek (argamassas) à Hugo Rodrigues (cimento e comunicação) à Inês L. da Silva Battagin (normalização) à Íria Lícia Oliva Doniak (pré-fabricados) à José Martins Laginha Neto (projeto estrutural) à José Tadeu Balbo (pavimentação) à Mário Rocha (sistemas construtivos) à Nelson Covas (informática no projeto estrutural) à Paulo E. Fonseca de Campos (arquitetura) à Paulo Helene (concreto, reabilitação) à Selmo Chapira Kuperman (barragens)

PERSONALIDADE ENTREVISTADA

MANTENEDOR

ENCONTROS E NOTÍCIAS

ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO: PESQUISAS POR BOAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA

SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO

CURSOS DE ATUALIZAÇÃO PROFISSIONAL

PUBLICIDADE E PROMOÇÃO à Arlene Regnier de Lima Ferreira arlene@ibracon.org.br PROJETO GRÁFICO E DTP à Gill Pereira gill@ellementto-arte.com ASSINATURA E ATENDIMENTO office@ibracon.org.br GRÁFICA Coan Indústria Gráfica Preço: R$ 12,00 As ideias emitidas pelos entrevistados ou em artigos assinados são de responsabilidade de seus autores e não expressam, necessariamente, a opinião do Instituto. © Copyright 2017 IBRACON Todos os direitos de reprodução reservados. Esta revista e suas partes não podem ser reproduzidas nem copiadas, em nenhuma forma de impressão mecânica, eletrônica, ou qualquer outra, sem o consentimento por escrito dos autores e editores.

COORDENADOR DA SEÇÃO ESPECIAL à César Daher (ensino) IBRACON Rua Julieta Espírito Santo Pinheiro, 68 – CEP 05542-120 Jardim Olímpia – São Paulo – SP Tel. (11) 3735-0202

Projeto de bases de equipamentos industriais em CRF

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

80 86 91 98

para o ensino e para a pesquisa em concreto.

Requisitos pré-normativos, normativos e códigosmodelo para o CRFA em situação de incêndio

Instituto Brasileiro do Concreto

INSTITUTO BRASILEIRO DO CONCRETO Fundado em 1972 Declarado de Utilidade Pública Estadual | Lei 2538 de 11/11/1980 Declarado de Utilidade Pública Federal Decreto 86871 de 25/01/1982 DIRETOR PRESIDENTE Julio Timerman DIRETOR 1º VICE-PRESIDENTE Túlio Nogueira Bittencourt DIRETOR 2º VICE-PRESIDENTE Luiz Prado Vieira Junior

DIRETOR DE EVENTOS Bernardo Tutikian DIRETORA TÉCNICA Inês Laranjeira da Silva Battagin DIRETOR DE RELAÇÕES INSTITUCIONAIS Paulo Helene DIRETOR DE PUBLICAÇÕES E DIVULGAÇÃO TÉCNICA Eduardo Barros Millen

DIRETOR 1º SECRETÁRIO Antonio D. de Figueiredo

DIRETOR DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO Leandro Mouta Trautwein

DIRETOR 2º SECRETÁRIO Carlos José Massucato

DIRETOR DE CURSOS Enio José Pazini Figueiredo

DIRETOR 1º TESOUREIRO Claudio Sbrighi Neto DIRETOR 2º TESOUREIRO Nelson Covas DIRETORA DE MARKETING Iria Licia Oliva Doniak

DIRETOR DE CERTIFICAÇÃO DE MÃO DE OBRA Gilberto Antônio Giuzio DIRETORA DE ATIVIDADES ESTUDANTIS Jéssika Pacheco

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 5

u editorial

Venha conhecer os avanços no estado de arte do concreto Caro leitor,

omo já é tradicional nesta edição da Revis-

de nossa comunidade na

ta, venho através deste editorial convidá-los

área, disseminando novos

a participar do 59°

Congresso Brasileiro

conhecimentos e deman-

do Concreto, reconhecido como evento de

das de estudo, que não

maior relevância técnica-científica para a ca-

se limitam ao estudo das

deia produtiva do concreto. No próximo dia 31 de outubro,

propriedades mecânicas

diversos pesquisadores, profissionais e estudantes irão se re-

deste tipo de material. O simpósio sobre este tema, que será

unir na Fundaparque, em Bento Gonçalves/RS, para debater

realizado juntamente com o 59° CBC, abordará assuntos re-

sobre a tecnologia do concreto e de suas estruturas, bem

lacionados com modelagem constitutiva, propriedades físicas,

como normalização técnica, promovendo a divulgação das

efeitos dependentes do tempo, condições de incêndio, ma-

soluções inovadoras em termos de produtos e processos,

teriais compósitos avançados, projeto estrutural, durabilidade,

obtidas através do desenvolvimento das pesquisas científi-

aplicações e normalização.

cas e tecnológicas.

Os avanços obtidos em tecnologia do concreto, como o con-

Fizemos um grande esforço para tornar o evento ainda mais

creto reforçado com fibras, não ofuscam as qualidades já co-

acessível aos estudantes de engenharia e arquitetura, mobi-

nhecidas do concreto, como o seu desempenho satisfatório

lizados e motivados a participar dos tradicionais concursos

em situação de incêndio. O incêndio do Grenffel Tower, em

estudantis, por meio dos quais se aprofundam no universo

Londres, há poucos meses, apesar de trágico, mostrou de

do concreto.

forma clara a grande capacidade das estruturas de concreto

Contaremos com excelentes palestras, com pesquisadores

de manterem a sua capacidade resistente em elevadas tem-

de renome no cenário mundial, como os doutores Fernando

peraturas, diferentemente das estruturas de aço, conforme

Branco (Portugal), Marco di Prisco (Itália) e Barzin Mobasher

brilhante artigo do Dr. Carlos Britez nesta edição. O professor

(Estados Unidos), através das quais os congressistas pode-

explica, com grande didática, as razões para o incêndio, para

rão conhecer as maiores inovações e tecnologias para o apri-

que aprendamos e eventos como este não voltem a ocorrer.

moramento das construções em concreto. Alguns dos temas

E em uma futura edição da revista, o tema segurança contra

serão também discutidos nos eventos paralelos, que vêm se

incêndio em estruturas de concreto será destaque e aborda-

estabelecendo devido ao sucesso de outras edições, como

do por diversos especialistas da área, que tratarão os princi-

o II Seminário de Ensino de Engenharia, III Simpósio de Dura-

pais aspectos relacionais à pesquisa e normalização.

bilidade das Estruturas de Concreto, IV Seminário sobre Pes-

Esses e muitos outros assuntos serão temas do 59° CBC.

quisas e Obras em Concreto Autoadensável e o II Simpósio

Em nome da comissão organizadora, afirmo que o esforço

de Concreto Reforçado com Fibras, que é o tema principal

tem sido grande para manter a impecável qualidade das úl-

desta edição da revista Concreto e Construções.

timas edições e, para isso, conto com sua presença. Tenho

Apesar do uso de fibras no concreto apresentar diversas van-

certeza de que o evento será um sucesso. Nos vemos em

tagens e ter crescido consideravelmente nos últimos anos, por

Bento Gonçalves!

sua complexidade ainda se demandam estudos que permitam a caracterização adequada das propriedades do material e uma

BERNARDO TUTIKIAN

previsão confiável de seu comportamento. Nesta edição são

Diretor de Eventos do IBRACON

abordados recentes avanços realizados pelos pesquisadores 6 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Instituto Brasileiro do Concreto CONCRETO & Construções | 6

u coluna institucional

Panorama das atividades, discussões e cronograma para o lançamento de práticas recomendadas sobre concreto reforçado com fibras pelo CT 303

Estrutural) e produziu um primeiro

1. INTRODUÇÃO CT 303 é o Co-

texto intitulado “Estruturas de Con-

mitê Técnico de

creto Reforçado com Fibras – Reco-

uso de materiais

mendações para projeto”, publicado

não convencionais

em outubro de 2014.

para estruturas de

Após alinhamento entre IBRACON e

concreto, fibras e concreto reforça-

ABECE, foi instalado em 25 de junho

do com fibras, envolvendo o Instituto

de 2015, na sede da ABECE, em São

Brasileiro do Concreto (IBRACON) e

Paulo, o CT 303 constituído de quatro

a Associação Brasileira de Engenha-

Grupos de Trabalhos: GT1 - Estrutu-

ria e Consultoria Estrutural (ABECE).

ras de concreto reforçado com fibras,

Ele tem como missão promover a

GT2 - Reforço de estruturas existentes

integração dos diversos setores da

de concreto com materiais não con-

utilização de materiais não conven-

vencionais, GT3 - Estruturas de con-

cionais para reforço de estruturas de concreto (reforço

creto com armadura de materiais não convencionais e GT 4 -

estrutural, armaduras não metálicas e concreto reforça-

Caracterização de materiais não convencionais e fibras para

do com fibras), visando a integração do setor de projetos

reforço estrutural.

e materiais.

O assunto CRF envolve o GT1 no que diz respeito aos cri-

O CT303 surgiu a partir de uma integração IBRACON/ABE-

térios de projeto e o GT4 no que diz respeito às fibras e as

CE, tendo como referência as discussões que foram re-

avaliações de desempenho do CRF. Os GTs 2 e 3 estiveram

alizadas na ABECE com a criação em setembro de 2011

inicialmente sobre responsabilidade do Eng. Fernando Rel-

do Comitê Técnico “Concreto reforçado com fibras”, cujos

vas, que veio a falecer em 2015 e, por esse motivo, passou

objetivos eram o aprofundamento de estudos da aplicação

por um período de reorganização de suas atividades, sendo

estrutural do CRF, o estabelecimento de diretrizes para

que esses GTs retomaram suas atividades em 2017.

projeto de estruturas e controle tecnológico do CRF para aplicações estruturais e contribuir para a normalização so-

2. OBJETIVOS

bre o assunto. O comitê utilizou como referência o Código

Os objetivos do CT303 foram estabelecidos visando ampliar

Modelo 2010 da fib (Federação Internacional do Concreto

as discussões envolvendo outros setores envolvidos com

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 7

CRF para além do setor de projeto. Nesse sentido, foram estabelecidos os seguintes objetivos:

u Desenvolver trabalhos técnicos visando auxiliar na Normalização Brasileira sobre os três temas (reforço estrutural, armaduras não metálicas e concreto reforçado com fibras);

u Fortalecer a representação brasileira em trabalhos internacionais de normalização, especialmente no âmbito do ISO/TC71/SC6;

u Elaboração de Práticas Recomendadas para serem pu-

CRETO REFORÇADO COM FIBRAS: Método de ensaio;

u DETERMINAÇÃO DO TEOR DE FIBRAS (estado fresco) DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS: Método de ensaio;

u MACROFIBRAS

POLIMÉRICAS

PARA

CONCRETO

DESTINADO A APLICAÇÕES ESTRUTURAIS: Definições e especificações;

u MACROFIBRAS DE VIDRO ÁLCALI RESISTENTES (AR) PARA CONCRETO DESTINADO A APLICAÇÕES ESTRUTURAIS: Definições e especificações.

blicadas pelo IBRACON e pela ABECE, visando promover uma constante atualização técnica dos profissionais da área de estruturas de concreto.

3. ATIVIDADES Os GT1 e GT4 têm reuniões mensais que ocorrem em São Paulo, na sede da ABECE, com possibilidade de participação virtual. Desde a sua implantação foram realizadas as seguintes atividades:

u Workshop Internacional IBRACON/ABECE “Concreto Reforçado com Fibras”, realizado em abril de 2016, onde foram discutidas questões sobre o assunto, com presença de pesquisadores da Europa e América do Sul;

u Publicação da Prática Recomendada IBRACON/ABECE “PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS”, em 2016, no 58º Congresso Brasileiro do Concreto, em Belo Horizonte. Estão em fase de finalização as seguintes Práticas Reco-

4. NORMALIZAÇÃO Com o avanço tecnológico da utilização do CRF como material estrutural, é de fundamental importância o aprofundamento de estudos no que concerne à terminologia, requisitos, métodos de ensaio e procedimentos para projeto e execução. Nesse sentido, os trabalhos desenvolvidos no CT 303 são um primeiro passo para a normalização do CRF para aplicações estruturais. Dessa forma, O CT 303 deve encerrar neste ano a publicação das práticas recomendadas, iniciando em 2018 ações no sentido de contribuir com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) por meio do CB18 (Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e Agregados) e do CB2 (Comitê Brasileiro de Construção Civil) na organização dos trabalhos de normalização do CRF. Cabe ressaltar que membros do CT 303 já participam na Comissão de Estudos do CB28, que está tratando da al-

mendadas IBRACON/ABECE com previsão de publicação

teração da norma ABNT NBR 15530 Fibras de aço para

em 2017:

concreto – Definições e especificações.

u CONTROLE DA QUALIDADE DO CONCRETO REFOR-

Dentro dessa perspectiva, espera-se que se tenha até o

ÇADO COM FIBRAS;

u RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR FLEXÃO (limite de proporcionalidade e residual) DO CONCRETO REFORÇA-

final de 2018 um arcabouço de normas sobre o CRF que possam colaborar na aplicação do CRF, com confiabilidade e segurança nas estruturas de concreto.

DO COM FIBRAS: Método de ensaio;

u RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR DUPLO PUNCIONAMENTO (fissuração, tenacidade e residual) DO CON-

8 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

PROF. DR. MARCO ANTONIO CARNIO Coordenador

CT 303

u converse com o ibracon ENVIE SUA PERGUNTA PARA O E-MAIL: fabio@ibracon.org.br PERGUNTAS TÉCNICAS A norma ABNT NBR 15812:2010, na seção 6.3.6 Cisalhamento de Alvenaria, traz especificação para Interfaces de Paredes de Amarração direta para considerar a resistência característica ao cisalhamento de fvk = 0,35MPa. Quando o calculo é feito pela flexo-compressão, é realizada uma verificação do cisalhamento. Essa verificação contempla a verificação da amarração do painel com a flange, ou apenas do cisalhamento do painel?

Caso

seja ape-

nas do painel, como é feita a verificação da interseção das paredes, onde o

fvk = 0,35MPa. Quais são os parâmetros para a verificação. E se for necessária a armação da seção, o cálculo para a armação segue os mesmos princípios presentes no seu livro?

armação seria vertical?

ARTHUR MOREIRA BOMTEMPO Engenheiro Civil

Essa prescrição é para verificação da interface entre alma e flange de paredes amarradas. Como comenta, ela leva em conta o cisalhamento de um bloco sobre o outro. Em construções comuns, usualmente a solicitação é menor que o esforço, sem necessidade de outros detalhes. No caso de armadura, essas teriam que cortar o plano de cisalhamento, ou seja, seriam horizontais.

u Figura 1 Ruptura de parede por escorregamento da junta Fonte: Ernesto Silva Fortes. CARACTERIZAÇÃO DA ALVENARIA ESTRUTURAL DE ALTA RESISTÊNCIA. 2017. Tese (Doutorado em PPG Estruturas e Construção Civil) - Universidade Federal de São Carlos, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Processo: 12/22454-0. Orientador: Guilherme Aris Parsekian.

Existem algumas verificações para resistência ao cisalhamento da alvenaria, dependendo do tipo de cisalhamento: 1) por escorregamento da junta (usualmente devido à força lateral, muitas vezes por conta da força lateral de vento), onde vale a resistência de aderência considerando o atrito (fvk = fvo + 0,5 x pré-compressão, Figura1); quando a solicitação é maior que a resistência, a solução é grautear a alvenaria ou armar (Figura 1); 2) por tração diagonal, usualmente em vigas totalmente grauteadas, fvk = 0,35 + 17,5 r ≤ 0,7 MPa, onde r = As é a taxa geométrica bd de armadura; Quando a solicitação é maior que a resistência, a solução é armar a viga com estribos, lembrando que é recomendável sempre prever estribos em vigas de alvenaria estrutural com mais de uma fiada (Figura 2). 3) para paredes amarradas, cisalhamento na interface, em plano vertical, que pode ocorrer por: u pelo carregamento vertical apenas, com compressão axial, no espalhamento das tensões verticais de uma parede a outra; u pelo carregamento vertical somada ao efeito da ação de vento, com transferência do esforço vertical da

u Figura 2 Ruptura de viga de alvenaria de blocos de concreto por cisalhamento Fonte: Rafael Dantas Pasquantonio. Estudo Teórico e Experimental de Vigas de Alvenaria Estrutural Sujeitas ao Cisalhamento. 2015. Dissertação (Mestrado em PPG Estruturas e Construção Civil) - Universidade Federal de São Carlos, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. Orientador: Guilherme Aris Parsekian.

alma para a aba da parede (Figura 3). Geralmente este último caso não é crítico. Não me lembro de um projeto em que o esforço não foi verificado. Os poucos casos que vi foram em ensaios, onde a amarração foi feita de forma insuficiente, a cada quatro fiadas. Ainda assim, existe proposta de aumentar o valor dessa resistência na próxima revisão de norma. Eventualmente se houver um caso onde a solicitação é maior que a resistência, entendo que é possível mudar a concepção do edifício para alterar a distribuição dos esforços. A opção de armar essa interface não é usual. GUILHERME PARSEKIAN, PRESIDENTE DO COMITÊ EDITORIAL

u Figura 3 Ruptura na interface entre alma e aba da parede por amarração insuficiente Fonte: Guilherme Aris Parsekian. Tecnologia de Produção de Alvenaria Estrutural Protendida. 2002. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade de São Paulo, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Processo: 98/15428-4. Orientador: Luiz Sérgio Franco.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 9

u encontros e notícias | CURSOS

Curso básico sobre especificações de projeto em concreto reforçado com fibras

aseado nas recomendações de projeto do fib Model Code 2010, o curso básico IBRACON-Rilem sobre especificações de projeto em concreto reforçado com fibras discutirá as propriedades físicas, os efeitos dependentes do tempo, o comportamento do CRF sob ação do fogo e seus modelos constitutivos, além dos aspectos de projeto, durabilidade e as aplicações do CRF. O curso será ministrado por três instruto-

res: Marco di Prisco, professor titular da Politécnica de Milano (Itália), responsável pela elaboração do capítulo sobre CRF do fib Model Code 2010; Barzin Mobasher, professor titular da Universidade do Estado do Arizona (Estados Unidos) e autor do livro “Mechanics of Fiber and Textile Reinforced Cement Composites”; e Thomaz Eduardo Teixeira Buttignol, professor da Universidade Presbiteriana Mackenzie, com 12 anos de experiência

nas áreas de concreto projetado, e recuperação e reforço de estruturas e contenções de taludes. As inscrições estão com preços promocionais até 30 de outubro. O curso será realizado em Bento Gonçalves, dentro da programação do 59º Congresso Brasileiro do Concreto, nos dias 31 de outubro e 1º de novembro, valendo 12 pontos no Master PEC, programa de educação continuada do IBRACON.

Artefatos de concreto vibroprensado

om o objetivo de transmitir conhecimentos que permitam a melhoria de qualidade e a redução de custos na produção de artefatos de concreto vibroprensado, o curso será realizado na Fundaparte, em Bento Gonçalvez, no Rio Grande do

Sul, no dia 3 de novembro, das 9h às 13h. Seu instrutor será o engenheiro civil Idário Fernandes, proprietário da Doutorbloco Consultoria em Concreto e autor dos livros “Blocos e paver, produção e controle de qualidade” e “Telhas

10 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

de concreto – produção e controle”. Com quatro créditos no Master PEC, programa de educação continuada do IBRACON, o curso está com inscrições promocionais até 30 de outubro. Acesse: www.ibracon.org.br.

Dimensionamento de vigas isostáticas protendidas

ser realizado no 59º Congresso Brasileiro do Concreto, em Bento Gonçalves, no dia 2 de novembro, o curso objetiva qualificar os alunos a dimensionar uma viga isostática protendida, escolhendo o nível de protensão adequado para satisfazer os estados limites de serviço e último.

O instrutor será o engenheiro Fábio Albino de Souza, diretor do Escritório Brasileiro de Protensão, ex-professor da Unasp e Metrocamp, autor de documentos da ADAPT na área de protensão, tendo lançado neste ano o Tendon, primeiro aplicativo Android para estruturas protendidas.

O curso dará ênfase aos aspectos conceituais e aos exercícios numéricos, com a verificação dos modelos no ADAPT Floor Pro e no Tendon. Ele contará pontos no Master PEC, programa de educação continuada do IBRACON. Inscreva-se com preços promocionais até 30 de outubro em www.ibracon.org.br.

Diagnóstico e reabilitação de estruturas de concreto

oi realizado em 31 de agosto, no auditório da Faculdade de Ciências da Administração de Pernambuco, na Universidade de Pernambuco, o curso “Diagnóstico e reabilitação de estruturas de concreto”.

Seu objetivo foi apresentar e discutir as técnicas e critérios de avaliação do estado de conservação das estruturas de concreto e as técnicas e materiais empregados para sua reabilitação. Com carga horária de 4 horas, que

contou créditos no Programa Master PEC do IBRACON, o curso foi ministrado pelos professores Eliana Monteiro (POLI-UPE e UNICAP), Ênio Pazini (EEC/UFG) e Paulo Helene (Poli-USP e PhD Engenharia).

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 11

u encontros e notícias | EVENTOS

Cinpar 2017

XIII Congresso Internacional sobre Patologia e Reabilitação de Estruturas (Cinpar 2017) vai acontecer de 7 a 9 de setembro, no Centro de Convenções do Cariri, em Juazeiro do Norte, Ceará. Promovido pela Universidade Regional do Cariri, Universidade Federal do Cariri, Universidade do Vale do Acaraú, Faculdade Paraíso do Ceará, Instituto Tecnoló-

gico do Cariri e Instituto dos Materiais de Construção, o Cinpar 2017 contará com palestras, minicursos e apresentação de artigos científicos sobre patologia e recuperação de estruturas. Na ocasião do lançamento no auditório do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Regional do Cariri, o diretor de cursos do IBRACON e presidente da

Alconpat Brasil, Prof. Enio Pazini Figueiredo, proferiu, para 250 participantes, palestra sobre mudanças de paradigma em diagnóstico e reabilitação de estruturas de concreto. à Mais informações: www.youtube.com/results?search_ query=cinpar+2017

Dam World 2018 recebe resumos até novembro

3ª Conferência Internacional sobre Barragens (Dam World 2018), que será realizada em Foz do Iguaçu, de 18 a 22 de setembro, está recebendo resumos de apresentações técnico-científicas até 2 de novembro. Organizada pelo IBRACON e pelo Laboratório Nacio-

nal de Engenharia Civil (LNEC), o evento vai discutir os aspectos políticos, econômicos, ambientais e técnicos relacionados com a construção e manutenção de barragens. à Mais informações:

www.damworld2018.org

Revista CONCRETO & Construções A revista CONCRETO & Construções é o veículo impresso oficial do IBRACON. De caráter científico, tecnológico e informativo, a publicação traz artigos, entrevistas, reportagens e notícias de interesse para o setor construtivo e para a rede de ensino e pesquisa em arquitetura, engenharia civil e tecnologia. Distribuída em todo território nacional aos profissionais em cargos de decisão, a revista é a plataforma ideal para a divulgação dos produtos e serviços que sua empresa tem a oferecer ao mercado construtivo.

PARA ANUNCIAR Tel. 11- 3735-0202 arlene@ibracon.org.br

Formatos e investimentos

Formato

2ª Capa + Página 3 Página Dupla 4ª Capa

Periodicidade Número de páginas Formato Papel Capa plastificada Acabamento Tiragem Distribuição

Trimestral 100 21 x 28 cm Couché 115 g Couché 180 g Lombada quadrada colada 5.000 exemplares Circulação controlada

fissionais e o ramo Consulte o perfil dos pro sas do mailing: pre em das o açã atu de “Publicações”) (link .br org www.ibracon. 12 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

2ª, 3ª Capa ou Página 3 1 Página 2/3 de Página Vertical 1/2 Página Horizontal 1/2 Página Vertical 1/3 Página Horizontal 1/3 Página Vertical 1/4 Página Vertical Encarte

Dimensões

42,0 x 28,0 cm 42,0 x 28,0 cm 21,0 x 28,0 cm

R$ 10.285,00 9.100,00 6.960,00

21,0 x 28,0 cm

6.800,00

21,0 x 28,0 cm

6.250,00

14,0 x 28,0 cm

4.880,00

21,0 x 14,0 cm

3.550,00

10,5 x 28,0 cm

3.550,00

21,0 x 9,0 cm

2.940,00

7,0 x 28,0 cm

2 940,00

10,5 x 14,0 cm

2.550,00

Sob consulta

XIV Congresso Latinoamericano de Patologia da Construção

ara discutir as melhores estratégias e tecnologias para atuar no setor de construção e reabilitação de estruturas, com apresentação de estudos de casos e palestras, será realizado o XIV Congresso Latinoamericano de Patologia da Construção (Conpat 2017), de 18 a 22 de setembro, no Centro de Convenções Mariscal Lopez, em Assunção, no Paraguai.

Antes e durante o evento será oferecido o curso introdutório aos problemas patológicos das construções, com carga horária de 40 horas, que objetiva oferecer as bases para entender os diferentes problemas patológicos que podem apresentar as estruturas de concreto armado e os perfis metálicos. Com aulas on-line que começam no dia 21 de agosto, o curso será

completado com duas aulas presenciais no Conpat 2017. Os diretores de curso e de relações institucionais do IBRACON, Prof. Enio Pazini e Prof. Paulo Helene, respectivamente, participam como instrutores do curso, promovido pelo IBRACON. à Mais informações: conpat2017.com/

Seminário sobre Inspeções de Pontes

o último dia 24 de agosto, o IBRACON realizou o Seminário sobre Inspeções de Pontes na ConcreteShow 2017, evento da cadeia produtiva do concreto, que aconteceu de 23 a 25 de agosto, no Centro de Exposições São Paulo Expo. O Seminário apresentou os principais conceitos, diretrizes, procedimentos, métodos e ensaios envolvidos na ins-

peção de pontes para o diagnóstico de seu estado de conservação e para o prognóstico de medidas necessárias para sua manutenção. Com participação de cerca de 70 profissionais, o Seminário teve palestras do presidente do IBRACON, Eng. Julio Timerman, de seu vice-presidente, Prof. Tulio Bittencourt, e de seu diretor de cursos, Prof. Ênio Pazini.

Na parte da tarde, o Eng. Julio Timerman deu outra palestra sobre a ABNT NBR 9452/2016 como instrumento de gestão da manutenção, no ciclo 60 ideias que mudarão a construção civil nos próximos anos. Os diretores do IBRACON participaram também do Concrespaço, destinado às associações técnicas da cadeia produtiva do concreto.

COMENTÁRIOS E EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DA ABNT NBR 6118:2014 A publicação traz comentários e exemplos de aplicação da nova norma brasileira para projetos de estruturas de concreto - ABNT NBR 6118:2014, objetivando esclarecer os conceitos e exigências normativas e, assim, facilitar seu uso pelos escritórios de projeto. Fruto do trabalho do Comitê Técnico CT 301, comitê formado por especialistas do Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON) e da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (ABECE), para normalizar o Concreto Estrutural, a obra é voltada para engenheiros civis, arquitetos e tecnologistas.

DADOS TÉCNICOS ISBN 9788598576244 Formato: 18,6 cm x 23,3 cm Páginas: 484 Acabamento: Capa dura Ano da publicação: 2015

AQUISIÇÃO: www.ibracon.org.br (Loja Virtual)

Patrocínio

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 13

u personalidade entrevistada

Antonio Domingues JÉSSICA BRAGATTI

de Figueiredo

Prof. Antonio de Figueiredo no laboratório da Poli-USP, junto ao pórtico de ensaio de tubos

ntonio Domingues de Figueiredo apaixonou-se por engenharia civil no curso de edificações do Liceu de Artes e Ofícios de São Paulo e na visita técnica realizada à obra de construção da ferrovia Tronco Principal Sul em Lajes, Santa Catarina, durante o serviço militar, quando fez o curso de Engenharia no Centro de Preparação de Oficiais da Reserva (CPOR) de São Paulo. Durante o curso de Engenharia Civil na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), não

conseguiu decidir-se entre as áreas de estrutura e de tecnologia, tendo feito estágios no escritório de projetos De Luca Engenharia de Estruturas e no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) do Estado de São Paulo. Entusiasmado pela área de pesquisa, logo ao se formar em 1987 escolheu o concreto projetado como tema de investigação, estudando especificamente os parâmetros de controle e dosagem do concreto projetado com fibras de aço no doutorado. Hoje, como professor da Poli-USP, desenvolve estudos na área de concretos especiais para obras de infraestrutura, principalmente o concreto projetado e concreto com fibras para túneis, tubos de concreto, barragens e pavimentação. Com forte atuação na área de normalização, é autor de diversos textos-base para as comissões de estudo sobre concreto projetado, fibras de aço e tubos de concreto. 14 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Em 1983 entrei no curso de

vida útil e a capacidade de trabalho

Engenharia Civil da Escola

desses materiais. Há inclusive um

Politécnica da Universidade de

registro bíblico de que o faraó

São Paulo. Durante o curso fiz

proibiu que os egípcios ajudassem

primeiro de uma família de imigrantes

estágios no escritório de engenharia

os judeus na coleta de palha para

portugueses a desbravar a carreira

estrutural De Luca e no Instituto

produzir o adobe reforçado num

de engenheiro civil. Na oitava série o

de Pesquisas Tecnológicas de

determinado período de

professor Pier Giuseppe Tuzi sugeriu-

São Paulo (IPT) – neste último

seu cativeiro.

me cursar edificações no Liceu de

sob a supervisão do Prof. Paulo

Do ponto de vista industrial, o

Artes e Ofícios de São Paulo. Fiz o

Helene - até me formar em

cimento amianto foi a primeira

colégio técnico no período de 1978

1987. Ao trabalhar no IPT e ver a

aplicação e ganhou grande impulso

a 1981, com bastante entusiasmo

possibilidade de publicar artigos, eu

no começo do século XX, pois a fibra

pela área de engenharia civil,

acabei por me entusiasmar com a

de amianto era barata e aumentava

principalmente pelos rudimentos

área de pesquisa. Foi quando pensei

grandemente a capacidade de

do dimensionamento estrutural.

que poderia trabalhar com pesquisa

trabalho dos materiais cimentícios,

Ao servir o Exército em 1981 optei

e inovação. Por estar dividido entre

principalmente sua resistência à

pelo curso da Arma de Engenharia

estruturas e tecnologia, acabei

tração. Com a descoberta de que

do Centro de Preparação dos

optando, no final, por pesquisar

o amianto era prejudicial à saúde,

Oficiais de Reserva (CPOR). Nesta

sobre materiais estruturais, que,

começou-se a buscar soluções

época cheguei a fazer uma visita às

apesar de se concentrar em

alternativas em termos de uso de

obras do sistema ferroviário Tronco

tecnologia, mantinha uma interface

fibras para aumento da capacidade

Principal Sul quando passava por

com a área de estruturas. Um ano

mecânica, ou seja, da resistência

Lajes, Santa Catarina. Atualmente,

após o início da pós-graduação,

das peças. Já nos anos 1960

esta ferrovia liga a Estação

tive a oportunidade de me tornar

apareceram as fibras de aço, as

Pinhalzinho em São Paulo à Região

professor e por aí a carreira seguiu.

fibras de vidro, para serem usadas

IBRACON – Por Engenharia Civil

que a escolha pela

e sua opção por

seguir a carreira acadêmica ?

Antonio D.

Figueiredo – Eu fui o

Metropolitana de Porto Alegre. Voltei

no GRC (glass reinforced concrete)

apaixonado dessa visita técnica,

IBRACON – O

com o desejo de trabalhar com

reforçado com fibras

infraestrutura e de cursar engenharia

suas origens ?

civil. Por coincidência, no CPOR um

de se usar fibras no concreto ?

oficial pediu-me para dar uma aula

tipos de fibras podem ser usadas ?

sobre cimento Portland. De início,

Antonio D.

eu odiei a ideia. Mas, preparei-me

de reforçar materiais com fibras é

O concreto é um material

com os conceitos obtidos no curso

milenar. Desde a Antiguidade os

maravilhoso, por possuir muitas

de edificações do Liceu. Para minha

povos costumavam usar crinas

virtudes, como a excelente

surpresa, todos gostaram, inclusive

de cavalo, palhas e outras fibras

resistência à água com custo

o oficial, o que me fez vislumbrar a

vegetais para reforço do adobe e

relativo muito baixo. Mas o concreto

possibilidade remota de no futuro eu

de outros materiais construtivos,

tem algumas desvantagens sérias:

dar aulas.

porque essas fibras aumentavam a

ele trabalha a crédito, porque só é

“

e algumas fibras poliméricas.

que é o concreto

Quais

(CRF)? Quais

as finalidades

Que

Inicialmente esses usos visavam aumentar a resistência mecânica, mas, logo se percebeu que a grande vantagem da fibra era tornar o

Figueiredo – A ideia

concreto menos frágil.

LOGO SE PERCEBEU QUE A GRANDE VANTAGEM DA FIBRA ERA TORNAR O CONCRETO MENOS FRÁGIL

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 15

“

A FIBRA ATUA MELHOR EM ESTRUTURAS NAS QUAIS OS PRINCIPAIS ESFORÇOS DE TRAÇÃO NÃO SÃO BEM LOCALIZADOS E FIXOS

possível saber se ele está atendendo

betoneira com

às especificações de projeto um

o concreto.

“

mês depois de sua aplicação, o que torna indispensável seu controle

IBRACON – As

de qualidade; sua baixa resistência

características

à tração, característica de toda a

estruturais

família dos materiais cerâmicos,

vem com a desvantagem adicional

concreto armado

de romper fragilmente, sem aviso

seriam as mesmas ?

prévio, devido ao seu baixo nível de

A ntonio D.

deformação elástica e praticamente

nula deformação plástica, o que

– Não, não é

pode representar grave risco à

exatamente a

segurança dos usuários. Por isso,

mesma coisa!

o concreto simples serviria para ser

O princípio

usado estruturalmente para trabalhar

de ambos é o mesmo, ou seja,

do ambiente. Como um tubo

basicamente à compressão, como

possibilitar ao material compósito

de concreto, feito para suportar

fizeram os romanos ao usá-lo em

ser tracionado com alguma

cargas radiais em qualquer direção,

arcos. Para compensar isso, foi

segurança para o usuário, mas

podendo haver uma concentração

inventado o concreto armado,

as concepções de cálculo e a

de carga num ponto ou outro

compósito no qual a fragilidade do

tecnologia envolvida para produzi-

do tubo. Para essas aplicações,

concreto e sua baixa resistência

los são distintas. A fibra atua

um reforço difuso da peça é

à tração são compensados pelo

melhor em estruturas nas quais

interessante, de modo que pode

vergalhão. O concreto armado

os principais esforços de tração

ser apropriado o uso de fibras. As

é a junção de dois materiais

não são bem

distintos com papéis combinados e

localizados e

sinérgicos, com resultado superior

fixos. Como num

aos resultados que poderiam

pavimento de

ser obtidos com cada material

concreto, onde

isoladamente. A fibra atuaria mais ou

os momentos

menos como um vergalhão disperso

podem ser

em toda a matriz de concreto. O

positivos ou

vergalhão é colocado numa posição

negativos ao

determinada em projeto para

longo de seu

reforçar aquela parte frágil da peça.

uso, dependendo

A fibra é, por sua vez, distribuída no

da posição do

elemento estrutural, dispensando

carregamento

a instalação de vergalhão, por

e da variação

ser simplesmente misturada na

da temperatura

CRF

e do

F igueiredo

16 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Fibras de aço

Macrofibras poliméricas

Foto e diagrama de orientação de moldagem da placa (Fonte: Ricardo Alferes Filho)

fibras metálicas, poliméricas ou

de Engenheiros do Exército dos

relação aos do concreto armado.

de vidro podem ser usadas para

Estados Unidos desenvolveu

Este é o ponto. Por um lado, o

esses tipos de reforço, sendo

sistemas construtivos com fibras

concreto reforçado com fibras

distribuídas randomicamente na

para proteção de seus consulados

dispensa o tempo e o custo da

peça ou estrutura – pelo menos

e embaixadas em países com

instalação de armaduras, com

se espera que sejam distribuídas

alto risco de ataques terroristas.

a possibilidade de se acelerar

homogeneamente no concreto, o

Em contrapartida, numa viga de

a produção. Por outro lado, a

que nem sempre acontece. A ideia

um pórtico ou de uma estrutura

demanda técnica da aplicação do

envolvida aqui é que se tenha um

reticulada, como o esforço principal

CRF é maior do que a do concreto

compósito no qual em qualquer

de tração vai estar em sua parte

armado. O estudo de dosagem

lugar onde possa aparecer uma

inferior, com um momento bem

é mais sofisticado. No concreto

fissura, existirá uma fibra para

definido, reforça-se, no concreto

armado, se faz a dosagem do

segurar sua abertura. Como toda a

armado, exatamente essa parte

concreto para determinado fck,

matriz é reforçada, ela é apropriada

onde estará o principal esforço.

assumindo-se que o aço cumpra

para resistir a esforços dinâmicos,

É muito difícil que a fibra seja

sua função. No concreto reforçado

pois aumenta o consumo de

competitiva para esta condição.

com fibras, a dosagem considera

energia na ruptura do elemento

o conjunto concreto e reforço,

estrutural. Nos países sujeitos a

IBRACON – Quais

sismos, as fibras são colocadas

devem ser tomados na dosagem e no

em alguns elementos de concreto

preparo do

CRF?

para melhorar sua capacidade de

Antonio D.

absorção de esforços. O Corpo

cuidados são bem maiores em

“

os cuidados que

sendo necessário considerar o comportamento da interação matriz-fibra. Isto exige ensaios

Figueiredo – Os

mais elaborados e complexos desde a partida. No sistema

NO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS, A DOSAGEM CONSIDERA O CONJUNTO CONCRETO E REFORÇO, SENDO NECESSÁRIO CONSIDERAR O COMPORTAMENTO DA INTERAÇÃO MATRIZ-FIBRA

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 17

“

[O fib MODEL CODE] BASEIA-SE NA PREMISSA DE QUE A FIBRA NÃO ALTERA O COMPORTAMENTO BÁSICO DA MATRIZ DE CONCRETO, MAS DEVE PROPORCIONAR RESISTÊNCIAS RESIDUAIS MÍNIMAS PARA NÍVEIS DISTINTOS DE ABERTURA DE FISSURA

“

construtivo do concreto armado,

criando um efeito parede, para, com

proporcionar resistências residuais

basta posicionar a armadura e

isso, maximizar o comportamento

mínimas para níveis distintos de

verificar se ela está na posição

estrutural do tubo, ampliando sua

abertura de fissura. Associam-se as

determinada em projeto, liberando,

capacidade de reforço.

baixas aberturas de fissura (0,5 mm)

em seguida, a concretagem. No

com o estado limite de serviço (ELS)

concreto reforçado com fibras,

IBRACON – Em

será preciso controles para evitar

estrutural , quais são as diretrizes

de abertura (2,5 mm) com o estado

segregações e concentrações de

gerais e os requisitos mínimos de

limite último (ELU). Esses valores de

fibras, que poderão prejudicar

desempenho mecânico do

a condição de reforço. Numa

substituição parcial ou total das

por um ensaio de referência baseado

pesquisa conseguimos demonstrar

armaduras convencionais ?

na flexão de prismas com entalhe,

que na execução de uma placa de

Antonio D.

CRF, direcionando o lançamento

de uma estrutura de concreto com

pelo método EN14651 de 2007. O

do concreto pelo centro ou pela

a utilização de fibras tem como

grande salto do Código Modelo fib

borda, muda-se a capacidade de

principal diretriz, nos dias atuais,

foi possibilitar a conversão desses

reforço do conjunto. Sendo assim,

o Código Modelo fib (Federação

resultados em equações constitutivas

o controle de execução de uma

Internacional do Betão) publicado

para o dimensionamento das

estrutura com fibras deve ser mais

em 2010. Foi uma grande evolução

estruturas. Com isso, se consegue

rigoroso para evitar orientações

porque permitiu classificar distintos

estabelecer os requisitos mínimos

que prejudiquem a capacidade de

comportamentos do concreto com

de comportamento do material para

reforço, o que pode ser gerado pelo

fibras para finalidades estruturais.

cada finalidade. Dessa maneira, se

fluxo do concreto.

Esse código foi utilizado como

há interesse em substituir a armadura

referência principal para a elaboração

convencional em uma estrutura

da Prática Recomendada de projeto

isostática, por exemplo, exige-se que o

a distribuição da fibra na matriz de

de estruturas com CRF elaborada

CRF apresente um comportamento de

concreto seja randômica ?

no Comitê Técnico CT303 do

strain-hardening, ou endurecimento.

IBRACON/ABECE. De maneira bem

Ou seja, ele deve apresentar uma

sempre! Normalmente, na maior

simplificada, pode-se afirmar que

resistência residual no estado limite

parte das aplicações a distribuição

ele se baseia na premissa de que a

de serviço e no estado limite último

randômica funciona bem, mas,

fibra não altera o comportamento

superior àquele apresentado pela

para algumas aplicações, busca-se

básico da matriz de concreto, ou

matriz. Em outras palavras, uma vez

uma certa orientação das fibras,

seja, as resistências à compressão

fissurado, o CRF deve apresentar

como para aproveitar o efeito de

e à tração do concreto reforçado

uma capacidade resistente superior

borda. Na execução de tubos pré-

com fibras permanecem as mesmas

à resistência à tração do concreto.

moldados com concreto reforçado

do concreto armado convencional

Por outro lado, quando se deseja

com fibras, usa-se uma fibra longa

em termos de projeto. No entanto,

substituir parcialmente o reforço

para uma parede pouco espessa,

espera-se uma alteração muito

convencional ou mesmo quando há

para potencializar o alinhamento

significativa no comportamento

um elevado grau de redundância

das fibras com a parede do tubo,

pós-fissuração. Ou seja, a fibra deve

estrutural com elevado nível de

IBRACON – B usca -se

A ntonio D.

sempre que

Figueiredo – Nem

18 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

termos de projeto

CRF

para

Figueiredo – O projeto

das estruturas e os elevados níveis

resistência residual são determinados

que segue a normalização europeia

capacidade de redistribuição de

Neste caso, o CRF apresenta um

apontaram que a condição mais

esforços, o projetista pode optar por

nível de resistência residual inferior

favorável de emprego do CRF

um CRF com comportamento de

à da matriz e, mesmo assim, pode

é justamente as estruturas com

strain-softening, ou amolecimento.

ser utilizado de maneira eficaz do

elevada capacidade de redistribuição

ponto de vista estrutural. No entanto,

de esforços, como os pavimentos e

deve-se sempre ressaltar que há a

túneis. No entanto, há um alerta no

exigência de uma resistência residual

próprio Código Modelo fib de que o

mínima que, segundo a prática

mesmo não se aplica a pavimentos

recomendada do CT303, deve

e túneis que merecem tratamento

ser de 40% e 20% da resistência

específico. De certa maneira, o

característica à tração da matriz para

CT303 procurou contribuir nessa

0,5 mm e 2,5 mm de abertura de

direção, fornecendo diretrizes

fissura, respectivamente. A prática

básicas para outras aplicações que

recomendada do CT303 propôs

não só as estruturas reticuladas.

também que, quando da adoção

Capa da publicação fib Model Code 2010

Capa da Prática Recomendada IBRACON lançada no ano passado

“

de análise plástica ou análise não

IBRACON – Como

linear da estrutura que apresente

controlados nos métodos de ensaios

grande capacidade de redistribuição

mais usados no controle tecnológico

de esforços, considerando a

interface com o meio elástico (como

desempenho da estrutura em

os pavimentos, por exemplo), as

Antonio D.

resistências residuais médias do

parâmetros principais de controle

CRF a 0,5 mm e 2,5 mm devem

do CRF estão relacionados com a

ser de, no mínimo, 40% e 30% da

resistência residual pós-fissuração.

resistência média à tração da matriz

Tradicionalmente e ainda hoje,

do CRF, respectivamente. Vale

controla-se a tenacidade, que é

ressaltar que houve a preocupação

o nível de energia absorvido pelo

de trabalhar com critérios distintos

material em ensaios padrão de

em termos de valores característicos

prismas ou placas. No Brasil, o

e médios em função do grau de

ensaio mais utilizado ainda é a

responsabilidade estrutural. Isto

recomendação da Japan Society

porque o próprio fib Model Code

of Civil Engineers JSCE-SF4,

alerta que as concepções estruturais

baseada na tenacidade. Este é

mudam em função do grau de

um ensaio de concepção antiga

responsabilidade estrutural. Nesse

e que já foi abandonado no

sentido, os pesquisadores líderes

Japão, mas seguimos utilizando

do desenvolvimento do Código

aqui no Brasil. Ele não diferencia

Modelo fib (Marco di Prisco, Lucie

em nada a resistência residual

Vandewalle e Giovanni Plizzari) já

no estado limite de serviço e no

CRF

os parâmetros

relacionam - se com

CRF?

Figueiredo – Os

NO BRASIL, O ENSAIO MAIS UTILIZADO É O DA JSCE-SF4, BASEADO NA TENACIDADE, QUE NÃO DIFERENCIA A RESISTÊNCIA RESIDUAL NO ELS E NO ELU E, PORTANTO, NÃO PERMITE CORRELAÇÃO COM O DESEMPENHO DE UMA ESTRUTURA DE CRF

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 19

“

[NO BRASIL] CHEGA-SE A EXECUTAR OBRAS COM CENTENAS OU MILHARES DE METROS CÚBICOS DE CRF SEM QUALQUER ENSAIO REALIZADO PARA O CONTROLE. ISTO NÃO PODE SER CLASSIFICADO COMO OBRA DE ENGENHARIA

“

estado limite último e, portanto,

reforçado com fibras é o ensaio

e muitas delas omitem esse

não permite correlação fácil com o

de punção de placas. É também

controle. Na verdade, o mesmo

desempenho de uma estrutura de

um ensaio tradicional, não tão

poderia ser substituído, caso

CRF. O professor Ravindra Gettu,

antigo como o JSCE-SF4, mas,

estudos preliminares mostrassem

do Instituto Indiano de Tecnologia

mesmo assim, do século passado.

correlações com os ensaios de

de Madras na Índia, país que

Eu mesmo utilizei bastante este

flexão de prismas, ou mesmo com

sofre dos mesmos problemas de

ensaio na minha tese de doutorado,

os novos ensaios, como o de duplo

países em desenvolvimento como

mas isso foi no ano de 1997. Ele é

puncionamento, também conhecido

o nosso, propôs uma metodologia

baseado nas recomendações da

como ensaio Barcelona. Mas é,

correlacionando este ensaio com

EFNARC (Experts for Specialized

infelizmente, muito frequente iniciar

o grau de rotação e plastificação

Construction and Concrete Systems)

obras de infraestrutura sem estudos

imposto ao pavimento na premissa

que estabelecem três níveis de

prévios, o que é uma lástima total

de projeto. Isto porque é difícil

absorção de energia em ensaios de

do ponto de vista tecnológico.

implementar outros ensaios nos

punção de placas e quatro níveis de

Esses ensaios de placas e prismas,

laboratórios de controle, com é

resistência residual. Naturalmente,

baseados em absorção de energia,

o caso do EN14651, base do

quanto maior o nível de absorção

são de mais difícil correlação com

Código Modelo fib, pois exigem

de energia e de resistência

o comportamento estrutural, dado

equipamentos mais sofisticados

residual, maior será a condição

que não diferenciam resistências

e caros, e pessoal altamente

de ductilização da estrutura e sua

residuais para baixos e elevados

especializado para operar,

segurança. Mas é difícil dizer qual é

níveis de fissuração, como as atuais

aumentando custos. Infelizmente,

o nível de energia associado a um

concepções de projeto preveem,

no Brasil, muitos veem os

certo nível de solicitação. Portanto,

tal como estabelecido no Código

procedimentos de controle como

há a tendência de especificar níveis

Modelo fib. Portanto, deve-se fazer

custo simplesmente e isto gera uma

elevados de absorção de energia

um esforço de mudar a cultura de

série de problemas. Não é raro que

(1000 Joules

profissionais me procurem para

no ensaio de

“desvendar” algum problema de

punção de placa

elevada fissuração em um pavimento,

quadrada, por

cuja informação de controle é nula.

exemplo). Assim,

Ou seja, chega-se a executar obras

o projetista

com centenas ou milhares de metros

se sente mais

cúbicos de CRF sem qualquer ensaio

seguro. O

realizado para o controle. Isto não

problema é que o

pode ser classificado como obra de

ensaio de punção

engenharia. A atuação da engenharia

de placas não

pressupõe controle tecnológico do

é muito prático

que se está produzindo.

para o controle

Outro ensaio muito utilizado no caso

corriqueiro

específico do concreto projetado

das obras

20 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Ensaio JSCE-SF4

residuais que

Barcelona, para que ele seja um

podem ser

elemento mais simples, barato e

associadas ao

confiável de controle. No entanto,

ELS e ELU; além

se não forem realizados estudos

disso, pode ser

prévios de dosagem, muitos dos

executado em

problemas persistirão.

testemunhos

Ensaio de punção de placas (EFNARC, 1996)

extraídos da

IBRACON – O CRF

estrutura para

diferentemente no

avaliar sua

tecnologicamente avançados ?

condição de

Quais

reforço de

na aplicação ?

maneira precisa.

Antonio D. de Figueiredo – No exterior

Atualmente,

já se constroem edifícios em concreto

todos os

só com fibras, com a execução de

é aplicado

Brasil

e nos países

são as principais diferenças

controle atualmente implantada no

ensaios do concreto projetado são

lajes sem vergalhões. O engenheiro

país. O CT303 está trabalhando num

realizados em placas, o que é um

Xavier Destrée é um pesquisador

texto base para o método de ensaio

problema porque a incorporação

focado na construção de edifícios

Barcelona, no qual colocamos

de fibras e, consequentemente,

com concreto reforçado com fibras,

muita confiança a partir dos nossos

a capacidade de reforço da

cuja maior vantagem construtiva é

resultados de pesquisa. Ele tem

estrutura depende do teor de

a eliminação do volume intenso de

condições de avaliar as resistências

fibra efetivamente incorporado na

mão de obra. Imagine não precisar

mesma. O problema é que o teor

perder tempo com a instalação de

de fibras incorporado na estrutura

armaduras, mas receber um concreto

depende de uma série de fatores,

que já vem com uma ‘armadura

entre os quais se inclui a direção

embutida’. Isto agiliza o processo

de projeção, mas as placas são

produtivo. Obviamente, na Europa o

produzidas, invariavelmente,

custo da mão de obra é relativamente

com uma condição favorável de

alto para gerar esse tipo de pesquisa.

incorporação de fibras. Portanto,

Já, no Brasil, eliminar mão de obra

pode haver um distanciamento entre

para colocar fibra no concreto não é

o que se mede na placa e o que

interessante porque aqui o custo da

efetivamente ocorre na estrutura.

fibra é relativamente alto. No Brasil o

Assim, deve-se realizar ainda um

uso da fibra é economicamente viável

grande esforço para diminuir essas

quando seu consumo no concreto

limitações tecnológicas. Por isso,

é baixo, como nas estruturas

que nós, na Escola Politécnica,

hiperestáticas com alto grau de

estamos investindo muito em

redundância (caso dos pavimentos de

pesquisas abordando o ensaio

concreto) e como reforço secundário

Ensaio de duplo puncionamento realizado em testemunho extraído

“

O ENSAIO BARCELONA TEM CONDIÇÕES DE AVALIAR AS RESISTÊNCIAS RESIDUAIS QUE PODEM SER ASSOCIADAS AO ELS E ELU E PODE SER EXECUTADO EM TESTEMUNHOS EXTRAÍDOS PARA AVALIAR A CONDIÇÃO DE REFORÇO DA ESTRUTURA

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 21

“

COM A APLICAÇÃO DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS ESSA ENERGIA EXPLOSIVA DA ROCHA FOI IMEDIATAMENTE CONTIDA, EVITANDO-SE A OCORRÊNCIA DE ACIDENTES NAS FRENTES DE ESCAVAÇÃO

“

(reforço com fibras em estruturas de

de disponibilizar funcionários para

localidade em que foi instalada

concreto armado). Este é um detalhe

a instalação de telas metálicas nas

essa hidrelétrica havia um maciço

importante: a fibra não é usada

frentes de escavação, evitando-

rochoso cuja fissuração acarretava

apenas como substituto do vergalhão,

se adicionalmente as condições

lascamentos, representando sério

mas também como um reforço

propícias aos maiores riscos de

risco de acidentes aos operários.

complementar ao vergalhão na

acidentes. Como era um estudo

Com a aplicação do concreto

estrutura de concreto. Uma de nossas

protótipo da aplicação do CRF,

reforçado com fibras essa energia

linhas de pesquisa na universidade

o reforço convencional com telas

explosiva da rocha foi imediatamente

é o reforço híbrido (vergalhão mais

metálicas foi mantido, conforme

contida, evitando-se a ocorrência de

fibras) de tubos e de aduelas de

especificava o projeto do túnel

acidentes nas frentes de escavação.

túneis. Em muitos casos esse sistema

Ayrton Senna. Assim, em algumas

A partir dessa primeira aplicação,

híbrido será o que apresentará os

seções, além da tela metálica, foi

em 1999, a técnica se disseminou

melhores resultados, seja do ponto

usado o concreto reforçado com

para o revestimento de muitos

de vista econômico, seja do ponto de

fibras. Com isso, essas seções

outros túneis, principalmente os

vista de durabilidade.

do túnel devem ser uma das mais

túneis de barragens e os túneis

reforçadas do mundo! Já, na

rodoviários. Para os túneis de

hidrelétrica de Itá, o revestimento

metrô, depois de algum tempo

de seus túneis de adução e desvio

começaram a ser usadas aduelas

e dos taludes foi feito apenas com

com concreto reforçado com fibras,

o concreto reforçado com fibras,

como foi o caso da Linha 4 do

sem uso de telas metálicas. Na

Metrô de São Paulo, obra exemplar

IBRACON – Quais

os casos de

aplicação exclusiva de fibras para reforço no

Brasil?

Antonio D.

Figueiredo – No

caso dos pavimentos, há muitas obras executadas apenas com fibras desde a década de 90. No caso dos túneis, o processo foi um pouco mais lento. Começou com um estudo que fizemos quando da construção do túnel Ayrton Senna. Constatamos que o tempo de ciclo de avanço do túnel seria reduzido em dois quintos com o uso exclusivo do concreto reforçado com fibras, sem a aplicação da tela metálica, o que despertou o interesse da CBPO (Companhia Brasileira de Projetos e Obras) na época. Com este sistema, bastava escavar o túnel e jatear o concreto reforçado com fibra por meio de um braço robótico, sem a necessidade

Foto da frente de escavação do túnel Ayrton Senna

22 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

em termos de sistemas de controle

concretos reforçados com fibras?

tecnológico, com estudos prévios

Mesmo

no caso das fibras de vidro

de homologação, montagem de

(álcali

resistentes) não há perigo de

laboratórios nos canteiros e com

ataques às fibras ao longo do tempo?

muitos ensaios realizados.

oxida, ele rompe o cobrimento e AR

para as fibras de aço, não há risco

em conta as

A ntonio D.

função estrutural. Estudos de Carlos Gil Berrocal sobre a possibilidade de intensificação da corrosão do vergalhão por conta do uso da fibra

de microcorrosões localizadas?

IBRACON – L evando

perde parcela significativa de sua

Figueiredo – Os

de aço, assumindo-se a hipótese de

problemas de durabilidade são

diminuição da resistividade elétrica

distintos de um tipo de fibra para

volumétrica do concreto reforçado

outro. Pode-se usar fibras de aço ou

com fibras, não corroboraram essa

de vidro para uma mesma condição

hipótese. Ou seja, mesmo nessa

de reforço, desde que os estudos

condição crítica, o CRF é mais

de dosagem e controle dessas fibras

durável. Não existem evidências

mas é necessária uma certa

sejam específicos.

para se esperar que uma estrutura

‘tropicalização’ dos ensaios. Na

Em termos de durabilidade, as

com concreto reforçado com fibras

última edição da Revista, o Roberto

pesquisas internacionais realizadas

de aço dure menos. No entanto,

Bauer chamou muito bem a atenção

mostram que o concreto com fibras

nenhum estudo conseguiu ainda

para um problema com o sistema

de aço dura mais do que o concreto

quantificar essa maior durabilidade,

de controle tecnológico do concreto

com vergalhão. Isto acontece por

ou seja, não temos ainda um

no Brasil, ao afirmar que nem todos

vários motivos. Por serem menores

modelo de previsão adequado da

os laboratórios são credenciados no

do que o vergalhão, a diferença de

vida útil do CRF.

Inmetro. Se isto é preocupante para

potencial nas fibras é menor, de

Como a fibra se distribui por todo o

o concreto convencional destinado

modo que o processo eletroquímico

material, ela controla o padrão de

às estruturas de concreto armado,

de despassivação é menos intenso

fissuração, dificultando a entrada

cujo parâmetro de controle é a

no concreto reforçado com fibras

de agentes agressivos. Os estudos

resistência à compressão, imagine

relativamente ao concreto armado.

que fizemos com tubos e aduelas

para o concreto reforçado com

Por sua vez, o teor de cloretos

com concreto reforçado com fibras

fibras, cujo controle tecnológico é

necessário para despassivar o

mostram que seu limite elástico é

bem mais sofisticado. Por isso, no

concreto reforçado com fibras para

superior. Assim, a faixa de trabalho

Brasil precisamos buscar ensaios de

que ocorra sua corrosão deve ser

da estrutura com CRF antes da

controle mais simples, que possam

muito maior do que o do concreto

fissuração é mais larga do que

ser disseminados para todas as

armado. Ainda que a fibra sofra

a faixa de trabalho da estrutura

regiões, para que os engenheiros

corrosão, ela não se expandirá

com vergalhão. Sendo assim, a

possam tomar decisões a partir dos

suficientemente para romper o

capacidade de resistir à entrada

resultados desses ensaios.

cobrimento – uma fibra que se oxida

de agentes agressivos é maior no

na superfície do CRF não afetará

concreto reforçado com fibras. Isto,

diferenças de aplicação do concreto reforçado com fibras no

E uropa,

Brasil

e na

a preconização normativa da

fib para seu controle tecnológico pode ser aplicada no

Antonio D.

B rasil?

Figueiredo – Pode,

a função estrutural trazida pelas

de certa forma, vale também para as

o concreto armado corrente, quais

fibras não oxidadas mais internas.

outras fibras – poliméricas e de vidro.

as expectativas de durabilidade dos

Por outro lado, quando o vergalhão

Obviamente que a fibra de vidro tem

IBRACON – Comparativamente

“

com

EM TERMOS DE DURABILIDADE, AS PESQUISAS INTERNACIONAIS REALIZADAS MOSTRAM QUE O CONCRETO COM FIBRAS DE AÇO DURA MAIS DO QUE O CONCRETO COM VERGALHÃO

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 23

“

MUITA ENERGIA FOI POSTA NA EQUIVALÊNCIA MECÂNICA ENTRE O CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS E O CONCRETO ARMADO NOS ÚLTIMOS TEMPOS. A MAIOR DEMANDA ATUAL DA PESQUISA É A DURABILIDADE DO CONCRETO COM FIBRAS

“

um potencial de deterioração dentro

de reforço. Claro que não são

Brasileira de Normas Técnicas)

do concreto, minimizado com o uso

modelos fáceis de serem usados,

para se dedicar aos temas tratados

de fibras AR (álcalis resistentes).

mas o seu emprego no futuro deve

nessas práticas. Sou favorável

Eu confesso que desconheço um

ser cada vez maior, principalmente

a começar as discussões pelos

modelo de previsão da vida útil

para obras especiais e obras de

projetos de normas de especificação

dessas fibras de vidro no concreto.

infraestrutura, para as quais o

das fibras. Como já temos a norma

Muita energia foi posta na

concreto reforçado com fibras

brasileira para especificação de

equivalência mecânica entre o

está vocacionado.

fibras de aço e a norma brasileira

concreto reforçado com fibras e

dos tubos de concreto reforçado

o concreto armado nos últimos

IBRACON – Quais

tempos. A maior demanda atual

impostos para a disseminação e bom

da pesquisa é a durabilidade do

uso do

concreto com fibras. Os modelos

Antonio D.

de previsão de vida útil das fibras

avanço é o trabalho do Comitê

de especificação de fibra de vidro

no concreto precisarão de mais

Técnico IBRACON/ABECE 303,

e de macrofibras de polipropileno,

investimentos de pesquisa para

que pretende publicar uma série de

para não corrermos o risco de se

ganharem maior confiança dos

práticas recomendadas para projeto

usar fibras PET como macrofibra

projetistas e construtores.

e controle do concreto reforçado

polimérica, que, além de seu baixo

com fibras, alinhadas com o fib

desempenho inicial, o perde muito

Model Code. Esses documentos

rapidamente, por sua condição de

devem facilitar o acesso do mercado

baixa durabilidade. Temos que nos

e do meio técnico brasileiro como

precaver de aventureiros lançando

para gerar atualmente modelos

um todo aos parâmetros de

fibras no mercado, sem efeito

consensuais de dimensionamento ?

projeto, de preparo e de controle

prático nenhum.

IBRACON – Os

estudos de

modelagem do comportamento do

CRF

evoluíram o suficiente

A ntonio D.

Figueiredo – Sim. Os

CRF

são os desafios

Figueiredo – Um

do concreto

modelos de dimensionamento e

reforçado

os modelos numéricos de previsão

com fibras.

de comportamento do concreto

Logo após o

reforçado com fibras evoluíram

lançamento

drasticamente. Hoje é possível

dessas práticas

dimensionar uma estrutura com

recomendadas

concreto reforçado com fibras

no Congresso

com bom nível de segurança. Mais

Brasileiro do

do que isto, já temos modelos

Concreto deste

numéricos, desenvolvidos inclusive

ano, deve ser

na Escola Politécnica da USP, que

criada uma

preveem comportamento com

comissão de

alto nível de precisão, capazes de

estudos na ABNT

possibilitar a otimização de sistemas

(Associação

24 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

atualmente em revisão, devemos dar continuidade a esse trabalho, com

no país ?

com fibras, publicadas em 2007 e

Fibras de vidro

a elaboração de projetos de norma

o compósito, para se formular a

valem o investimento financeiro da

entende que a indústria de estruturas

dosagem e o controle do material.

pesquisa para seu planejamento e

e painéis de concreto pré - moldado

Como pesquisador eu me interesso

otimização. São volumes grandes

pelo desafio de desenvolvimento

de concreto. Se tenho, por exemplo,

tecnológico. A fibra me traz desafios

uma otimização de uma aduela de

pré-moldados devem ser um dos

constantes, desde o controle

um túnel de 10 km, tenho um ganho

principais campos de aplicação do

até a verificação do elemento

de escala. Por isso, a demanda de

concreto reforçado com fibras. A

estrutural. Estou orientando um

pesquisa nesta área é grande.

fibra já é uma realidade para as obras

trabalho de mestrado que busca

Não consigo imaginar no futuro uma

enterradas pré-moldadas. Existem

resolver o problema de se extrair

obra de barragem no Brasil sem uso

trabalhos acadêmicos mostrando sua

um testemunho cilíndrico de CRF

de fibras.

viabilidade, tanto do ponto de vista

para produzir um corpo de prova a

mecânico quanto de durabilidade,

ser submetido ao ensaio Barcelona,

IBRACON – O

pois a fibra amplia a capacidade de

estudando a viabilidade desse

técnicas têm feito para incentivar a

resistência às fissuras das peças.

ensaio para validar o controle

pesquisa e aplicação do

As fibras podem ajudar também

rigoroso das estruturas. Este tipo

A ntonio D.

na absorção de energia no caso

de pesquisa é fundamental para ser

entidades têm colaborado com

das estacas cravadas. Estamos

aplicado em obras de infraestrutura,

o assunto ao mostrar interesse e

desenvolvendo modelos de previsão.

em relação às quais o Brasil é

incentivar as discussões, como o

E estamos estudando o uso de

muito carente. Então, ao lado do

IBRACON e a ABECE, que sediam o

fibras em vigas fletidas, onde parte

desafio, há a responsabilidade social

Comitê Técnico 303 sobre concreto

das armaduras convencional pode

da boa aplicação nas obras de

reforçado com fibras. Sem falar

ser substituída por fibras. Nossa

infraestrutura, principalmente obras

em todos os recursos da FAPESP,

preocupação não é a eliminação do

de saneamento básico e

parceira importante no apoio

vergalhão, mas ter um sistema de

de transporte.

de pesquisas sem um interesse

IBRACON – De

que maneira você

pode se beneficiar do

Antonio D.

CRF?

Figueiredo – Os

que as entidades

CRF?

Figueiredo – Várias

imediato de aplicação comercial.

reforço otimizado, ou seja, querer o melhor dos dois mundos: o melhor

IBRACON – Qual

do vergalhão, que é o estado limite

aplicação do concreto reforçado

último, e o melhor da fibra, que é o

com fibras ?

controle de fissuração e o estado

as pesquisas científicas em curso e

gostei muito de ouvir música e

limite de serviço.

o desenvolvimento tecnológico do

praticar esportes. Infelizmente sou

concreto reforçado com fibras ?

um péssimo músico. Gosto de

IBRACON – Quais

suas motivações

A ntonio D.

Para

é o futuro da

IBRACON – Quais Antonio D.

aonde apontam

Figueiredo –

são seus hobbies ?

Figueiredo – Sempre

correr e principalmente de pedalar.

Basicamente para as obras de

Já participei de provas de mountain

infraestrutura numa perspectiva

bike. Já corri a São Silvestre. Faço

principal motivação é encontrar

dos pesquisadores brasileiros.

a volta da USP. Gosto também de

boas soluções de engenharia. O

Estamos investindo muito em

ler o que me cai na mão, desde

estudo da fibra muda os padrões

modelagem do comportamento do

neurociência, passando por ética,

de raciocínio, pois requer pensar

concreto para essas obras, porque

até história.

ao estudar o

A ntonio D.

CRF?

“

Figueiredo – Minha

JÁ TEMOS MODELOS NUMÉRICOS QUE PREVEEM COMPORTAMENTO COM ALTO NÍVEL DE PRECISÃO, CAPAZES DE POSSIBILITAR A OTIMIZAÇÃO DE SISTEMA DE REFORÇO, CUJO EMPREGO NO FUTURO DEVE SER CADA VEZ MAIOR

“

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 25

u entendendo encontros e notícias o concreto | CURSOS

Aspectos gerais sobre o uso do concreto reforçado com fibras no Brasil: produção, projeto, tecnologia, normalização MARCO ANTONIO CARNIO – Professor Doutor Faculdade de Engenharia Civil – PUC Campinas EVOLUÇÃO Engenharia de Estruturas

Na prática, a adição de fibras a ma-

1. INTRODUÇÃO

são e de deformação do que quando

uando se iniciaram os es-

teriais frágeis remonta à época dos ro-

tudos visando o desenvol-

manos e dos egípcios, que utilizavam fi-

O reforço com fibras descontínuas

vimento da aplicação do

bras naturais para reforço de pastas de

e aleatoriamente distribuídas na matriz

concreto reforçado com fibras descon-

argila. Contudo, só a partir da metade

tem como expectativa o controle da

tínuas (CRF), tinha-se a expectativa de

do século passado é que o CRF come-

abertura e da propagação de fissuras

que elas poderiam aumentar a resis-

çou a ser utilizado em aplicações com

no concreto, alterando o seu compor-

tência mecânica do material. No entan-

importância na indústria da construção.

tamento mecânico após a ruptura da

to, para se incrementar resistência de

A capacidade de absorção de energia,

matriz, melhorando consideravelmente

maneira significativa, constatou-se a

a ductilidade, o controle de fissuração e

a capacidade de absorção de energia

necessidade de incorporar altos teores

a resistência às ações dinâmicas, de fa-

do concreto e diminuindo o nível de fra-

de fibras (> 1% em volume) nas matri-

diga e de impacto são as propriedades

gilidade do material.

zes de concreto, ocasionando perda de

mais beneficiadas pelos mecanismos

fluidez, característica essa muito impor-

de reforço das fibras.

não reforçada.

No passado, a expectativa que se tinha com a utilização das fibras como

As matrizes de concreto sem o re-

reforço do material de construção é

forço das fibras apresentam compor-

que elas trabalhassem para manter a

Posteriormente, observou-se que

tamento frágil, com baixa capacidade

integridade das matrizes de concre-

era possível, com menores teores de

resistente das seções e baixas defor-

to. Havia ainda muita expectativa de

fibras, melhorar outras propriedades,

mações na ruptura quando submeti-

que o reforço com fibras contribuísse

que poderiam ser úteis para sua apli-

das a esforços de tração, praticamen-

também para a melhoria da resistência

cação como material de construção,

te não apresentando deformações

dessas matrizes, o que pode ser pos-

mesmo não incrementando resistência

plásticas. A maioria dos concretos

sível para situações específicas. Po-

mecânica de maneira significativa em

empregados atualmente que incor-

rém, o grande avanço que se observou

relação à matriz de concreto sem refor-

poram fibras utiliza baixos teores,

nos concretos reforçados com fibras

ço com fibras. Observou-se que, mes-

o que resulta num aumento pouco

foi a capacidade do material absorver

mo com teores menores do que 1% em

significativo de suas resistências à

energia até sua fratura, aumentando

volume, há um aumento significativo da

compressão e à tração. Dessa forma,

suas possibilidades de aproveitamen-

tenacidade, outra propriedade mecâni-

a primeira fissura ocorre na matriz re-

to como material estrutural. Em geral,

ca muito importante.

forçada com valores próximos de ten-

os materiais de construção objeto de

tante para a moldagem da maioria dos elementos de construção.

26 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

estudo para serem reforçados são: o

mo de carbono. As fibras de asbesto,

comum reforçados com fibras vegetais

gesso, o concreto, a argamassa de ci-

também conhecidas como fibras de

não teve sucesso devido à rápida de-

mento Portland e os solos coesivos e

amianto, são de uso mais tradicional

gradação dos compostos, ocasionada

granulares. Vários tipos de fibras têm

que os outros tipos de fibras, devido

pela elevada alcalinidade da água pre-

sido utilizadas, cada uma com suas ca-

à sua ocorrência natural. Entretanto,

sente nos poros da matriz do cimento

racterísticas, diferindo umas das outras

as estatísticas têm mostrado o rápido

(Carnio, 2009).

pelo seu material, geometria, processo

decréscimo do consumo de placas de

de fabricação, composição química e

cimento amianto devido, principalmen-

física, características mecânicas e re-

te, aos danos à saúde provocados por

sistência a meios agressivos. As fibras

esse tipo de fibra.

2. CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS NO BRASIL O uso de fibras em matriz cimentí-

podem ser divididas segundo seu ma-

As fibras poliméricas podem ser

cia no Brasil já é conhecido há muito

terial de origem: metais, cerâmicos e

divididas em sintéticas e naturais. As

tempo no setor de construção por meio

poliméricos sintéticos ou naturais.

poliméricas sintéticas, ou simples-

das telhas de fibrocimento. Inicialmen-

As fibras metálicas mais utilizadas

mente sintéticas, mais utilizadas são

te as fibras utilizadas eram de amian-

são as de aço carbono. As fibras de

as fibras de polipropileno, polietileno

to, que caiu em desuso em virtude de

aço utilizadas em elementos de cons-

e poliamida. As fibras de polipropileno

problemas relacionados à saúde de tra-

trução contemplam uma grande varie-

são constituídas de um material poli-

balhadores pelo seu manuseio. No en-

dade de geometrias, bem como exis-

mérico denominado termoplástico. Os

tanto, o compósito é uma argamassa

tem vários processos de manufatura.

polímeros termoplásticos consistem

reforçada com fibras e não exatamente

Quanto à geometria, um parâmetro im-

em uma série de longas cadeias sepa-

um concreto.

portante é o fator forma (relação entre

radas de moléculas polimerizadas, po-

No campo de pisos industriais, mer-

o comprimento da fibra e seu diâmetro

dem deslizar umas sobre as outras e

cado esse de grande aplicação do CRF,

ou diâmetro equivalente para seções

apresentam alta resistência aos álcalis.

a obra do Centro de Distribuição das

transversais não circulares), que em ge-

As fibras de polietileno, de peso mole-

Casas Bahia em Jundiaí foi um marco

ral fica na faixa de 30 a 100.

cular normal, têm um módulo de elasti-

importante em 1995 pelo seu tama-

As fibras cerâmicas, também co-

cidade baixo, são fracamente aderidas

nho. Foram feitos 135.000 m² de piso

nhecidas como fibras minerais, mais

à matriz de concreto e são altamente

de CRFA. Além dessa referência, foram

utilizadas são de vidro, carbono e as-

resistentes aos álcalis. As fibras de

executados na época pisos de CRF no

besto. As fibras de vidro são geralmente

poliamida mais comuns estão dividi-

Aeroporto de Viracopos, Aeroporto do

manufaturadas na forma de “cachos”,

das em dois tipos segundo a origem

Galeão, Renault, Volkswagem e Peuge-

ou seja, fios compostos de centenas de

do polímero, que pode ser a poliamida

ot. Desde essa época até os dias atu-

filamentos individuais. O diâmetro dos

6 ou a poliamida 6.6, sendo também

ais, a aplicação em pisos industriais é o

filamentos individuais depende das pro-

conhecidas como náilon.

grande mercado do CRF.

priedades do vidro, do tamanho do furo

As fibras poliméricas naturais, tam-

O CRF avançou de forma significa-

por onde são extrusados e da velocida-

bém conhecidas como fibras vegetais,

tiva como solução estrutural em pisos

de de extrusão. As fibras produzidas a

são usadas pelo homem há milênios.

industriais pelo fato de se ter reforço

partir do vidro tipo E (Electrical) são ata-

Pode-se citar o emprego de fibras ve-

estrutural em toda seção transversal do

cadas pelos álcalis presentes nos ma-

getais como reforço de gesso que vem

piso, contrapondo à solução com telas

teriais baseados em cimento portland.

desde o Renascimento e a utilização

soldada que tem reforço somente na

Fibras de vidro tipo AR (Álcali Resistent)

de mantas de raízes para reforço de

posição da tela na seção transversal,

apresentam resistência ao meio alcalino

maciços de terra (zigurates). As fibras

posição essa que apresenta dificulda-

e têm sido utilizadas com sucesso nas

vegetais são utilizadas na formação

de de se manter durante o processo de

matrizes de concreto à base de cimen-

de diversos compostos, mas também

execução do piso. Também teve como

to Portland. As fibras de carbono são

podem ser degradadas pela ação de

ponto favorável entre os executores de

baseadas na resistência das ligações

fungos e microorganismos. A produ-

piso a agilidade de execução, a facili-

carbono-carbono e na leveza do áto-

ção de materiais de cimento Portland

dade de lançamento, adensamento e

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 27

possibilidade de redução de espessura

armadura de aço convencional passou

do revestimento e, consequentemente,

a ser bastante empregada nos últimos

economia por metro quadrado aplicado.

anos, com vantagens no processo de

Ainda na área de túneis há um gran-

u Figura 1 Piso industrial executado em CRF

produção e também nos custos.

de campo de aplicação envolvendo os

Na área de pré-moldados com fina-

elementos segmentados pré-moldados

lidades arquitetônicas, o uso do CRF

para utilização como revestimento, quan-

tem evoluído, sendo essas aplicações

do no sistema de escavação é utilizada

em muitos casos combinadas com

uma máquina de perfuração de túnel

armaduras de aço convencional. Os

(TBM), também conhecida como “tatu-

painéis arquitetônicos são aplicados às

zão”. O equipamento de escavação con-

fachadas das edificações residenciais,

templa a escavação do túnel associado à

comerciais e institucionais.

colocação dos elementos segmentados

Por outro lado, no campo das pes-

nivelamento dos pisos, permitindo mais

como revestimento. Em geral esses ele-

quisas, inicialmente vários trabalhos

liberdade de acesso de caminhões be-

mentos apresentam taxas altas de arma-

foram realizados no país, muitos deles

toneiras no transporte do concreto e

dura de aço, bem como têm o formato

patrocinados pela FAPESP, envolvendo

minimizando a necessidade de bombe-

curvo em função da seção circular dos

instituições como Universidade de São

amento em muitos casos.

túneis, o que leva a uma armação com-

Paulo (USP) e Universidade de Campi-

Há também uma forte atuação das

plexa para ser montada. A solução com

nas (UNICAMP), procurando conhecer

fibras nos concretos projetados em tú-

fibras associadas a pequenas taxas de

melhor o material, investindo-se em

neis e proteção de encostas, como uma alternativa às soluções em concreto armado. No campo dos túneis construídos com base na metodologia do NATM (New Austrian Tunnelling Method), a utilização do concreto projetado é fundamental para o processo. Nesse sentido, o Concreto Projetado Reforçado com Fibras (CPRF) nos revestimentos apresenta vantagens em relação à solução em concreto armado em função de promover uma maior agilidade no processo executivo, bem como apresenta a

u Figura 2 Concreto projetado reforçado com fibras (CPRF)

u Figura 3 Elementos segmentados pré-moldados para revestimento de túneis

u Figura 4 Elementos pré-moldados para fachadas de edifícios

28 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

estudos

tecnológicos,

avaliando-se

como material de construção moderno.

tipos e teores de dosagens, a influên-

Para inserção em obras, a eficiência

cia da quantidade de fibras por quilo,

do Concreto Reforçado com Fibras de

influência das fibras no comportamento

Aço (CRFA) teve como referência inú-

mecânico do material, bem como em

meras obras existentes no mundo, bem

possibilidades de utilização do material

como a vasta bibliografia que tratava de

estrutural. Também foram realizados

suas características e comportamento

estudos comparando as fibras segun-

estrutural para diversas aplicações em

do os vários métodos de ensaios e cri-

construções. No Brasil, houve nessa

térios de quantificação da tenacidade à

época grande inserção em obras de in-

flexão, visando chegar à melhor repre-

fraestrutura e nas Usinas Hidrelétricas

sentação do comportamento mecânico

de Machadinho, Rosal e Itapebi.

do material.

u Figura 5 Fibras de aço utilizadas em CRFA

Pode-se dizer que a maioria das fi-

Atualmente existem várias institui-

bras de aço propicia algum tipo de re-

to para confecção de um compósito

ções que apresentam grupos e linhas

forço ao concreto. As fibras de aço para

com fibras, deve-se ter atenção com

de pesquisa estudando o CRF para

uso em concreto têm comprimentos que

a fluidez da mistura, uma vez que a

além da USP e da UNICAMP. Dentre

variam entre 30 e 60 mm e diferentes for-

introdução das fibras causa uma con-

elas, podem-se citar trabalhos sendo

mas de seção transversal, dependendo

siderável perda de fluidez. Isso ocorre

desenvolvidos na Universidade Federal

do processo de fabricação. Geralmente,

porque as fibras possuem grande área

de Uberlândia, na Universidade Federal

essas fibras possuem conformações ao

superficial, têm maior contato entre si

de Alagoas, na Universidade Federal do

longo de todo o seu comprimento (fibras

e com os outros elementos constituin-

Rio de Janeiro, na Universidade de Bra-

onduladas) ou somente nas extremida-

tes do concreto, aumentando muito o

sília, na PUC Campinas, na PUC Rio,

des. Tais conformações têm a finalidade

atrito entre os materiais, diminuindo a

no Instituto Federal de São Paulo – Ca-

de melhorar o comportamento da fibra

fluidez da mistura. Misturas com maior

raguatatuba. Vale ainda ressaltar que

com relação à aderência, por meio da

porcentagem de argamassa e o uso

existem outras instituições de ensino e

ancoragem mecânica.

de aditivos superfluidificantes auxiliam

pesquisa que também trabalham com o CRF de forma mais pontual.

Dentre os vários tipos de fibras, são

neste aspecto.

mais comuns as de seção transversal

Na maioria dos concretos empre-

A maioria dos trabalhos de pesquisa

circular, que são produzidas a partir do

gados correntemente em pavimentos

sempre esteve voltada para a tecnolo-

corte de fios trefilados, e as de seção

que incorporam fibras de aço, a utiliza-

gia do material e para a avaliação do

retangular, que são produzidas a partir

ção de baixos teores de fibras de aço

seu comportamento à tração. Recen-

do corte de chapas de aço. No entanto,

(≤ 0,5% e ≥ 0,25% em volume) não au-

temente começaram a se intensificar

as fibras de aço que apresentam atual-

menta significativamente a resistência

pesquisas no campo das aplicações

mente melhor eficiência para reforço do

à tração. Dessa forma, a matriz fissura

estruturais, envolvendo ensaios de

concreto são aquelas de seções trans-

praticamente com o mesmo nível de

elementos estruturais e estudos sobre

versais circulares com diâmetros entre

tensão e de deformação do que quan-

modelos de dimensionamento.

0,5 e 1 mm, produzidas por meio de

do não reforçada com fibras de aço.

fios trefilados e com ganchos nas extre-

3. APLICAÇÕES DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO (CRFA)

midades. A resistência à tração dessas apresentando módulo de elasticidade

4. APLICAÇÕES DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS SINTÉTICAS (CRFS)

No Brasil, o CRF teve grande avan-

de 210 GPa.

Conforme o ACI 544.1R–82 (1982),

fibras varia entre 500 MPa e 1150 MPa,

ço nos anos 90 com a iniciativa de

A matriz do compósito pode ser

as fibras típicas de plástico, como po-

fabricação no Brasil de fibras de aço,

constituída de concreto de resistên-

liamida (náilon), polipropileno, polietile-

sendo então essas as primeiras fibras

cia normal ou de alta resistência. Na

no, poliéster (PET), têm diâmetro va-

utilizadas em

dosagem de uma matriz de concre-

riando entre 0,02 mm a 0,38 mm. As

concretos reforçados

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 29

fibras poliméricas mais empregadas

tam como características mecânicas

adição de zircônia ao vidro. Quanto

são as sintéticas, em especial as de

resistência à tração na faixa de 100

maior o teor de zircônia, melhor a re-

polipropileno. Na prática os teores

a 650 MPa e módulo de elasticidade

sistência ao ataque de álcalis. Dessa

de fibras utilizadas são de no máxi-

numa faixa de 5 a 7 GPa. Seu com-

forma, as fibras de vidro que apre-

mo 1% em volume, e mesmo com

primento varia de 30 mm a 60 mm,

sentam teor de zircônia de no mínimo

teores bem inferiores, como 0,5%,

seu diâmetro é superior a 0,30 mm e

19% podem ser consideradas como

têm-se obtido concretos com boa te-

sua densidade é 900 kg/m . Os teo-

álcali resistentes (AR) e somente es-

nacidade e considerável melhoria na

res normalmente utilizados para apli-

sas devem ser utilizadas em matrizes

resistência ao impacto. A adição de

cações estruturais giram em torno de

cimentícias.

fibras de polipropileno interfere pouco

0,5% em volume, representando do-

na resistência do concreto à tração. A

sagem de 4,5 kg/m3.

Da mesma forma que as fibras sintéticas, atualmente as fibras de vidro

resistência do polipropileno à tração é

O CRFS como material estrutural

AR são divididas em microfibras e ma-

maior que a da matriz, mas seu mó-

surgiu no Brasil em 2004, para algu-

crofibras. As microfibras de vidro AR

dulo de elasticidade é menor, portan-

mas aplicações semelhantes às do

(apresentam comprimentos em geral

to alonga-se mais que a matriz.

CRFA. As fibras sintéticas denomi-

inferiores a 30 mm e diâmetro inferior

Atualmente as fibras sintéticas po-

nadas macrofibras são aquelas que

a 0,30 mm) são aquelas utilizadas ex-

dem ser divididas em microfibras e

conseguem melhorar as característi-

clusivamente para contribuir no con-

macrofibras. As microfibras sintéticas

cas do material concreto no estado

trole de retração no estado fresco e

(apresentam comprimentos em geral

endurecido, atuando após fissuração

endurecido, não apresentando capa-

inferiores a 30 mm e diâmetro inferior

da matriz no controle da abertura e na

cidade de incorporar tenacidade ao

a 0,30 mm) são aquelas utilizadas ex-

propagação das fissuras.

concreto. As macrofibras de vidro AR

clusivamente para contribuir no con-

Atualmente no Brasil o CRFS é

são aquelas que têm capacidade de

trole de retração do concreto, quando

muito utilizado como material de

incorporar tenacidade ao concreto e

esse ainda está no seu estado fresco

construção, uma vez que polímeros,

podem ser utilizadas como as fibras

(não endurecido), não apresentando

como o polipropileno, apresentam

de aço e macrofibras sintéticas, atu-

capacidade de incorporar tenacidade

maior durabilidade em meio alcalino,

ando após o endurecimento do con-

ao concreto. As macrofibras sintéti-

não estando sujeito à oxidação como

creto e incorporando tenacidade ao

cas são aquelas que têm capacidade

ocorre com o aço. Essa situação

material. As fibras apresentam como

de incorporar tenacidade ao concreto

é vantajosa, uma vez que, como a

características mecânicas resistência

e podem ser utilizadas como as fibras

maioria das construções estão sujei-

à tração de 1700 MPa e módulo de

de aço, atuando após o endurecimen-

tas à degradação pela exposição ao

elasticidade de 72 GPa. Seu compri-

to do concreto e incorporando tenaci-

ambiente, ter um material com maior

mento varia de 35 mm a 40 mm, seu

dade ao material. As fibras apresen-

durabilidade é bastante vantajoso

diâmetro é em torno de a 0,02 mm

para a vida útil da estrutura.

e sua densidade é 2680 kg/m3. Os

5. APLICAÇÕES DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE VIDRO (CRFV) As fibras de vidro podem apresentar problemas de durabilidade, uma vez que a alcalinidade do cimento reage com a sílica da fibra de vidro. Na década de 1970 surgem como al-

u Figura 6 Macrofibras sintéticas (polipropileno)

ternativa a utilização de fibras de vidro resistentes a álcalis. A resistência ao meio alcalino é conseguida pela

30 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Figura 7 Macrofibras de vidro AR

teores normalmente utilizados para

isso, é extremamente importante co-

Entre 1994 e 1998, um projeto pa-

aplicações estruturais estão entre 0,2%

nhecer o comportamento mecânico

trocinado pela Comunidade Européia

e 0,5% em volume, representando do-

do material. Dessa forma, inicialmen-

- Programa Brite-Euram III (Industrial

sagem entre 4,5 kg/m3 e 13 kg/m³.

te vem a necessidade de conhecer o

& Materials Technologies), envolvendo

material quando submetido à com-

indústrias, universidades e organiza-

pressão e à tração.

ções de pesquisa, patrocinou vários

Atualmente, é possível a utilização de macrofibras de vidro AR com capacidade de reforço estrutural de

Com esse entendimento, foi sen-

trabalhos em várias instituições de

concretos, atuado de forma similar às

do construído desde 1980, por meio

pesquisa e em empresas fabricantes

macrofibras sintéticas e às fibras aço.

de pesquisas e normalização, proce-

de fibras de aço na Europa, culminan-

Sua aplicação envolve também pisos

dimentos de ensaio para avaliação

do numa série de publicações sobre

industriais, elementos pré-moldados,

do comportamento à tração do CRF.

ensaios e métodos de projeto para

radiers, etc.

Nesse sentido, a ASTM C1018 e a

o concreto reforçado com fibras de

JSCE SF4 foram as precursoras. Es-

aço. Essa ação representou um gran-

6. NORMALIZAÇÃO DO CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS

sas normas permitiram o estabeleci-

de avanço na tecnologia do CRF, pois

mento dos primeiros parâmetros para

possibilitou uma série de estudos que

projeto de estruturas, fundamentados

culminaram, no início dos anos 2000,

As referências normativas disponí-

em Índices de Tenacidade (ASTM

em ações no sentido de se estabele-

veis atualmente no Brasil que envol-

C1018) e Tenacidade e Fator de Te-

cer normas para projeto de estruturas

vem o CRF são: a ABNT NBR 15305 –

nacidade (JSCE SF4).

de CRF, bem como numa convergên-

Produtos pré-fabricados de materiais

A partir desses parâmetros, vários

cia no método de avaliação do com-

cimentícios reforçados com fibras de

procedimentos de projeto foram ela-

portamento do CRF, consolidando o

vidro – Procedimentos para o controle

borados para dimensionamento de

conceito de resistência residual pós-

de fabricação de 2005; a ABNT NBR

elementos de CRF, procedimentos

-fissuração da matriz de concreto,

8890 - Tubo de Concreto Armado de

esses não considerados como nor-

em detrimento dos conceitos de te-

Seção Circular para Esgoto Sanitário,

mas para aplicação estrutural do CRF,

nacidade e energia como parâmetros

que contempla a utilização do con-

mas com grande inserção para apli-

de projeto.

creto armado e do concreto reforçado

cações do CRF, como, por exemplo,

A partir do trabalho desenvolvido

com fibras de aço de 2007 e a ABNT

em placas apoiadas em meio elástico,

por meio do Programa Brite-Euram

NBR 15530 - Fibras de Aço para

que é o caso dos pisos industriais.

III, em um movimento dos segmen-

Concreto – 2007. As duas primei-

Como o campo de aplicação tam-

tos industriais fabricantes de fibras de

ras (ABNT NBR 15305 e ABNT NBR

bém avançou no revestimento de túneis,

aço, o Model Code 2010 produzido

8890) referem-se a produtos e o CRF

particularmente como concreto proje-

pela FIB contemplou a utilização do

é contemplado dentro do escopo de-

tado no sistema NATM, procedimentos

CRF como material estrutural. A fib

las. A ABNT 15530 diz respeito a um

de dimensionamento de revestimentos

(International Federation for Structu-

material componente do CRF.

de Concreto Projetado Reforçado com

ral Concrete), formada por 44 grupos

É importante ressaltar que, do

Fibras (CPRF) foram fundamentados

nacionais de membros e aproximada-

ponto de vista de normalização, de-

na avaliação de uma quantidade de

mente 1.000 membros individuais ou

ve-se considerar quatro enfoques

energia (Tenacidade) para ser atendida

corporativos, é uma associação sem

importantes para o CRF: o primeiro

pelo CPRF, visando garantir a interação

fins lucrativos, comprometida com

se refere às fibras, o segundo, a ava-

solo-estrutura. Como exemplo, têm-

o desempenho técnico, econômico,

liação do comportamento do CRF, o

-se os critérios estabelecidos em 1996

estético e ambiental de estruturas de

terceiro diz respeito ao projeto de es-

pela EFNARC (European Specification

concreto em todo o mundo.

truturas de CRF e o quarto trata sobre

for Sprayed Concrete), que apresenta

Com essa referência, a partir de

o controle de qualidade do CRF.

três classes de Tenacidade para reves-

2011, organizou-se na ABECE (As-

timento de CPRF, vinculando-as às si-

sociação Brasileira de Engenharia e

tuações de projeto dos túneis.

Consultoria Estrutural) um comitê de

A expectativa sempre foi utilizar o CRF como material estrutural e, para

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 31

estudos sobre os capítulos envol-

des possibilidades de avanço na apli-

para isso, é necessário todo o aparato

vendo as propriedades do CRF e o

cação do CRF no Brasil, uma vez que

normativo, bem como investimento na

projeto de estruturas de CRF. Poste-

as ações no sentido de normalização

formação de profissionais para atuação

riormente, em 2015, o trabalho des-

estão ganhando corpo de forma signi-

nas áreas de fabricação de fibras, tec-

se comitê foi ampliado, envolvendo

ficativa, haja vista as ações do Comitê

nologia e produção de CRFs, projeto e

o IBRACON (Instituto Brasileiro do

IBRACON/ABECE 303.

controle da qualidade. Determinados ti-

Concreto) e criando-se o CT 303 que

Esse avanço caminha no sentido

pos de estruturas são totalmente favo-

publicou, em 2016, a Prática Reco-

de se ter mais qualidade e segurança

ráveis à aplicação do CRF, mas, muitas

mendada IBRACON/ABECE “Projeto

nas estruturas projetadas, alicerçadas

vezes, ainda persiste-se em projetá-las

de estruturas de concreto reforçado

em normalização das fibras, da carac-

em concreto armado. Ressalta-se ain-

com fibras”.

terização do material e de critérios de

da que é importante o conhecimento

projeto e controle da qualidade do CRF.

sobre o material para que não sejam

Existem muitas possibilidades de

cometidos abusos que podem com-

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS Atualmente, o momento é de gran-

aplicação nas construções do CRF e,

prometer o potencial do CRF.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI manual of concrete: State-of-the-art report on fiber reinforced concrete. (ACI 544.1R-82). ACI Committee 544, Detroit, USA: 1982. [2] CARNIO, M.A. Propagação de trinca por fadiga do concreto reforçado com baixos teores de fibras. Campinas: Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade de Campinas, 2009, 217p. Tese (Doutorado).

Prática Recomendada IBRACON/ABECE Projeto de Estruturas de Concreto Reforçado com Fibra

Elaborada pelo CT 303 – Comitê Té cnico IBRACON/ABECE sobre Uso de Materiais Nã o Convencionais para Estruturas de Concreto, Fibras e Concreto Reforçado com Fibras, a Prática Recomendada é um trabalho pioneiro no Brasil, que traz as diretrizes para o desenvolvimento do projeto de estruturas de concreto reforçado com fibras.

Baseada no fib Mode Code 2010, a Prática Recomendada estabelece os requisitos mın ́ imos de desempenho mecâ nico do CRF para substituiçã o parcial ou total das armaduras convencionais nos elementos estruturais e indica os ensaios para a avaliaçã o do comportamento mecâ nico do CRF. Aquisição

DADOS TÉCNICOS

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ISBN / ISSN: 978-85-98576-26-8 Edição: 1ª edição Formato: Eletrônico

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Páginas: 39 Acabamento: Digital Ano da publicação: 2016

32 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 Pode conﬁar

Coordenador: Eng. Marco Antonio Carnio

u entendendo o concreto

Controle tecnológico do comportamento mecânico do concreto reforçado com fibras RENATA MONTE – Pesquisadora Doutora

ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA – Professora Titular

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Universidade Federal de Alagoas

poucos laboratórios dotados de in-

Na busca por ensaios de configu-

o Brasil o uso de fibras

fraestrutura adequada para a execu-

ração mais simples e, ainda assim,

para o reforço mecânico

ção de ensaios de caracterização do

confiáveis para o controle tecnológico

do concreto ainda se con-

CRF no Brasil (FIGUEIREDO, 2014).

do CRF, foi desenvolvido o ensaio de

centra em aplicações de baixo consu-

Em várias situações, o único controle

duplo puncionamento. A possibilida-

mo e estruturas contínuas, como pa-

de comportamento mecânico efeti-

de de se utilizar ensaios alternativos é

vimentos e concreto projetado. Essas

vamente realizado é a determinação

prevista no fib Model Code 2010 (FIB,

aplicações, por requererem menor

da resistência à compressão, o que

2013), mas a correlação com o ensaio

demanda estrutural para o reforço, re-

não é capaz de avaliar a contribuição

de referência (EN14651, 2007) deve

sultam maior segurança aos projetis-

das fibras.

ser comprovada. Nesse trabalho, são

1. INTRODUÇÃO

tas para a especificação do concreto

O ensaio de flexão para a determi-

apresentados os dois ensaios e teci-

reforçado com fibras (CRF). A Asso-

nação da tenacidade através do tra-

das as considerações pertinentes a

ciação Brasileira de Normas Técnicas

dicional método da norma japonesa

cada um deles.

(ABNT) possui duas normas, a de es-

(JSCE SF4, 1984) é o mais comum

pecificação das fibras de aço e a da

de ser executado em laboratórios de

aplicação dessas fibras em tubos de

controle tecnológico brasileiros. Po-

2. ENSAIO DE FLEXÃO EM TRÊS PONTOS COM ENTALHE

concreto para águas pluviais e sane-

rém, esse método é crítico em termos

O ensaio de flexão em três pon-

amento. Essa limitação no arcabouço

de reprodutibilidade e pode resultar

tos com entalhe é o método de en-

de normas técnicas e práticas reco-

em intensa instabilidade no compor-

saio para o controle do CRF para

mendadas que subsidiem com se-

tamento pós-fissuração da matriz de

aplicações estruturais segundo as

gurança a especificação do material

concreto, como já foi apontado por

recomendações do fib Model Code

limita também o uso do CRF em apli-

diversos estudos nacionais e inter-

2010 (FIB, 2013). Nesse ensaio, os

cações de maior demanda estrutural.

nacionais. Em nível internacional a

prismas recebem um carregamento

Um dos principais gargalos está no

tendência é a adoção do ensaio de

concentrado em um cutelo superior

controle tecnológico, que é algo bá-

flexão de prismas com entalhe, con-

posicionado no meio do vão e com

sico e fundamental para a qualidade e

forme preconiza a norma europeia

um entalhe inferior, sendo possível

segurança nas obras de engenharia.

EN14651:2007, sendo este o ensaio

obter uma curva de carga por aber-

O controle do comportamento

de referência para o novo código mo-

tura de fissura (CMOD – Crack mouth

mecânico do CRF não é trivial, ge-

delo europeu para estruturas em con-

opening displacement). Este ensaio é

ralmente envolvendo ensaios mais

creto com fibras, o fib Model Code

o estabelecido pela norma europeia

complexos e que exigem equipa-

2010 (FIB, 2013), e também das prá-

EN14651:2007.

mentos de maior custo de aquisição

ticas recomendadas do CT303 do

e manutenção. Por essa razão, são

IBRACON e ABECE.

A norma EN14651:2007 define os corpos de prova prismáticos com

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 33

dimensões nominais (largura e altura) de 150 mm e comprimento variando entre 550 mm e 700 mm. A norma prevê que podem ser medidas a abertura da fissura (CMOD) ou o deslocamento vertical do prisma (δ). Quando é medido o CMOD, o transdutor (clip gage) deve ser posicionado no meio

da largura do corpo de prova, de tal

forma que a distância entre a borda inferior e a linha de medição seja menor ou igual a 5 mm (conforme indicado na Figura 1). No caso de ser

u Figura 1 Configurações de ensaio: a) com clip-gage (medida de CMOD); b) com LVDT (medida do d)

medido o deslocamento vertical, um transdutor de deslocamento (LVDT)

residuais fR1, fR2, fR3, fR4, correspon-

tomam por base o comportamento

deve ser montado em uma estrutu-

dentes a valores de CMOD iguais a

elástico de modo a estimar a tensão

ra rígida (denominado Yoke) fixada

0,5 mm, 1,5 mm, 2,5 mm e 3,5 mm,

na fibra mais tensionada da seção

ao corpo de prova a meia altura da

respectivamente. A Figura 2 ilustra

transversal. Trata-se de uma hipóte-

amostra sobre os cutelos.

uma curva produzida com resultados

se simplificadora histórica adotada

Para que os resultados sejam

de um ensaio EN 14651, onde podem

por praticamente todas as normas

expressos em carga versus CMOD,

ser identificados os parâmetros de

que definem o controle do CRF na

quando é realizada apenas a medi-

carga Fj que são utilizados nos cál-

flexão de prismas. Portanto, o fib Mo-

da do deslocamento vertical (δ), esta

culos das resistências LOP (limite de

del Code 2010 (FIB, 2013) estabelece

pode ser convertida para CMOD por

proporcionalidade) e residuais.

parâmetros de correção para o uso

As resistências residuais à flexão

meio da Equação 1.

para diferentes valores de CMOD δ = 0,85 CMOD + 0,04

[1]

A velocidade de ensaio é controla-

dessas resistências residuais no cálculo estrutural.

deve ser calculada com a Equação 2 e o limite de proporcionalidade (LOP) com a Equação 3. Esses cálculos

fRj =

3Fj l

[2]

2bhsp2

da pelo aumento do CMOD em 0,05 mm/min até que o CMOD atinja valor igual a 0,1 mm. A partir desse ponto, a velocidade aumenta para 0,2 mm/ Carga (kN)

min até o término do ensaio, para um valor de CMOD superior a 3,5 mm. Caso o controle seja realizado por deslocamento vertical, as taxas podem ser convertidas por meio da Equação 1. A Figura 1 ilustra as configurações de ensaio na máquina com medida de abertura de fissura (a) ou deslocamento vertical (b).

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

0,5

1,5

2 2,5 CMOD (mm)

3,5

Utilizando a curva de carga por abertura de fissura podem ser calculados os parâmetros: limite de proporcionalidade (

f ctf, L )

e as resistências

u Figura 2 Exemplo de curva de carga versus CMOD identificando os principais parâmetros de carga

34 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Onde:

configurações distintas e a carga FL

sibilidade de se utilizar ensaios alter-

é a resistência residual à flexão

deve ser determinada traçando uma

nativos para o controle tecnológico,

correspondente à abertura de fissura,

linha na distância 0,05 mm e paralela

mas cuja correlação com o ensaio

com CMOD=CMODj e j=1, 2, 3 e 4

ao eixo x do gráfico de carga versus

de referência (EN14651) seja com-

(MPa);

CMOD, assumindo que o valor de FL

provada. Como opção de ensaios al-

é a maior carga obtida nesse intervalo

ternativos normalizados se tem, por

(Figura 3).

exemplo, os ensaios de flexão qua-

fR, j

é a carga correspondente a aber-

tura de fissura específica CMODj, com CMOD1=0,5 mm, CMOD2=1,5

O principal elemento que dificul-

tro pontos (JSCE-SF4, 1084; ASTM

mm, CMOD3=2,5 mm e CMOD4=3,5

ta a utilização desse ensaio para o

C1609, 2012) e punção de placas

mm, com j = 1, 2, 3 e 4;

controle do CRF é a necessidade de

circulares

l é o vão de ensaio (mm);

equipamento com um sistema fe-

Porém, as dificuldades enfrentadas

B é a largura do corpo de prova (mm);

chado de controle de deformação,

pela ausência de infraestrutura labo-

h sp

ou seja, a deformação imposta no

ratorial para a execução desses faz

ensaio deve ser controlada pelo des-

com que o ensaio de duplo puncio-

locamento medido no corpo de pro-

namento ou ensaio Barcelona (UNE

va. Esse tipo de equipamento não é

83515, 2010) possa ser considerado

comum nos laboratórios de controle

uma alternativa viável para o controle

tecnológico, sendo mais comum em

tecnológico do CRF e será discutido

universidades e centros de pesquisa.

em detalhe a seguir.

é a distância entre o topo do cor-

po de prova até o topo do entalhe.

fctf, L =

3FL l 2bhsp2

[3]

Onde:

f ctf, L

é o limite de proporcionalidade

LOP (MPa);

Trata-se de um equipamento de alto

custo e operação mais complexa.

é a carga correspondente ao LOP

(N). As

Ciente dessa dificuldade, o fib Model curvas

podem

apresentar

Code 2010 (FIB, 2013) propôs a pos-

(ASTM

C1550,

2012).

3. ENSAIO DE DUPLO PUNCIONAMENTO OU BARCELONA Com o intuito de desenvolver um ensaio alternativo aos tradicionais ensaios de flexão, que seja de configuração mais simples e, ainda assim, confiável para o controle do comportamento mecânico do CRF, foi desenvolvido o ensaio Barcelona. Esse ensaio foi normalizado na Espanha por meio da AENOR UNE 83515 (2010) e consiste no duplo puncionamento aplicado a discos de carga posicionados na região central de corpos de prova moldados ou testemunhos extraídos. A relação entre o diâmetro (d) e a altura (H) da amostra deve ser igual a um e os discos de carga de aço têm diâmetro (a) igual a 1/4 do diâmetro

Fonte: EN 14651, 2007

do corpo de prova e altura igual a 1/5 de sua altura, conforme ilustra o

u Figura 3 Posições da carga correspondente ao LOP (FL) em diagramas carga-CMOD

esquema da Figura 4. O carregamento do corpo de prova deve ser contínuo e aplicado a uma CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 35

velocidade de controle de descida do equipamento igual a 0,5 mm/min. Na sua versão original, a norma espanhola indica para o ensaio Barcelona a medida simultânea da carga aplicada e do aumento do perímetro circunferencial ou TCOD (Total circumferential opening displacement). Porém, a medida do TCOD requer o acoplamento de um extensômetro de circunferência, o qual representava mais um equipamento a ser adquirido para o ensaio. Dando continuidade ao contexto de difundir o ensaio como um método mais acessível para o controle tecnológico corriqueiro do CRF, pesquisadores buscaram simplificar o

Fonte: Adaptado de Saludes (2006)

procedimento eliminando o citado extensômetro. As propostas de Carmona, Aguado e Molins (2012) e Pujadas

u Figura 4 Esquema de configuração do ensaio de duplo puncionamento

et al. (2013) indicam que seja medida a carga aplicada e o respectivo desloca-

de aquisição não inferior a 1 Hz). Essa

distintos, que acontecem após a aco-

mento vertical da máquina de ensaio.

configuração de equipamento é mais

modação dos discos de carga (Figura

Com isso, a infraestrutura laboratorial

acessível em termos de custo e dispo-

5a). A Figura 5 ilustra um exemplo de

se restringe a uma máquina de ensaio

nibilidade nos laboratórios de controle

resultado de ensaio com testemunho

que seja capaz de controlar a velocida-

tecnológico.

extraído de 100 mm de diâmetro e

de de deslocamento vertical e a aquisi-

Na curva carga versus desloca-

reforçado com 30 kg/m³ de fibra de

ção simultânea da carga aplicada e do

mento vertical resultante do ensaio

aço (fibra de 30 mm de comprimento

deslocamento vertical (com frequência

podem ser identificados três estágios

e fator de forma 45).

1º estágio

2º estágio

Carga (kN)

20 15 5 1

2 3 4 Deslocamento vertical (mm)

25 20 10 5

Acomodação dos discos de carga

3º estágio

10 0

3 TCOD (mm)

Fonte: Adaptado de Monte; Toaldo; Figueiredo (2014)

u Figura 5 a) identificação dos três estágios na curva carga versus deslocamento vertical; b) curva convertida para carga versus TCOD

36 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

primeiro

estágio

representa

a fase elástica linear e termina na da matriz (Pcr). Em seguida, percebe-se uma fase de transição na qual pode ocorrer uma queda abrupta de carga caso a capacidade resistente residual seja pequena. Por fim, o último estágio identifica a capacidade resistente residual do CRF e ocorre até o limite de deslocamento pré-estabe-

Carga - P (kN)

carga correspondente a resistência

130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Pmáx

P0,5 P1,5

lecido (usualmente 6 a 7 mm). A proposta de Pujadas et al. (2013) associa o deslocamento vertical obtido (δp) à abertura de fissura da amostra (TCOD)

P2,5

P3,5

3 4 5 Deslocamento vertical - dp (mm)

P4,5

u Figura 6 Exemplos de parâmetros de carga que podem ser avaliados através do ensaio de duplo puncionamento com deslocamento vertical

por meio das Equações 4, 5 e 6, uma para cada estágio do ensaio.

δ p £ δ p,cr

TCOD = 0

[4]

realização de conversão para TCOD.

4. COMENTÁRIOS FINAIS

Como exemplo, podem ser adotados os

A qualificação do CRF para apli-

deslocamentos indicados na Figura 6.

cações estruturais passa, obriga-

Apesar da facilidade de execu-

toriamente, pelo ensaio EN14651

ção, o ensaio de duplo punciona-

(2007), definido tanto pelo fib Model

mento ainda precisa de desenvolvi-

Code 2010 como pelo CT303 IBRA-

mento para ser aplicado no controle

CON/ABECE. No entanto, como foi

do CRF. Entre as dificuldades está

exposto aqui, trata-se de um ensaio

a ausência de uma correlação geral

complexo e de difícil realização em

com o ensaio de flexão para qualquer

laboratório de controle corriqueiro,

tipo de fibra utilizada. Por isso, é in-

apesar de totalmente adequado à

dicado que se realize um programa

parametrização do compósito. Des-

experimental piloto para o estabe-

sa forma, é fundamental contar com

lecimento de correlações empíricas

a execução de testes prévios de qua-

n é o número de fissuras radiais for-

para a matriz, fibra e dosagem em-

lificação do CRF, correlacionando o

madas no ensaio;

pregadas em cada obra.

ensaio mais complexo da EN14651

TCOD = n ´

a ´ δ p,R,0

πæ P ö ´ sen ç1 - ÷ 2´l n è Pcr ø [5]

δ p,cr < δ p < δp,R ,0

πé a TCOD = n ´ ´ sen êδ p - δ p,cr + 2´l n êë æ P δ p,R ,0 ´ ç1 - R,0 Pcr è

öù ÷ú ø úû

[6]

δ p ³ δ p,R ,0

Onde:

A influência da região de instabili-

com o de execução mais simples de

l é o comprimento da cunha formada;

dade na confiabilidade dos resultados

duplo puncionamento. A partir des-

P é a carga no ponto a ser calculado;

precisa ser verificada. Essa instabili-

se resultado, o controle pode ser

Pcr é o ponto de carga máxima e dp,cr

dade pode ser percebida pelo afasta-

realizado mais facilmente em vários

é o respectivo deslocamento vertical;

mento dos pontos na curva carga ver-

laboratórios e, com isso, permitir a

PR,0 é o ponto de início da resistência

sus deslocamento vertical (ou TCOD)

difusão da tecnologia do CRF como

residual e dp,R,0 é o respectivo deslo-

após a carga de pico (ver Figura 5).

material para finalidades estruturais

camento vertical.

Além disso, aspectos relativos a cri-

mais exigentes.

a é o diâmetro do disco de carga;

A avaliação do comportamento re-

térios para formação de lote, quanti-

Diante desse contexto, os esforços

sidual do CRF pode também ser reali-

dade de amostras, repetibilidade e re-

de pesquisa estão sendo concentra-

zada comparando as cargas residuais

produtibilidade do método de ensaio

dos em ensaios de configuração mais

para determinados níveis de desloca-

merecem atenção com vistas à futura

simples, como o ensaio de duplo pun-

mento vertical, sem a necessidade da

normalização do método no Brasil.

cionamento ou Barcelona, de modo a

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 37

tornar possível e confiável o controle

bilidade para a aplicação do CRF com

através do projeto de pesquisa “Concre-

nas condições de obra. As próximas

finalidade estrutural.

to fibroso de alta performance em es-

etapas da pesquisa preveem a realiza-

truturas de usinas hidrelétricas: modela-

ção de estudos interlaboratoriais e a

5. AGRADECIMENTOS

gem, experimentação e recomendações

definição de planos de controle confiá-

Agradecemos a Furnas Centrais

para projeto” para o desenvolvimento de

veis, o que permitirá obter maior credi-

Elétricas pelo apoio financeiro aportado

pesquisas em concreto com fibras.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN. UNE 83515: Hormigones con fibras - determinación de la resistencia a fisuración, tenacidad y resistencia residual a tracción - método Barcelona. España, 2010. 10p. [2] CARMONA S, AGUADO A, MOLINS C. Generalization of the Barcelona test for the toughness control of FRC. Materials and Structures, v. 45, n. 7, p. 1053–69, 2012. [3] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN 14651. Test Method FOR Metallic Fiber Concrete – Measuring the Flexural Tensile Strength (Limit of Proportionality, Residual). Brussels, 2007. 20p. [4] FÉDÉRATION INTERNATIONALE DU BÉTON – FIB. Fib Model Code for Concrete Structures 2010. Switzerland, 2013. 402p. [5] FIGUEIREDO, A. D. Os desafios para o uso do concreto reforçado com fibras como material estrutural. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 56., 2014, Natal. Anais... As construções em concreto como fator de integração entre as nações. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, 2014. [6] MONTE, R.; TOALDO, G. S.; FIGUEIREDO, A. D. Avaliação da tenacidade de concretos reforçados com fibras através de ensaios com sistema aberto. Matéria (UFRJ), v. 19, p. 132-149, 2014. [7] PUJADAS, P.; BLANCO, A.; CAVALARO, S. H. P.; de la FUENTE, A.; AGUADO, A. New analytical model to generalize the Barcelona test using axial displacement. Journal of Civil Engineering and Management, v. 19, n. 2, p. 259-71, 2013. [8] THE JAPAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS. JSCE-SF4: Method of tests for flexural strength and flexural toughness of steel fiber reinforced concrete. Part III-2 Method of tests for steel fiber reinforced concrete. n. 3, p. 58-61. Concrete library of JSCE, 1984.

DURABILIDADE DO CONCRETO à Editores

Jean-Pierre Ollivier e Angélique Vichot

à Editora francesa

Presses de l'École Nationale des Ponts et Chaussées – França

à Coordenadores da edição em português

Oswaldo Cascudo e Helena Carasek (UFG)

à Editora brasileira

IBRACON

Esforço conjunto de 30 autores franceses, coordenados pelos professores Jean-Pierre Ollivier e Angélique Vichot, o livro "Durabilidade do Concreto: bases científicas para a formulação de concretos duráveis de acordo com o ambiente" condensa um vasto conteúdo que reúne, de forma atualizada, o conhecimento e a experiência de parte importante de membros da comunidade científica europeia que trabalha com o tema da durabilidade do concreto. A edição brasileira da obra foi enriquecida com o trabalho de tradução para a língua portuguesa e sua adaptação à realidade técnica e profissional nacional. à Informações: www.ibracon.org.br

Patrocínio

38 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

DADOS TÉCNICOS ISBN / ISSN: 978-85-98576-22-0 Edição: 1ª edição Formato: 18,6 x 23,3cm Páginas: 615 Acabamento: Capa dura Ano da publicação: 2014

u entendendo o concreto

Compósitos cimentícios de ultra-alto desempenho reforçados com fibras JOSÉ AMÉRICO ALVES SALVADOR FILHO – Professor doutor Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo – IFSP campus Caraguatatuba

século 19, fibras de amianto foram uti-

almente, as fibras são incorporadas a

esde os tempos remotos,

lizadas em larga escala para o reforço

diversos tipos de materiais, como ci-

as fibras têm sido utilizadas

de pastas cimentícias para a produção

mentícios, cerâmicos, plásticos, etc.

para o reforço de materiais

de diversos componentes da constru-

formando compósitos com proprie-

como as palhas usadas no

ção civil, até que foram substituídas por

dades otimizadas. Essas proprieda-

reforço de blocos de adobe, bastante

outros tipos de fibras devido aos danos

des incluem: a resistência à tração,

comuns no Brasil colonial. No fim do

à saúde provocados pelo amianto. Atu-

resistência à compressão, módulo de

1. INTRODUÇÃO

frágeis,

elasticidade, resistência à fissuração, controle de fissuração, durabilidade, resistência ao impacto, à abrasão, à fadiga, à retração e expansão térmica e a resistência ao incêndio. O concreto simples, sem nenhum

Organização

tipo de armadura, apresenta ruptura frágil quando submetido à tração axial, caracterizada pela curva tensão-defor-

mação com interrupção abrupta após o surgimento da primeira fissura. O uso de fibras faz com que a curva tensão-deformação sob tração axial apresente a perda da capacidade resistiva do material acompanhada de uma grande deformação após a abertura da primeira fissura, comportamento conhecido como strain-softening.

100

Por outro lado, uma nova geração

95 75

de materiais cimentícios reforçados

com fibras apresentam um comportamento distinto em testes de tração

25 5

u Figura 1 Curvas tensão x deformação do (a) concreto convencional, (b) concreto reforçado com fibras e (c) UHPFRCC (adaptado de Wille et al. 2014)

direta, com o aumento da capacidade resistiva acompanhado de grandes deformações após o início da fissuração. Esse comportamento é denominado

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 39

em inglês como pseudo strain-hardening, que, em uma tradução literal, po-

u Tabela 1 – Propriedades mecânicas de vários tipos de UHPFRCC

deria ser definido como “pseudoencruCompósito cimentício

Resistência à compressão MPa

Resistência à tração MPa

Energia específica kJ/m³

rência do comportamento de pseudo

Ceracem

191

9,7

strain-hardening de compósitos cimen-

Ductal

200

15,1

39,5

tícios, onde a tensão de ocorrência da

CARDIFRC

185

13,5

N/A

primeira fissura (σcty), ou seja limite de

CEMTEC

220

elasticidade, deve ser menor que a ten-

RPC

230

7,8

N/A

MSCC

193

N/A

VHSC

200

ECC

148

HSHDC

160

11,8

305

UHP-SHCC

48,1

4,8

UHPFRCC

200

14,9

amento”. A equação 1 é utilizada para determinar experimentalmente a ocor-

são máxima à tração axial (fctm).

fctm > s cty

[1]

Este comportamento deve-se ao fato do material não formar apenas uma fissura principal, mas sim várias microfissuras (fig. 4). À medida que cada mi-

Adaptado de Kwon et al. 2014.

crofissura se abre, o material sofre uma grande deformação, que é interrompida

ses materiais é Ultra-High Performance

Também podem ser utilizadas ou-

pelas fibras até que outra microfissura

Fiber Reinforced Cementitious Com-

tras adições minerais no UHPFRCC,

se abra em outra posição, sem que o

posites (UHPFRCC), e suas principais

sendo a mais comum o pó de quartzo,

material perca sua capacidade resisti-

propriedades estão listadas na tabela 1.

em teores de 10% em relação à massa cimento. Outras adições podem ser

va, até atingir a tensão máxima (fig. 1).

utilizadas para se obter propriedades

to de compósitos cimentícios de alta

2. PRODUÇÃO E DESENVOLVIMENTO

ductilidade na Universidade de Michi-

Os UHPFRCC (Ultra-High Perfor-

zada no Laboratorio Prove e Ricerca

gan, com o comportamento descrito

mance Fiber-Reinforced Cementitious

su Strutture e Materiali (PRiSMa) da

acima, e descreveu uma metodologia

Composites) são considerados compó-

Università degli Studi Roma Tre, foram

de desenvolvimento baseado em prin-

sitos cimentícios por serem constituídos

realizadas dosagens de UHPFRCC

cípios de micromecânica. Esse mate-

de uma matriz cimentícia de alta resis-

com materiais obtidos na região de

rial foi denominado com Engineered

tência reforçada com fibras. Esta matriz

Roma, Itália (Salvador Filho et al,

Cementitious Composites (ECC), mas

normalmente é composta de cimento

2016). Nessa pesquisa foi utilizado o

não foi o único. Na literatura podem

Portland, sílica ativa e agregados miúdos,

pó de calcário em substituição volu-

ser encontrados diversos materiais

normalmente com dimensão máxima de

métrica do cimento para a obtenção

com essas características, tais como:

até 1,2mm para garantir maior homoge-

de um material de consistência tixo-

Reactive Powder Concrete (RPC), Multi-

neidade da matriz. Este material em geral

trópica, para ser aplicado na recupera-

(MSCC),

possui consistência autoadensável, com

ção de estruturas de concreto armado

Very High Strength Concrete (VHSC),

relação água/aglomerantes em torno de

sem a necessidade de construção de

High Strength High Ductility Concrete

0,2 ou menor, e sua consistência é ga-

fôrmas. O uso do pó de calcário não

(HSHDC), Ultra-High Performance Strain

rantida pelo uso de aditivos superplastifi-

comprometeu as propriedades mecâ-

Hardening Cementitious Composites

cantes. Como o UHPFRCC é um material

nicas do material. Também podem ser

(UHP-SHCC). Alguns são conheci-

de elevado consumo de cimento, com

utilizados resíduos de natureza mineral

dos comercialmente como Ceracem,

valores que vão desde 800kg/m³ a 1000

em substituição ao cimento, de modo

Ductal, CARDIFRC, e CEMTEC. Entre-

kg/m³, é recomendável o uso de aditivos

que o impacto ambiental de sua pro-

tanto, o termo que engloba todos es-

redutores de retração.

dução seja reduzido.

Li (1997) reportou o desenvolvimen-

Scale

Cement

Composite

40 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

específicas. Em uma pesquisa reali-

Por outro lado, as fibras de aço e de polipropileno proporcionaram o incremento de capacidade resistiva após o surgimento das primeiras fissuras (strain-hardening), apresentando inclusive o padrão de fissuração com o sur-

gimento de várias microfissuras (Figs.

3 e 4). Entretanto, enquanto o uso de fibras de aço inoxidável aumentará a

u Figura 2 Fibras de (a) basalto, (b) polietileno de alta densidade e (c) aço inoxidável (Salvador Filho et al. 2016)

resistência à tração dos compósitos, as matrizes reforçadas com fibras de polipropileno tiveram resistência à compressão inferior à da matriz cimentícia

As propriedades do UHPFRCC são

que a fibra é constituída e pelo seu for-

sem adição de fibras. (Salvador Filho et

afetadas diretamente pela quantidade

mato. Experimentos em que foram adi-

al 2016).

de fibras utilizadas em sua composi-

cionadas fibras de diferentes materiais,

Atualmente estão sendo desen-

ção, tanto no estado fresco como no

basalto, polipropileno e aço inoxidável

volvidos no Laboratório Integrado

endurecido. Quanto maior o volume de

(Fig. 2), em teores de 1% e 2% em re-

de Engenharia Civil (LIEC) do Insti-

fibras, que normalmente corresponde a

lação ao volume da matriz cimentícia,

tuto Federal de São Paulo (IFSP), no

2% do volume total, maior a resistên-

resultaram em comportamentos mecâ-

campus Caraguatatuba, estudos de

cia à tração e tenacidade, (sem limite?

nicos distintos. Os compósitos reforça-

dosagem do UHPFRCC produzidos a

Seria bom dar um limite) mas, por ou-

dos com fibras de basalto apresenta-

partir de materiais locais e reforçados

tro lado, sua trabalhabilidade é afetada.

ram incremento na resistência à tração

com fibras de vidro álcali-resistentes.

Entretanto, essas propriedades são

axial, mas não tiveram aumentada sua

Algumas características das fibras de

também afetadas pelo material com

tenacidade, mantendo a ruptura frágil.

vidro, como a resistência à corrosão, facilidade de fabricação e custo relativamente baixo, podem ser vantajosas na produção do UHPFRCC. O LIEC-IFSP em parceria com o Laboratório de Materiais e Componentes da Construção Civil da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), está desenvolvendo estudos de durabilidade do UHPFRCC produzidos a partir do uso de resíduos minerais em substituição ao cimento Portland.

3. DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS A tenacidade do UHPFRCC e sua

capacidade de continuar aumentando sua resistência à tração mesmo após a

u Figura 3 Ensaio de tração axial de acordo com as recomendações da JSCE: (a) dimensões em milímetros do corpo de prova e (b) aparato para realização do teste (Salvador Filho et al, 2016)

fissuração são os principais parâmetros de avaliação do UHPFRCC. Os concretos convencionais reforçados com fibras têm suas propriedades avaliadas CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 41

através de testes de tração à flexão

dente à área do trecho de perda de

com determinação de deslocamentos

capacidade de carga, strain-softening,

e da abertura da fissura no meio do

após ets não é avaliada. Resultados da

vão (CMOD). Entretanto, devido ao uso

capacidade de absorção de energia

de fibras de pequenas dimensões, a

de diversos tipos de UHPFRCC estão

Japanese Society of Civil Engineers

apresentados na tabela 1.

(JSCE) publicou em 2008 as recomendações para projeto e construções

4. CONCLUSÕES

com uso do HPFRCC. Segundo esta

A possibilidade de produção de

publicação, as principais propriedades

materiais cimentícios de alta ductilidade

do material são determinadas através

traz uma enorme gama de possibilida-

do ensaio de resistência à tração axial

des para utilização na engenharia civil.

com corpos de prova moldados nas

As diferentes matérias-primas e fibras

dimensões descritas na figura 3. Equi-

em diferentes materiais, formatos e

pamentos para determinação dos des-

quantidades que podem ser utilizadas

locamentos são colocados nas faces

na produção do HPFRCC abrem um

dos corpos de prova. O carregamento

grande campo de pesquisa, com de-

é realizado com taxa de deslocamen-

safios no campo experimental. Ainda

to constante em 0,5mm/min, e a cur-

é necessária a determinação de parâ-

va tensão x deformação é construída a

metros para proposição de métodos de

partir dos dados obtidos. A tenacidade

dosagem eficientes. As características

é avaliada pela área abaixo da curva

do UHPFRCC o tornam um material

tensão-deformação desde o início da

naturalmente adaptado para uso na re-

ção de agentes contaminantes, nucle-

curva até a deformação corresponden-

cuperação ou retrofit de estruturas de

ares, e também para proteção contra

te à tensão máxima do material sob tra-

concreto armado existentes, possibili-

impactos e explosões. Estruturas afe-

ção axial. Kwon et al. (2014) definiu a

tando intervenções mínimas na estrutu-

tadas por ações dinâmicas podem ser

tenacidade em termos de capacidade

ra e na arquitetura da construção. Mas

reforçadas com UHPFRCC.

de absorção de energia (g) calculada

suas características revelam potencial

Entretanto, cada nova proposta de

de acordo com a equação 2 , onde (εts)

para as mais diversas aplicações, tais

utilização do UHPFRCC deve ser ava-

é a deformação correspondente à ten-

como: construções de estruturas es-

liada a partir de análises experimentais

são máxima.

beltas, elementos protendidos de me-

e numéricas, obtendo-se dados con-

nores dimensões, elementos arquitetô-

sistentes para proposição de métodos

nicos para fachadas, cascas, etc. De

de cálculo estrutural e elaboração de

elevada durabilidade, pode ser utilizado

normas técnicas para tornar amplo o

na construção de estruturas de conten-

uso deste novo material.

g = ò e ts s (e) d e 0

[2]

A absorção de energia correspon-

u Figura 4 Formação de microfissuras no UHPFRCC submetido à tração axial

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Li, V. C. Engineered Cementitious Composites(ECC)- Tailored composites through micromechanical modeling. in Fiber Reinforced Concrete: Present and the Future, N. Banthia, A. Bentur, and A. Mufti, Eds., Canadian Society of Civil Engineers, 1998. [2] Kwon, S.; Nishiwaki, T.; Kikuta, T.; Mihash, H. Development of Ultra-High-Performance Hybrid FiberReinforced Cement-Based Composites. ACI MATERIALS JOURNAL /May-June 2014 pp. 309-318. [3] Salvador Filho, J. A. A., Nuti, C., Santini, S., Lavorato, D., Azeredo, Jeferson da R. Mechanical properties of HPFRCC reinforced with different types and volumes of fibres. Anais do 58º Congresso Brasileiro do Concreto, CBC2016 – 58CBC2016 [4] Wille, K.; El-TAWIL, S.; Naaman, A.E.; Properties of strain hardening ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHP-FRC) under direct tensile loading. Cement & Concrete Composites 48, 2014. [5] JSCE Concrete Committee. Recommendations for design and construction of high performance fiber reinforced cement composites with multiple fine cracks (HPFRCC). 2008.

42 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u seção encontros especial: e notícias ensino| CURSOS e aprendizado na engenharia civil

Currículo de engenharia civil e mercado JOSÉ MARQUES FILHO – Professor Universidade Federal do Paraná

subsistência da sociedade. Essa ne-

Uma discussão do mercado e do

sociedade atual, com grande

cessidade indica o que a sociedade

perfil do engenheiro necessário para

concentração urbana forma-

requer dos engenheiros que são forma-

nossa sociedade é sadia e deve ser am-

da muitas vezes por metró-

dos, incluindo planejamento adequa-

pla, pois dela obtém-se a grade curricu-

poles com vários milhões de habitantes,

do, soluções inovadoras e módicas.

lar que satisfaria esses condicionantes.

depende totalmente da infraestrutura

Essa abordagem requer conhecimento

civil instalada. É impossível manter o te-

técnico sedimentado, capacidade de

2. ANÁLISE SITUACIONAL

cido social sem o fornecimento de água,

inovação e criatividade, e todos esses

A sociedade humana atual está,

moradia, energia, retirada de dejetos, lo-

ingredientes deveriam fazer parte do

em grande, parte distribuída no globo

gística de transporte, abastecimento de

curso de engenharia civil.

em concentrações urbanas, com vá-

1. INTRODUÇÃO

alimentos e insumos. Esse desafio no

O engenheiro civil é basicamente um

rios milhões de pessoas coexistindo

Brasil é aumentado pela grande quan-

empreendedor que resolve problemas da

em espaços físicos reduzidos. O aden-

tidade de pessoas que devem ter sua

sociedade, tendo seu foco nos desejos

samento cria a necessidade de distri-

qualidade de vida melhorada e incorpo-

dela, e empreender requer a capacidade

buição de água, energia, alimentos,

rada ao processo produtivo digno.

de movimentar grande parte do mecanis-

moradia, mobilidade, saúde e empre-

Hoje são claros os gargalos de in-

mo social, gerando condições para o in-

go em regiões cujas áreas e recursos

fraestrutura que o país apresenta, li-

vestimento de capital, análise e mitigação

existentes não seriam suficientes para

mitando seu crescimento, a geração

de riscos, minimização do impacto socio-

a garantia de sobrevivência digna. A Fi-

de riqueza e a capacidade produtiva,

ambiental e a geração de estruturas se-

gura 1 apresenta a distribuição da po-

impedindo a melhoria da condição de

guras, duráveis e com custo adequado.

pulação humana e a Figura 2 mostra a urbanização existente evidenciando a grande concentração em áreas relativamente pequenas. Verifica-se que há uma quantidade expressiva de conglomerados urbanos com população superior a 1 milhão de habitantes no mundo e esse comportamento se repete no Brasil, onde nos últimos 50 anos houve uma migração importante da população rural para as cidades, pressionando os recursos naturais existentes. As necessidades de fornecimento de água, energia,

u Figura 1 Densidade demográfica em 2014

moradia, vias de transporte e logística de suprimento são cada vez mais importantes, e o destino e tratamento de CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 43

ganização das Nações Unidas apresenta um aumento de 1 bilhão de habitantes entre 2011 e em torno de 2025, criando uma pressão considerável sobre a infraestrutura existente, aumentando a necessidade de ação dos engenheiros civis. Os estudos populacionais de vários organismos, incluindo a ONU, são resumidos em 3 cenários distintos, considerando os limites físicos, educação, conflitos, pragas e doenças. No cenário médio, considerado mais provável, a população ultrapassaria 9 bilhões de habitantes num intervalo de tempo relativamente curto, conforme apresentado na Figura 4. O acréscimo de 2 bilhões de seres huFonte: www.economist.com/node/21642053

manos deverá ocorrer em países pobres e em desenvolvimento, que já contam

u Figura 2 Urbanização prevista para 2020

com infraestrutura precária ou inexistente, levando à necessidade de investimento em novos empreendimentos a curto e

dejetos têm urgência de estudos com

quer na execução de novos projetos

médio prazos. Aliado a esse fato, a distri-

sofisticação crescente. Essa distribui-

quanto na operação e manutenção dos

buição das condições de conforto e ren-

ção populacional e a manutenção do

empreendimentos existentes.

da ainda é muito desigual e grande parte

tecido social são totalmente depen-

As mudanças em tela são relativa-

da humanidade não possui condições

dentes da infraestrutura existente, e,

mente recentes e o aumento populacio-

de vida digna e com condições sanitá-

portanto, das atividades de engenharia,

nal teve seu gradiente de crescimento

rias minimamente adequadas. No Brasil,

acentuado nos últimos 300 anos, confor-

esse fato é ainda muito importante, com

me apresentado na Tabela 1 e na Figura

desigualdade social em termos de aces-

3. Pode-se observar que o intervalo de

so à infraestrutura civil muito relevantes.

tempo considerado pelos estudos da Or-

Portanto, somada à necessidade de

u Tabela 1 – Evolução da população mundial Ano

Milhões

História

-8000

250

1650

500

1804

1000

1927

2000

1960

3000

1974

4000

1987

5000

1999

6000

2011

7000

2025

8000

2043

9000

u Figura 3 Evolução da população mundial

44 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

sequências dessas alterações na dinâmica atmosférica. De forma, semelhante ao gráfico do crescimento populacional apresentado na Figura 3, pode-se, através de estudos climáticos em rochas e em geleiras, obter a evolução da presença de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera, cujos resultados mais aceitos pela comunidade técnica internacional estão apresentados nas Figuras 5 e 6. Observa-se um aumento significativo dos gases do efeito estufa, bem como se verifica um aumento da ocorrência de eventos climáticos extremos, como cheias e secas intensas, aumento da intensidade de chuvas e ventos, e, também, um aumento do derretimento do gelo das camadas polares e de várias regiões do planeta. O International Panel on Climate Change (IPCC), da ONU, em seu relatório de 2014, indi-

u Figura 4 Cenários de crescimento populacional (ONU)

ca que já se prova estatisticamente que as mudanças climáticas têm origem

fornecimento de benefícios gerados pelas

50% da produção de alimento mundial

antropogênica, prevendo mudanças no

obras civis ao crescimento populacional,

depende de irrigação e as disponibili-

regime de chuvas, indicando a necessi-

existe uma necessidade de atendimento

dades de água para consumo humano,

dade de manejo dos recursos hídricos

a uma parcela significativa da sociedade.

dessedentação de animais e geração

e proteção da infraestrutura existente.

Juntamente com as necessidades

energia são essenciais à vida, tem-se a

Em resumo, o crescimento popu-

anteriormente descritas, a preocupação

necessidade de estudos sobre as con-

lacional e o aquecimento global (ver

com as mudanças climáticas indica que as pressões sobre a disponibilidade de recursos hídricos serão crescentes e de previsão complexa. Como mais de

Fonte: IPCC – Climate Change 2007

u Figura 5 Concentração de CO 2 na atmosfera

u Figura 6 Evolução do teor de metano na atmosfera

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 45

Figura 7) indicam a necessidade de estudos para avaliação de seus efeitos e de novas obras hidráulicas, impulsionando pesquisas e análises de armazenamento, transporte e distribuição de água e de energia sem emissões, bem como devem ser previstas proteções contra cheias de magnitude importante. Essas necessidades impulsionam as atividades da Engenharia Civil e devem orientar o curso para uma visão de sustentabilidade em todas as suas disciplinas. A necessidade de estudos preventivos com visão de sustentabilidade nas soluções adotadas, aliada a uma visão de crescimento da demanda de em-

u Figura 7 Aquecimento global nos últimos 12.000 anos

preendimentos civis relevantes, orienta a expectativa da sociedade em relação

safio da adaptação de novos proces-

de dados comuns desde as investi-

ao curso de Engenharia Civil. Em con-

sos de ensino que sejam eficazes com

gações preliminares até a operação,

trapartida, as últimas décadas sofreram

as novas gerações e que evitem que a

passando pelo projeto e construção;

um impacto importante do desenvolvi-

mera aplicação de processos automá-

u Gerenciamento de projetos focados

mento tecnológico e da informática sem

ticos seja o foco do aprendizado, ao in-

nos processos de otimização e mini-

precedentes na história da humanidade.

vés do conceito físico envolvido.

mização de impactos;

Depois do salto na oferta e tipologia de

Com as discussões previamente

u Novos sistemas construtivos, com

equipamentos colocados à disposição

apresentadas, conclui-se que o proces-

menor penosidade para os envolvi-

logo após a Segunda Guerra Mundial, o

so de Engenharia Civil, e, obviamente in-

impacto da aplicação da tecnologia nos

cluindo Arquitetura, deve prover soluções

u Minimização de impactos socioambientais;

últimos 30 anos mudou drasticamente

com consideração dos princípios básicos

u Análises hidrometeorológicas com a

os processos de geração de infraestru-

da sustentabilidade, com alguns pontos

perspectiva de mudanças ambientais

tura. O conhecimento da microestrutura

diferenciados, abaixo considerados.

dos materiais, a nanotecnologia, a tecno-

u Soluções minimizando a utilização de

logia de aditivos e adições do concreto,

materiais não renováveis e a emissão

u Urbanismo integrado que minimize

a instrumentação do comportamento

de gases do efeito estufa durante o

o impacto ambiental, procurando

estrutural, os processos de modelagem

ciclo de vida dos empreendimentos;

de forma holística diminuir a pegada

dos e o entorno;

para garantia da segurança hídrica; u Tratamento de dejetos e resíduos;

numérica, os processos integrados de

u Aumento da durabilidade, diminuindo a

projeto são ferramentas importantes e

pressão sobre a reconstrução e reutili-

serão largamente empregados, devendo

zando as estruturas existentes, e, ob-

u Visão integrada e holística do desen-

ser agregados ao conhecimento disponi-

viamente, com projetos que permitam

volvimento da infraestrutura e suas

bilizado ao engenheiro contemporâneo.

multiusos conforme a necessidade que

consequências socioeconômicas;

Sob o ponto de vista atitudinal,

se apresenta ao longo do tempo;

os alunos de engenharia estão imer-

u Desenvolvimento de novos materiais;

sos numa sociedade com automação

u Reciclagem efetiva de materiais e di-

ecológica, considerando a questão socioeconômica;

u Reforço dos conceitos físicos e

imediata, relacionamento interpessoal

u Otimização dos projetos, com sis-

constante e diverso, mudando a con-

temas unificados de informação e

matemáticos; u Planejamento integral da infraestrutura considerando os limites ambientais, a pegada ecológica de cada tipo de solução, a melhoria das condições de vida

cepção de aprendizagem. Surge o de-

verificação de conflitos, com base

e parâmetros econômico-financeiros.

crescente, acesso à informação quase

minuição do desperdício;

46 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

3. SITUAÇÃO E PERSPECTIVAS DE MERCADO DA ENGENHARIA CIVIL NO BRASIL

manutenção da infraestrutura são mais

cursos de engenharia vem aumentando

importantes que a necessidade de novos

e o mesmo censo anteriormente men-

empreendimentos, haveria a natural ne-

cionado mostra que o número de vagas

Uma das maneiras mais eficazes de

cessidade de menos engenheiros civis por

de engenharia subiu entre 2000 e 2012,

se analisar as perspectivas da Enge-

habitante, caso que não ocorre no Brasil.

crescendo 384%, valor maior que os

nharia para validar seu currículo é com-

Portanto, a necessidade de formação dos

172% de aumento do total de vagas no

parar a situação do país perante outras

engenheiros em nosso país seria natural-

ensino superior no mesmo período. No

nações. A Figura 8 apresenta a propor-

mente diferente dos países desenvolvidos,

mesmo intervalo, o número de inscritos

ção de Profissionais de Engenharia e

não se aplicando as regras e escolhas

passou de 6,2% do total de postulantes

Técnicos em relação à população.

contidas em suas grades curriculares.

à universidade para 13,2%, enquanto

A situação apresentada indica que o

O Censo da Educação Superior, pro-

respectivamente a quantidade de vagas

posicionamento do país é muito inferior à

duzido pelo Instituto Nacional de Estu-

porcentuais para as engenharias passou

curva ajustada, mostrando uma deficiên-

dos e Pesquisas Educacionais (INEP) do

de 5,8% para 10,4%. Esses últimos da-

cia relativa a outras nações. Com a possí-

Ministério da Educação, mostra que dis-

dos indicam um aumento da atrativida-

vel correlação entre riqueza e quantidade

crepância apresentada vem lentamente

de da carreira entre 2000 e 2012.

de engenheiros, verifica-se que, para o

se corrigindo, pois, em 2000, havia 7,29

Em termos absolutos, o Brasil em

atingimento de um equilíbrio sustentável

engenheiros por 10.000 habitantes e,

2012 possuía 344.425 vagas de en-

da população, há a necessidade de au-

em 2012, essa razão passou para 13,48

genharia, com 224.087 ingressantes

mento do número desses profissionais.

(OIC, 2013). Com a recessão atual, seria

e 54.173 concluintes, sendo que esse

Essa constatação é agravada, pois a

interessante avaliar o efeito na relação

último valor indica a formação de 2,79

comparação é efetuada com países com

considerando os profissionais realmente

engenheiros para cada 10.000 habitan-

infraestrutura mais adequada que a bra-

ocupados com a engenharia.

tes. Comparado com os países desen-

sileira. Em países onde os processos de

Observa-se que a procura pelos

volvidos, como ao Coréia do Sul (19,16),

Fonte: OCED, apud OIC Engenharia Data, 2013

u Figura 8 Relação entre profissionais de engenharia e técnicos em relação à população em 2012

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 47

Espanha (10,04), Itália (8,36), Estados

ve uma significativa redução da atividade

com educação e administração públi-

Unidos (5,22), a quantidade de enge-

econômica, impactando diretamente na

ca. A produtividade de docentes tam-

nheiros formados no país é modesta.

construção civil. No seminário “Forma-

bém deve ser observada, sendo que o

Apesar da criação intensa de vagas

ção e Emprego de Engenheiros no Brasil:

World Bank indicou que, em 2013, para

desde o início dos anos 2000, já se evi-

Tendências Atuais”, em 2014, discutiu-

cada 100 professores dos cursos de

dencia a existência de evasão significati-

-se a necessidade de engenheiros no

engenharia, no Brasil publicou-se em

va nos cursos de engenharia. O Censo

país para vários cenários de crescimento

média 6 artigos, no Japão 28 e nos Es-

do Ensino Superior do INEP apresen-

econômico, e existiria uma probabilidade

tados Unidos 64. Para uma maior pre-

ta que, em 2012, a taxa de evasão era

significativa de excesso de engenheiros

cisão da questão da formação de en-

em torno de 25%, bastante alta quando

no mercado. Essa conclusão merece ser

genheiros, poderia ser realizada análise

comparada com os 2,5% dos cursos de

analisada com reservas. A porcentagem

complementar avaliando a interação da

medicina, cujo público é mais elitizado

de engenheiros na população, compara-

academia com a indústria e a comuni-

pela taxa elevada de candidatos por vaga

da com o perfil de outros países, mostra

dade técnica, verificando se a acade-

e a perspectiva de ganhos garantidos ao

que a aplicação de inovação, utilização

mia insere novos profissionais com as

longo da vida do profissional. A evasão

de tecnologia e desenvolvimento de pro-

características necessárias às diversas

é também muito grande em compara-

dutos é fundamental para a geração de

modalidades do setor produtivo.

ção com outros países. Dados do World

riqueza e mudança do perfil socioeconô-

Bank mostram que, em 2013, no Brasil

mico brasileiro.

4. CONSIDERAÇÕES E CONCLUSÕES

estavam matriculados 516.287 estudan-

Assim sendo, como já discutido

tes, enquanto no Japão haviam 483.120,

no evento logo acima mencionado,

Nos últimos quarenta anos, o

e nos Estados Unidos 749.295. No mes-

além da quantidade, a qualidade dos

currículo mínimo do curso de Enge-

mo ano concluíram no Brasil 41.112

engenheiros formados deve ser ob-

nharia Civil vem sofrendo mudanças

profissionais contra 90.048 no Japão e

servada. Sempre tomando o cuidado

significativas no foco, carga horá-

99.455 nos EUA, confirmando a evasão

com generalizações e sabendo-se da

ria e na base formativa, o que, em

e dificuldade de término do curso.

existência de exceções de excelência

parte, é natural pela evolução tec-

Esse valor de evasão pode ser, de

no país, tomando como base o ENADE

nológica e social. Porém, algumas

forma preliminar, gerado pelo desem-

(Exame Nacional de Desempenho de

considerações merecem ser apresenta-

penho inadequado em matemática do

Estudantes), verifica-se que as notas

das para uma análise da adequabilida-

ensino médico, demostrado pelo Pro-

dos alunos das universidades públicas

de dos currículos atuais. Nas décadas

grama Internacional de Avaliação de

concentram-se entre 4 e 5, enquanto

de 1960 e 1970, os cursos possuíam

Alunos de 2012 (PISA), da Organização

os das instituições privadas atingem

cargas horárias mais elevadas que as

para Cooperação e Desenvolvimento

em sua maioria notas 2 e 3. Em nome

atualmente adotadas.

Econômico (OCDE). Nesse estudo, o

da justiça de julgamento, deve ser res-

O Curso que eu fiz possuía em tor-

Brasil ocupa a 33a posição entre 38 pa-

saltado que existem excelentes institui-

no de 5.700 horas aulas totais, que é

íses com avaliação inferior à metade da

ções de ensino superior particulares no

em torno do dobro do currículo míni-

média, sendo que a maioria dos países

país. Nos últimos anos, o aumento da

mo atual, mas somente aulas a mais

têm maior relação entre a quantidade

oferta de novos cursos chegou à situa-

não formam um parâmetro compa-

de engenheiros e sua população.

ção onde mais de dois terços dos cur-

rativo. Deve-se avaliar se o que foi

Em termos de mercado de trabalho,

sos existentes estão em instituições pri-

retirado no tempo foi importante. O

no intervalo de tempo entre 2000 e 2012,

vadas. As provas em geral são simples

curso tinha caráter formativo com al-

o Brasil passou por período de retoma-

e básicas, com problemas às vezes

gumas características interessantes,

da econômica, sendo que a quantidade

dissociados da realidade do exercício

como a existência de dois anos bási-

de engenheiros, a grosso modo, do-

profissional. Em 2012, dos engenheiros

cos com disciplinas gerais, incluindo

brou no período, atingindo em torno de

atuando no país, apenas 6% dos enge-

matemática e física muito sedimenta-

40.000 profissionais. Após esse período,

nheiros possuíam mestrado ou douto-

das, e os cursos básicos de Desenho

a situação do país se deteriorou e hou-

rado, e desses, grande parte trabalhava

e Geometria, Mecânica dos Fluidos,

48 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Resistência dos Materiais, Iniciação aos

trabalho, o total de horas e de disciplinas

trabalho familiar,

Materiais de Construção, Mecânica dos

foram diminuindo ao longo do tempo e

informação e novas tecnologias. Os

Solos e Química. Formava-se um arca-

o curso se concentrando em edifica-

processos mentais e o comportamen-

bouço científico importante, estruturan-

ções e pequenas obras. Hoje se obser-

to social são diferentes, com algumas

do a formação tecnológica, deixando o

va que várias disciplinas como Concreto

novas potencialidades interessantes.

aluno preparado para o entendimento

Protendido, Pontes e Obras Hidráulicas

Qualquer discussão de currículo deve

das disciplinas profissionalizantes e

passaram a ser optativas e as disciplinas

ter simultaneamente consideradas as

suas complexidades, fornecendo tem-

formativas foram reduzidas. Os cursos

abordagens didático-pedagógicas que

po para o entendimento do mecanismo

profissionalizantes reduziram a carga te-

favoreçam a atenção e a empolgação

mental e do processo de engenharia

órica, concentrando-se em procedimen-

com o curso que se transformarão em

envolvido. Os cursos eram abrangen-

tos de cálculo e processos.

aprendizado. Também deve consi-

disponibilidade de

tes, mostrando a base de conheci-

Essa redução teve como consequ-

derar o treinamento para as tomadas

mento para a execução de edificações,

ência a diminuição da bagagem teórica,

de decisão contínuas da profissão e a

pontes, obras protendidas, portos e

com o consequente aumento da inse-

conscientização de sua importância e

demais obras de arte, que eram com-

gurança e diminuição da capacidade

responsabilidade numa atividade que

plementados pela execução de proje-

de inovação e criatividade. Apesar da

atua com o patrimônio e a segurança

tos com simulação de situações reais

melhoria significativa da pesquisa nas

das pessoas. Tarefas complexas numa

durante o curso. Além dessa formação

universidades, principalmente nas pú-

sociedade hoje com recursos financei-

com visão abrangente, o processo de

blicas, o foco na graduação às vezes

ros e humanos limitados

formação era completado nos estágios

diminui pela necessidade de produção

A discussão da grade curricular hoje

e durante a vida profissional, num pro-

docente. Esse fato e o aumento do nú-

é necessária para que o esforço gasto

cesso de treinamento contínuo que le-

mero de turmas, alunos e orientandos

na formação de uma categoria indis-

vava inicialmente a uma especialização

podem ser fatores que fragilizam ainda

pensável à sociedade atinja plenamente

dentro das diversas áreas do conheci-

mais a situação gerada pelas mudanças

seu potencial e capacidade de geração

mento da Engenharia Civil.

curriculares das últimas décadas. Sem

de benefícios. Também parece funda-

Entre essa época e os dias atuais, ti-

dúvida, a função primordial dos cursos é

mental a adaptação e o ajuste contínuo

vemos duas grandes crises econômicas

a formação de profissionais engenheiros

às mudanças tecnológicas e sociais

e hoje o país vivencia outra. Houve uma

civis que satisfaçam às necessidades

que se desenvolvem exponencialmente

diminuição brusca de investimentos e,

da sociedade, e uma discussão maior

e são indissociáveis da capacidade de

com isso, uma diminuição da necessida-

do assunto é urgente e necessária num

aprendizado. A criação de condições

de de serviços de engenharia e despres-

país carente de infraestrutura civil.

que favoreçam a inovação aplicada e a

tígio da profissão, com fuga de talentos.

O perfil dos alunos nas últimas dé-

criatividade deve ser decorrente da for-

Simultaneamente, com as restrições or-

cadas também mudou, seguindo as

mação integral dos novos profissionais,

çamentárias, pressão pelo aumento de

alterações socioculturais geradas pela

que são os fatores que geram valor no

universitários e limitação do campo de

concentração urbana, necessidade de

mundo atual.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ACEGEOGRAPHY – Population Density, em http://www.acegeography.com/population-issues.html, acessado em 02/02/2017. [2] CAPELATO, R.; MORELLI, C. – Mapa do Ensino Superior no Brasil 2015 – Sindicato das Mantenedoras de Ensino Superior – São Paulo: 2015. [3] CFM - CONSELHO FEDERAL DE MEDICINA - No Brasil, Número de Escolas Privadas de Medicina Cresce Duas Vezes mais Rápido que o de Cursos Públicos – acessado em 23 de julho de 2017, Brasília: 2015. [4] INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE – IPCC - Climate Change Fourth Assesment Report, Genebra: 2007. [5] INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE – IPCC - Climate Change Fifth Assesment Report, Genebra: 2014. [6] OLIVEIRA, V. F.; ALMEIDA, N. N.; CARVALHO, D. M.; PEREIRA, F. A. A. - Um Estudo sobre a Expansão da Formação em Engenharia no Brasil - Revista de Ensino de Engenharia da ABENGE, Brasília – DF: ABENGE, 2013, edição especial. [7] SALERNO, M. S.; LINS, L. M.; GOMES, L. A. V.; BOTTAN, T. - Tendências e Perspectivas da Engenharia no Brasil - OIC – Observatório da Inovação e Competitividade IAE/USP, São Paulo: 2014.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 49

u obras encontros emblemáticas e notícias | CURSOS

Inovação em estruturas com concreto de ultra-alto desempenho na América do Norte V.H. PERRY

G. A. PARSEKIAN

N. G. SHRIVE

V.iConsult Inc.

Universidade Federal de São Carlos

Universidade de Calgary – Canadá

no Canadá e nos Estados Unidos,

1. INTRODUÇÃO

comitê ACI 239 pro-

incluindo a descrição de alguns ca-

põe a definição para o

sos notáveis.

concreto de ultra-alto 2. BREVE HISTÓRIA

desempenho (CUAD) : “... é um material de cimento, um tipo de concreto que possui resistência a compressão mínima de 150 MPa, com requisítos mínimos de durabilidade, elasticidade, ductilidade e

Desde 1997, quando a primeira

u Figura 1 Primeira ponte em CUAD, construída em Sherbooke-Canadá (Perry, 2014)

ponte em CUAD foi construída em Sherbooke, noCanadá (Figura 1), várias utilizações desse material foram observadas em construções em todo o Canadá e nos Estados Uni-

tenacidade; fibras são geralmente incluídas para alcançar os requisi-

longitudinais ou cabos de protensão

dos. Os primeiros casos foram ele-

tos especificados”. Normalmente,

para resistir ao esforço de flexão.

mentos pré-moldados leves, como

esse material contém areia muito

No entanto, pontes já foram cons-

as coberturas para estação de trem

fina (< 400 mícrons), pó de quart-

truídas nas quais o CUAD resiste in-

em Calgary – Canadá (2004), ou

zo moido, cimento Portland, sílica

tegralmente ao cisalhamento, sem a

prefabricados de pontes para pe-

ativa e 2% de fibras (geralmente as

necessidade de estribos. No Cana-

destres, como a a de Calgary – Ca-

fibras de aço de 12 mm e diâmetro

dá, apesar de algumas vigas terem

nadá (2007). Esses dois casos fo-

de 0,2 mm). Devido à durabilidade e

sido projetadas exclusivamente com

ram ensaiados na Universidade de

propriedades de ductilidade desses

CUAD para construção de pontes

Calgary e são brevemente apresen-

materiais, a utilização do CUAD está

para pedestres, em todas as pontes

tados adiante.

aumentando em construções de in-

rodoviárias o CUAD foi utilizado ape-

A primeira ponte rodoviária, a

fraestrutura que exigem alta durabi-

nas nas ligações entre elementos

ponte do Condado de Wapello Mars

lidade com pouca manutenção.

pré-moldados. Nos EUA há pontes

Hill, foi concluída nos Estados Uni-

rodoviárias

utilizando

dos em 2006. O sistema estrutural

recente da utilização do CUAD está

CUAD para tabuleiros em laje ner-

da ponte usa várias vigas longitu-

disponível em Perry (2014) e é bre-

vurada em painéis pré-moldados,

dinais,

vemente resumida a seguir. Vários

vigas pré-moldadas e ligações.

como elementos únicos. A cons-

Uma visão geral sobre a história

construídas

totalmente

pré-fabricadas

casos de construção de pontes são

Neste artigo apresenta-se uma

trução dessa ponte e casos subse-

relatados. Todos contêm armaduras

breve história sobre o uso do CUAD

quentes foram facilitados e acelerados

50 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

pela pesquisa iniciada em 2001 pelo

usando ligações moldadas no local

US Federal HighWay Administration

com uso do CUAD, com um número

(FHWA).

crescente a cada ano, no Canadá e

Com o aumento da resistência à

nos EUA.

3. CASO 1: COBERTURAS DA ESTAÇÃO DE TREM A cobertura da estação em forma

de concha foi concebida como uma

compressão e à tração do concreto,

Mais recentemente lajes nervu-

série de cascas pré-moldadas de 20

aumenta também a resistência de

radas pré-moldadas com CUAD fo-

mm de espessura, cada uma apoia-

aderênia entre o concreto e a arma-

ram introduzidas na construção de

da em uma única coluna, também

dura. Isto reduz o comprimento de

tabuleiros de ponte. O primeiro caso

pré-moldada. O desafio do projeto

ancoragem da armadura. Assim, o

de tabuleiro totalmente executado

da casca foi balancear a espessu-

comprimento de traspasse é também

em CUAD, com painéis de laje ner-

ra mínima requerida para facilitar a

reduzido,

facilitando ligações entre

vurada pré-moldados, que também

injeção do material num molde de

dois elementos de concreto pré-

usam ligações moldadas no local

seção fina, tendo em vista que uma

-moldado. Outra aplicação recente

em CUAD, é a ponte do Condado

espessura menor implicariamenor

é o uso do CUAD para concretagem

de Wapello em Iowa – EUA (2011).

peso e menos consumo de material.

no local de ligações entre elementos

Uma lista de aplicações do CUAD

O protótipo em escala de um

pré-moldados de ponte. Este uso

na América do Norte é apresentada

painel único (Figura 2) foi testado

foi investigado pelo Ministério dos

nas Tabelas 1a e 1b, adaptadas da

na Universidade de Calgary para as

Transportes de Ontário (MTO), com

publicação FHWA-HRT-13-060. Ca-

cargas ponderadas determinadas. A

o primeiro caso construído em Rainy

sos na Europa e Austrália também

cobertura resistiu a carga de neve

Lake – Canadá (2006). Desde então,

são

máxima e de transporte das pe-

mais de 70 pontes foram concluídas

mas não estão listados aqui.

apresentados

na referência,

ças sem dano. Ensaios dinâmicos

u Tabela 1a – Lista de aplicações do CUAD na América do Norte (publicação nº FHWA-HRT-13-060) Estados Unidos da América Mars Hill Bridge, Wapello County, IA

2006

Três vigas T de 45” de altura

Route 624 over Cat Point Creek, Richmond County, VA

2008

Cinco vigas T de 45” de altura

Jakway Park Bridge, Buchanan County, IA

2008

Três vigas PI de 33” de altura

State Route 31 over Canandaigua Outlet, Lyons, NY

2009

Ligações entre tabuleiros em painéis T

State Route 23 over Otego Creek, Oneonta, NY

2009

Ligações entre tabuleiros pré-moldados

Little Cedar Creek, Wapello County, IA

2011

Catorze lajes nervuradas pré-moldadas de 8” de altura

Fingerboard Road Bridge over Staten Island Expressway, NY

2012

Ligações entre tabuleiros em painéis T

State Route 248 over Bennett Creek, NY

2011

Ligações entre tabuleiros em painéis T

U.S. Route 30 over Burnt River and UPRR bridge, Oregon

2011

Ligações de conectores de cisalhamento e ligação entre painéis longitudinais

U.S. Route 6 over Keg Creek, Pottawatomie County, IA

2011

Ligações longitudinais e transversais entre vigas

Ramapo River Bridge, Sloatsburg, NY

2011

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada

State Route 31 over Putnam Brook near Weedsport, NY

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada

State Route 42 Bridges (2) near Lexington, NY

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada e conectores de cisalhamento

I-690 Bridges (2) over Peat Street near Syracuse, NY

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada

I-690 Bridges (2) over Crouse Avenue near Syracuse, NY

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada

I-481 Bridge over Kirkville Road near Syracuse, NY

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada

Windham Bridge over BNSF Railroad on U.S. Route 87

2012

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada e conectores de cisalhamento para vigas

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 51

u Tabela 1b – Lista de aplicações do CUAD na América do Norte (publicação nº FHWA-HRT-13-060) Canadá Sherbrooke Pedestrian Overpass, Quebec

1997

Treliça espacial protendida e pré-moldada

Highway 11 over CN Railway at Rainy Lake, Ontario

2006

Ligações entre tabuleiros pré-moldados em laje nervurada e conectores de cisalhamento

Glenmore/Legsby Pedestrian Bridge, Calgary

2007

Viga pré-moldada protendida em seção T

Highway 11/17, Sunshine Creek, Ontario

2007

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Highway 17, Hawk Lake, Ontario

2008

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Sanderling Drive Pedestrian Overpass, Calgary

2008

Viga pré-moldada em seção T

Highway 105 over Buller Creek, Ontario

2009

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Highway 71 over Log River, Ontario

2009

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Route 17 over Eagle River, Ontario

2010

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

La Vallee River Bridge, Ontario

2010

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Highway 105 over Wabigoon River, Ontario

2010

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Highway 105 over the Chukuni River, Ontario

2010

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Highway 17, Ontario

2010

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Mathers Creek Bridge on Highway 71, Ontario

2010

Ligações laterais entre vigas

Noden Causeway on Highway 11, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas

Highway 17 over Current River, Ontario

2011

Ligação de calçada e peitoril pré-modado

Mackenzie River Bridges (2) on Highway 11/17, Ontario

2011

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Wabigoon River Bridge on Highway 605, Ontario

2011

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Whiteman Creek Bridge on Highway 24, Ontario

2011

Conectores de cisalhamento e ligações longitudinais e transversais entre painéis pré-moldados. Ligações entre estacas H e apoios laterais pré-moldados

Shashawanda Creek Bridge, Ontario

2011

Conectores de cisalhamento e ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Hodder Ave Overpass over Highway 11/17, Ontario

2012

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Hawkeye Creek Bridge on Highway 589, Ontario

2012

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Hawkeye Creek Tributary Bridge on Highway 589, Ontario

2012

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Black River Bridge on Highway 17, Ontario

2012

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Beaver Creek Bridge on Highway 594, Ontario

2012

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Middle Lake Bridge on Highway 17A, Ontario

2012

Ligação de calçada e peitoril pré-modado e lajes

Jackpine River Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Bug River Bridge on Highway 105, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Beaver Creek Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Sturgeon River Bridge on Highway 11, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Blackwater River Bridge on Highway 11, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Nugget Creek Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Little Wabigoon Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Melgund Creek Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

McCauley Creek Bridge on Highway 11, Ontario

2013

Ligações laterais entre vigas e da ligação de calçada e peitoril pré-modado

Little Pic River Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Jackfish River Bridge on Highway 17, Ontario

2013

Conectores de cisalhamento e as ligações de painéis

Westminster Drive, Ontario

2014

Ligações longitudinais para conectar os módulos de superestrutura

52 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Tabela 2 – Propriedades dos materiais Resultado Fibra de aço

Propriedade

u Figura 2 Protótipo da cobertura em escala real (Adeeb et al., 2005)

Concreto de ultra-alto desempenho – após tratamento térmico

Resultado

Porcentagem por volume, %

2,0

Diâmetro, mm

0,2

Comprimento nominal, mm

Resistência à tração, MPa

2.500

Módulo de elasticidade, MPa

205.000 #1: 222 ± 6

Resistência à compressão MPa

#2: 233 ± 5 #3: 234 ± 6

foram realizados para determinar a

Resistência à tração na primeira fissure – MPa

frequência de vibração natural, que

Densidade kN/m

resultou em valores menores previs-

Resistência à tração N/mm

3 2

30 to 50

tos por um estudo anterior em elementos finitos. Uma visão geral da

vel foram utilizadas como armadura

ponte na situação de serviço, com

cobertura da estação finalizada é

passiva redundante, reforçando o

carga variando entre 5 e 20% da

mostrada na Figura 3.

CUAD. Três seções de ponte foram

carga de fissuração. Na sequência,

construídas e testadas estatica e di-

outra série de um milhão de ciclos

4. CASO 2: PONTE PARA PEDESTRES

namicamente (fadiga) na Universida-

de carga foi realizada, com valores

de de Calgary (Figura 4). Uma das

variando entre 20 a 78% da carga

Uma viga pré-moldada de 33,6m

três seções foi construída sem qual-

de fissuração. Após esse dois mi-

em seção T para uma ponte para

quer reforço além das fibras. Todos

lhões de ciclos, nenhum crescimen-

pedestres foi construída em Calgary

os exemplares tiveram bom desem-

to na abertura de fissura foi medi-

em 2007. A ponte estende-se atra-

penho nos ensaios, apresentando

do. Um terceiro milhão de ciclo de

vés de 8 pistas de tráfego. A viga

o resultado intrigante da rigidez no

carga entre 30 e 128% da carga

tem 1,1 m de altura no meio do vão

exemplar sem qualquer barra de ar-

com tabuleiro de 3,6 m de largura e

madura ser maior do que a dos ou-

pesa cerca de 100 toneladas. Barras

tros exemplares ensaiados. Os des-

de fibra de vidro e de aço inoxidá-

locamentos medidos na seção sem barra de armadura foram cerca de 25% dos medidos nas seções com armaduras. A hipótese é que a presença de armadura pode ter alterado a orientação das fibras, reduzindo a rigidez na direção ensaiada. A Tabela 2 indica algumas características do CAUD utilizado nessa ponte. A seção sem armadura foi ensaiada a 3 milhões de ciclos de carregamento

descarregamen-

to. Inicialmente a peça foi carrega-

u Figura 3 Cobertura da estação após conclusão (Adeeb et al., 2005)

da até fissurar e submetida a um milhão de ciclos de carga na faixa de carregamento esperado para a

u Figura 4 Seção da ponte sendo ensaiada (Parsekian et al., 2008)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 53

rodovia. Os detalhes do projeto são descritos em Endicott (2007). O sistema estrutural é composto de várias vigas longitudinais pré-fabricadas de 33,5 m de comprimento, executadas em CUAD, posicionadas lado a lado, com capa de concreto moldada no local for-

u Figura 5 Ponte para pedestre concluída (Parsekian et al., 2008)

mando o tabuleiro. As vigas foram protendidas com cabos de relaxação baixa. As únicas armaduras

u Figura 7 Casca pré-fabricada em CUAD como molde incorporado dos pilares (Murray et al., 2016)

passivas presentes são barras U de fissuração, levou a um pequeno

distribuídas ao longo do topo da

incorporadas, posteriormente pre-

incremento na abertura de fissura,

viga para a ligação com o tabuleiro

enchidas com concreto de alto de-

com uma redução de rigidez de 35%

moldado no local. Nenhum estribo

sempenho. A casca externa apro-

em relação à rigidez não fissurada.

de cisalhamento ou outro reforço

veita a baixa porosidade do CUAD,

Esses valores indicam bom compor-

passivo foi necessário. A Figura 6

a textura regular de superfície e sua

tamento do material contra fadiga,

mostra uma viga pré-fabricada an-

impermeabilidade para criar uma

especialmente com cargas menores

tes de seu posicionamento ao lado

camada protetora e estética para

que a de fissuração.

de outras vigas. Devido ao uso do

o concreto interno, melhoraran-

A viga pré-fabricada real foi também

concreto de ultra-alta resistência, a

do a estética e a durabilidade das

testada para cargas de serviço concên-

altura da seção I da viga foi redu-

colunas. Para manter a aparência

tricas e excêntricas antes de ser insta-

zida para aproximadamente 1,4m,

do tabuleiro como uma laje plana,

lada sobre a avenida. A Figura 5 mostra

com espessuras da alma e flanges

a viga conectando as três colunas

uma foto da ponte concluída.

variando entre 7 a 14 cm. Vigas em

centrais, que também sustentam

escala real foram também ensaiadas

as vigas longitunais da ponte, tinha

5. CASO 3: PONTE MARS HILL – PRIMEIRO CASO RODOVIÁRIO NOS EUA

na Iowa State University antes da

a altura limitado em projeto. Esse

construção.

elemento foi resolvido usando a alta

Essa ponte rural, concluída em 2005, é a primeira aplicação em

resistência à compressão do CUAD

6. CASO 4: PASSAGEM SUBTERRÂNEA AVE HODDER – ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS E LIGAÇÕES MOLDADAS NO LOCAL

em uma seção protendida T invertida (Figura 8). As ligações entre

Essa ponte longa de 67m foi também projetada com vigas pré-moldadas em concreto de ultra-alto desempenho, em dois vãos de 33,5m, com um apoio central, e foi concluída em 2013. O sistema aproveita de algumas propriedades

u Figura 6 Viga de CUAD pré-fabricado durante operação de posicionamento (Endicott, 2007)

do CUAD no projeto de vários elementos pré-moldados. Para construir as colunas centrais, cascas de CUAD pré-fabricado (Figura 7) foram concebidas como fôrmas

54 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Figura 8 Viga T invertida protendida e pré-moldada em CUAD (Perry, 2013)

u Figura 9 Ligação de continuidade sobre apoio central (Murray et al., 2016)

u Figura 10 Parte central da ponte finalizada (Murray et al., 2016)

mente permitindo maiores vãos de

testes de 2012 (Perry, 2014). Não

pontes. O tabuleiro pré-moldado

foi observado nenhum sinal de fis-

em CUAD é projetado como a su-

suras, vazamentos, eflorescência,

os elementos pré-moldados tiram

perfície de rolamento real, criando

lixiviação ou manchas por corrosão.

proveito do fato de que o CUAD

uma plataforma de ponte muito du-

permite reduzido comprimento de

rável e de longa vida útil, com bai-

8. CONCLUSÃO

traspasse de armaduras

e, con-

xa manutenção. Uma das primeiras

O concreto de ultra-alto de-

reduzido com-

aplicações deste CUAD é a ponte

sempenho é um material com mais

primento da ligação, sendo feitas

do Condado de Wapello, em Iowa,

de 150 MPa de resistência à com-

com a concretagem no local utilizan-

EUA. O sistema estrutural con-

pressão e boa resistência à tração,

do CUAD. Essas ligações incluíam

siste de várias vigas longitudinais

permitindo seu uso em elementos

a continuidade ao longo do apoio

posicionadas lado a lado, com os

delgados e leves, a maioria deles

central (Figura 9), chaves de cisa-

tabuleiros de laje nervurada posi-

pré-moldados

lhamento conectando as vigas late-

cionados acima desses elementos

Sua alta resistência leva a um me-

ralmente e vários outros elementos,

pré-moldados. As ligações entre o

nor comprimento de traspasse de

como a calçada e parapeito. Figura

tabuleiro e as vigas de apoio são

armadura, possiblitando o uso do

10 é uma fotografia mostrando o ele-

feitas por meio de nichos de cisa-

material para concretagem no local

mento central da ponte finalizado.

lhamento, posicionados no tabulei-

de ligações, com a vantagem de

sequentemente,

e/ou

protendidos.

ro pré-moldado, que são concreta-

7. CASO 5: PONTE WAPELLO EM IOWA – TABULEIRO PRÉ-MOLDADO EM LAJE NERVURADA

dos no local com o CUAD após a

Recentemente, foi introduzido

moldado no local, semelhante ao

no sistema construtivo de pontes o

apresentado na Figura 9. Ensaio

uso de CUAD em lajes nervuradas

experimental foi realizado na Iowa

pré-moldadas, formando o tabu-

State University antes da conclusão

leiro. De acordo com o relatório de

da construção em 2011. A ponte

FHWA-HRT-13-032, esse tipo de

posteriormente foi inspeccionada

elemento pode reduzir o peso do

várias vezes. A Figura 11 mostra

tabuleiro entre 30 a 40%, reduzin-

fotografias da ponte real e do en-

do cargas de fundação e potencial-

saio de penetração de água em

montagem. As ligações de painel para painel sobre o apoio central também são executadas em CUAD

u Figura 11 Tabuleiro em laje nervurada pré-moldada em CUAD do Condado de Wapello, com teste de penetração de água (Perry, 2014)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 55

reduzir o comprimento da ligação.

tenção. Neste trabalho foram mos-

incorporado para pilar de ponte,

Sua baixa porosidade e permeabi-

trados alguns casos recentes de

que serve como camada protetora

lidade aumenta a sua durabilidade,

aplicações inovadoras do material,

e estética, tabuleiros pré-moldados

tornando seu uso apropriado em

incluindo: elementos prefabricados

de pontes em laje nervurada e vários

estruturas que exigem longa durabi-

leves, vários casos de vigas de pon-

tipos de ligações com concretagem

lidade e vida útil, com baixa manu-

te, casca pré-moldada como molde

no local.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ACI 239 Committee in Ultra-High Performance Concrete, “Minutes of Committee Meeting, October 2012”, ACI Conference, Toronto, Ontario, Canada. [2] Adeeb, S.M., Scholefield, B.W.J., Brown, T.G., Shrive, N.G., Kroman, J., Perry, V.H., and Tadros, G. 2005. Modelling, Testing, and Construction of the First Ductal® Canopy in the World. Canadian Journal of Civil Engineering, Canada, V.32, n 6, December, 2005, p 1152-1165. [3] Endicott, W.A. A whole new cast. ASPIRE, Summer 2007, p 26-34. [4] Murray, P.; Rajlic, B.; Burak, R. Hodder Avenue Underpass – Innovative use of Ultra-High Performance Concrete for Rapid Bridge Construction. Hatch presentation. 2016. [5] Parsekian, G. A.; Shrive, N.G. ; Brown, T.G. ; Seibert, P. J. ; Perry, V. ; Boucher, A. Innovative ultra-high performance concrete structures. In: International FIB Symposium, 2008, Amsterdam. Proceedings do the International FIB Symposium 2008. Londres: Taylor & Francis Group, 2008. v. 1. p. 325-330. [6] Perry, V. Hodder Avenue Underpass. Canadian Civil Engineer. 2013. [7] Perry, V.H. 2014. AN EIGHT YEAR REVIEW OF FIELD-CAST UHPC CONNECTIONS FOR PRECAST CONCRETE BRIDGE ELEMENTS & ABC. 9th International Conference on Short and Medium Span Bridges. Calgary, Alberta, Canada, July 15-18, 2014 [8] Publication No. FHWA-HIF-13-032, Washington, DC, USA, June 2013. “Design Guide for Precast UHPC Waffle Deck Panel System, including Connections”. [9] Publication No. FHWA-HRT-13-060, Washington, DC, USA, June 2013. “Ultra-High Performance Concrete: A State-of-the-Art Report for the Bridge Community”.

56 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u estruturas encontros eem notícias detalhes | CURSOS

A utilização de UHPC em obras no Brasil RODRIGO MENEGAZ MULLER – M.Sc.– Head of Ductal® Latina América

PAULO KOELLE – Diretor

LafargeHolcim

CLAUDIO NASCIMENTO ALMEIDA – Gestor de Desenvolvimento Stone Pré-fabricados

te superiores aos convencionais,

genharia Civil (AFGC/SETRA), em

Concretos

apresentam outras características

2002, foi a primeira a definir este

de Ultra-Alto Desempenho

importantíssimas para os projetos

tipo de material como um material

(UHPC/CUAD) ou Concre-

atuais, como: elevada durabilidade,

cimentício com resistências à com-

ductilidade e sustentabilidade.

pressão acima de 150 MPa (chegan-

1. INTRODUÇÃO

utilização

tos de Ultra-Alto Desempenho Reforçado com Fibras (UHPFRC) começam a

Sua utilização remonta ao desenvol-

do a resistências acima de 250MPa).

se destacar mundialmente, através de

vimento tecnológico pelo qual passa-

A adição de fibras metálicas garante

suas utilizações em diversas obras de

ram os materiais de construção no final

seu comportamento dúctil quando

construção civil, ganhando destaque as

do século 20. E algumas empresas de-

tracionado e pode dispensar a ne-

utilizações na Europa (principalmente

senvolveram comercialmente esse ma-

cessidade de armadura passiva. O

França, Alemanha e Suíça), no Japão e

terial para o mercado consumidor. Um

UHPC pode também conter fibras

nos Estados Unidos.

exemplo é o Ductal®, desenvolvido e

poliméricas. Atualmente,

encontra-se

O UHPC (ou UHPFRC) é um

patenteado pela cimenteira LafargeHol-

material inovador e que oferece

cim e comercializado globalmente com

mercado fórmulas disponíveis co-

novas oportunidades de utilização

esta marca, inclusive no Brasil.

mercialmente com resistências à compressão superiores a 200 MPa

do concreto dentro das obras de além de possuírem resistências à

Resistência à compressão (MPa)

compressão e à flexão extremamen-

2. CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS E DURABILIDADE

e resistência à tração acima de

A Associação Francesa de En-

me mostrado na Figura 1.

35MPa (www.ductal.com), confor-

Resistência à tração (MPa)

construção civil. Esses concretos,

Deslocamento em micrômetros

u Figura 1 Resistência à compressão e à tração do UHPC Ductal® (www.ductal.com)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 57

Podem-se encontrar comercialmente diferentes formulações de UHPC, nas quais, além da variação

u Tabela 1 – Classes de resistência à compressão e à flexão, e densidade (www.ductal.com)

do comportamento mecânico, tam-

Resistência à compressão – MPa

bém se pode variar o tipo de fibra utilizada. O uso de diferentes tipos de fibras depende da utilização final

Fibras poliméricas

Fibras metálicas

Fibras de polipropileno

120 – 140

150 – 200

120 – 180

Resistência à flexão – MPa

do produto, seja arquitetônico (onde as peças de UHPC ficam expostas

Fibras poliméricas

Fibras metálicas

Fibras de polipropileno

às intempéries e esteticamente não

10 – 20

15 – 30

10 – 20

Densidade – kg/m³

devem apresentar manchas superficiais devido à corrosão), seja es-

Fibras poliméricas

Fibras metálicas

Fibras de polipropileno

trutural. Os tipos de fibras mais co-

2350

2500

2350 – 2500

mumente utilizadas são: microfibras metálicas e microfibras poliméricas

um terceiro de estrutura metálica

sempenho é extremamente superior

(ou orgânicas). Outro tipo de fibra

e o quarto de UHPC.

Observa-se

quando expostos a diferentes tipos

utilizada são as de polipropileno,

visualmente a diferença de esbeltez

de agressões, sejam elas: ação de

que visam a redução de fissuras de

entre as estruturas e de peso por

gelo e degelo, carbonatação, ata-

retração e a proteção ao fogo. Na

metro linear.

ques químicos, abrasão, ação de

Tabela 1, apresentam-se as classes

A diferença existente entre a viga

de resistência à compressão e à fle-

de concreto armado e da viga de

A ação de íons cloretos pode cau-

xão versus o tipo de fibra utilizada.

íons cloretos entre outros.

UHPC chega a mais de 70% de seu

sar diversas consequências às estru-

Devido às elevadas resistências

peso por metro linear. Quando com-

turas de concreto. Nesse sentido, a

dos UHPC, eles possuem um ex-

parado a uma estrutura de metálica,

baixa relação água/cimento utilizada

celente potencial para a mudança

o UHPC possui 20% a mais de peso

nos UHPC, aliado a estudo granulo-

de paradigmas de uso do concre-

por metro linear.

métrico adequado e de empacota-

to, como na confecção de elemen-

Quanto se trata da durabilida-

mento dos grãos, conferem a esses

tos extremamente esbeltos quando

de oferecida pelos UHPC, seu de-

uma baixíssima permeabilidade e a

comparados à utilização de concretos convencionais. Entretanto, novas diretrizes de projeto fazem-se necessárias, não apenas levando em conta seu potencial de redução de espessura e peso das estruturas, mas também sua elevada durabilidade. Alguns autores colocam os UHPC entre o concreto convencional e o aço, onde se deve repensar as formas e metodologias de cálculo. Uma forma de expressar as diferenças de esbeltez e peso que podem ser obtidas apresenta-se na Figura 2, para um mesmo carregamento, quatro perfis estruturais, sendo um de concreto convencio-

u Figura 2 Comparação de elementos estruturais – peso (kg)/metro linear

nal, outro de concreto protendido, 58 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

congelamento e descongelamento, e choque de ondas do mar. Após 15 anos de exposição e mais de 1.500 ciclos de congelamento e descongelamento, 10.500 ciclos de saturação e secagem, não houve evidência de deterioração ou degradação de propriedades mecânicas. A profundidade de penetração de cloretos foi muito menor que a observada para concretos convencionais ou de alto desempenho típicos no mesmo ambiente. Também não foram observadas corrosões nas barras de aço em barras de UHPC com 10 mm de

u Figura 3 Comparação entre a porosidade e diâmetro dos poros em concretos UHPC (Ductal), HPR (concreto de alta performance) e OC (concretos convencionais (www.ductal.com)

cobrimento. A Figura 5 mostra prismas de UHPC submetidos ao teste e o local do experimento.

formação de poros não conectados,

mente superior quando comparado

com 80% destes abaixo de 2 µm de

com dois concretos, um de 60 MPa

diâmetro, frente aos concretos con-

e outro de 25 MPa (Figura 4).

3. APLICAÇÕES ARQUITETÔNICAS Devido aos resultados apresentados

anteriormente,

UHPCs

vencionais, onde os poros são tidos

Conforme o relatório da FHWA-

estão sendo amplamente utilizados

como conectados e com 80% destes

-HRT-13-060, três series de UHPC

para criações arquitetônicas e de

sendo superiores a 200 µm de diâme-

foram colocadas em um local de ex-

design diferenciado, pois propiciam

tro, conforme mostrado na Figura 3.

posição marinha na Ilha Treat/EUA.

uma grande liberdade de criação

O desempenho do UHPC à pe-

As condições de exposição incluíam:

para os arquitetos e designers.

netração de íons cloretos é nitida-

variação da maré (6 m), ciclos de

O material permite reproduzir texturas com precisão, devido a granulometria utilizada, e podendo ser pigmentado, dando liberdade para as diversas criações, mantendo seu aspecto mineral e suas performances. Alguns exemplos de aplicações são: u Painéis de fachada; u Brises; u Marquises u Fachadas perfuradas; u Coberturas leves; u Cobogós.

Na Figura 6, apresentam-se al-

u Figura 4 Comparação entre o UHPC Ductal® e dois tipos de concreto convencionais B60 (60 MPa) e B25 (25 MPa) (www.ductal.com)

gumas obras de renome mundial realizadas com a utilização do UHPC (www.ductal.com). Além de novas formas, curvas e CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 59

esbeltez proporcionada às criações arquitetônicas, outro nicho bastante difundido de utilização são os mobiliários, tanto urbanos quanto residenciais. Pois, a utilização do UHPC proporciona a criação de elementos extremamente delgados e a possibilidade da realização de estruturas antes não concebíveis com os concretos

convencionais.

Podem-se

observar alguns elementos realizados com o UHPC na Figura 7.

u Figura 5 Local dos testes na Ilha Treat e os prismas de UHPC (www.ductal.com)

4. APLICAÇÕES ESTRUTURAIS Dadas às suas características e

trução de pontes. Até o momento

utilizado principalmente a marca co-

seu desempenho, o UHPC pode ser

já foram recuperadas mais de 200

mercial Ductal® pela Stone Pré-Fa-

utilizado em uma diversa gama de

pontes utilizando a tecnologia do

bricados Arquitetônicos, atualmente

aplicações estruturais, como:

UHPC. A Figura 8 apresenta a re-

a única empresa licenciada na Amé-

u Pontes e viadutos;

cuperação de duas pontes nos EUA

rica Latina pela LafargeHolcim, de-

u Barragens;

utilizando o UHPC.

tentora mundial da patente Ductal®.

u Torres eólicas; u Túneis;

5. OBRAS REALIZADAS NO BRASIL

u Pré moldados.

Atualmente, no Brasil, iniciou-se a

u Reforço de estruturas;

Em termos de construção, os ele-

utilização de concretos UHPC, sendo

5.1 Ministério das Relações Exteriores No ano de 2016 foi realizada a

mentos pré-moldados permitem que a montagem na obra seja mais simples em relação à construção tradicional, além de exigir menores equipamentos para a sua execução, devido às suas estruturas leves, com redução de volume de concreto empregado. Um dos exemplos de grande utilização em obras de infraestrutura do MuCEM – Museu das Civilizações Mediterrâneas (Marselha/França) – Arq. Rudy Ricciotti

UHPC vem dos EUA. A utilização para a execução de pontes remonta ao final dos anos 90. Com o objetivo de recuperar as suas pontes - segundo relatos da FHWA (Federal Highway Administration) mais de 30% das pontes norte-americanas apresentam problemas estruturais e necessitam

Hotel Residencial Nakara – França

de manutenção - e visando aumentar sua vida útil para mais de 100 anos, os EUA lançaram um grande programa de reabilitação e recons-

Estádio Jean Bouin França – Arq. Rudy Ricciotti

u Figura 6 Exemplos de aplicações arquitetônicas (www.ductal.com)

60 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

redução de aproximadamente 1/3 do peso, caso o painel fosse realizado em concretos convencionais, ou seja, proporcionou uma redução de aproximadamente 7 toneladas. Devido a essa redução, não foi necessário reforço estrutural da fachada. Bancos em New York, EUA

Além da redução de peso na es-

Parada de ônibus nos EUA

trutura, sua montagem foi facilitada com uso de equipamentos mais leves e convencionais para a execução da obra, ponto importante devido à localização da obra. A Figura 9 mostra algumas fotos da fachada do escritório do Ministério das Relações Exteriores.

Escada Zaha Hadid

5.2 Casa Japão

u Figura 7 Utilização de UHPC em mobiliários (www.ductal.com)

No ano de 2017, como parte de uma iniciativa do governo japonês, foi inaugurada a Casa Japão em um

primeira obra no Brasil com a utilização

de um elemento arquitetônico va-

dos principais endereços do Brasil,

do UHPC com a tecnologia Ductal®.

zado, com aproximadamente 40%

a Avenida Paulista, em São Paulo.

O projeto idealizado pelo Escritório de

de vazios, e composto por 8 placas

O projeto é assinado pelo arquite-

Arquitetura FGMF, dos arquitetos Lou-

medindo cada uma 2,5 metros de

to japonês Kengo Kuma, responsá-

renço Gimenez, Fernando Forte e Ro-

comprimento por 4,5 metros de al-

vel também pelo projeto do estádio

drigo Marcondez Ferraz. Os arquitetos

tura, com espessura média de 3 cm.

olímpico do Japão, e pelo escritó-

necessitavam compor a fachada do

O resultado foi um painel arquite-

rio de Arquitetura FGMF. O painel

prédio, que não poderia receber carre-

tônico de fachada de 10 metros de

arquitetônico da fachada foi conce-

gamentos excessivos, pois se tratava

comprimento por 9 metros de altura,

bido em elemento vazado, com 50%

de uma revitalização do edifício.

ou seja, 90 m².

de vazios, possibilitando destaque

O UHPC proporcionou a criação

solução

proporcionou

uma

a casa no intenso ambiente urbano que está inserida. O painel de 116 m² foi composto por 220 placas sobrepostas, cada placa medindo 0,70 metros por 0,80 metros, com espessura média de 2 cm. A utilização do UHPC foi a escolhida por proporcionar a execução do design desenvolvido pelos arquitetos, antes apenas proporcionado

Ponte Gen. Pulaski Skyway – Nova Jersey

Ponte do Rio Nipigon – Ontário

u Figura 8 Exemplos de algumas obras de pontes realizadas com UHPC (www.ductal.com)

com uso de placas de aço cortadas a lazer. Além disso, o UHPC utilizado para a execução foi desenvolvido na cor branca, sem a utilização de pigmentos ou pinturas externas. CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 61

Os arquitetos solicitaram que o painel, além de possuir uma durabilidade às intempéries, também proporcionasse a sensação de um elemento rígido, porém delicado. O UHPC escolhido para esta execução foi o Ductal® Branco com fibras polimérica, com 120 MPa de resistência à compressão. As fibras poliméricas foram utilizadas com o intuito de evitar a formação de corrosão nas fibras que ficam em contato com a superfície e, por consequência, pudessem manchar os painéis.

6. COMENTÁRIOS FINAIS A

utilização

concretos

ultra-alto desempenho já é uma realidade na indústria da construção civil brasileira e deve-se passar a analisar sua utilização com outros olhos. Com

u Figura 9 Ministério das Relações Exteriores (São Paulo)

a inovação constante por que passa o mercado, onde a redução de cus-

mais na elaboração de normas técni-

materiais quanto do dimensionamen-

tos globais de um empreendimento é

cas nacionais para acelerar o desen-

to de estruturas, centros de análise e

cada vez mais importante, o UHPC co-

volvimento e a utilização do UHPC,

comprovação da eficácia de sua utili-

meça a ganhar um mercado anterior-

criando no meio acadêmico, técnico

zação, como já é realizado em diver-

mente intransponível devido ao custo

e profissional, tanto da tecnologia dos

sos países mundialmente.

inicial do produto, pois a comercialização e a fabricação em escala nacional começam a ser uma realidade. Ligado a esses, outros itens relevantes que irão facilitar a introdução do UHPC em nosso mercado são os de sustentabilidade e durabilidade das estruturas, vistos anteriormente não como valores, mas sim medidos como custos, que passam a compor uma análise fundamental dentro da engenharia das construções. Ainda devemos nos aprofundar

u Figura 10 Casa Japão (São Paulo)

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] AFGC/SETRA – Association Française de Génie Civil (Associação Francesa de Engenharia Civil) e Service d´etudes techniques. [2] FHWA-HRT-13-060 - Ultra-High Performance Concrete: A State-of-the-Art Report for the Bridge Community – EUA, 2013. [3] ____www.ductal.com.

62 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u estruturas em detalhes

Práticas para qualificação de macrofibra no concreto ROBERTO DAKUZAKU

DENER ALTHEMAN

ADRIANA FALCOCHIO RIVERA

Leonardi Construção Industrializada

S. Takashima Consultoria e Assessoria

concreto pré-moldado para o revesti-

tituirá, no término da concretagem, em

emprego de concreto refor-

mento de túnel escavado por máquina

uma peça única com mais de 500m de

çado com fibras (CRF) vem

tuneladora (TBM) nas obras de metrô

comprimento médio.

tendo avanços significativos

da Linha 5 Lilás do Metrô de São Paulo

No revestimento de túneis do Porto

na engenharia nacional. Com isso, torna-

e da Linha 4 Sul do Metrô do Rio de Ja-

Maravilha, o concreto reforçado com

-se necessário avançar nas práticas de

neiro e, mais recentemente, está sendo

macrofibra polimérica substituiu as ar-

seu desenvolvimento e controle para di-

aplicado na concretagem do túnel de

maduras no concreto moldado do re-

versas aplicações. Além da trivial aplica-

blindagem do acelerador de partícula

vestimento secundário e as fibras metá-

ção em pisos, há maior demanda para

do Projeto Sirius do Centro Nacional de

licas no concreto projetado aplicado no

aplicações no sistema de paredes de

Pesquisa em Energia e Materiais do Mi-

revestimento primário (Figuras 1 e 2).

concreto, revestimentos de túneis (como

nistério de Ciência, Tecnologia, Inova-

Na fabricação dos segmentos de

revestimento primário projetado e revesti-

ções e Comunicações (CNPEM-MCT),

concreto pré-moldados armados para

mento secundário moldado) e elementos

em Campinas, interior de São Paulo.

revestimento dos túneis do metrô, a

1. INTRODUÇÃO

estruturais de maior volumetria, como pi-

Esta obra, executada pela Racional

finalidade de reforçar o concreto foi

sos especiais e paredes e lajes espessas.

Engenharia, conta com túnel de blin-

de minimizar a quebra de cantos das

O CRF com função estrutural foi

dagem sobre piso monolítico de 0,90

peças, durante o manuseio na fabrica-

executado em trechos dos túneis ro-

m de espessura de concreto armado

ção, e a fissuração em trechos curvos,

doviários das obras de revitalização da

reforçado com fibras, sendo suas pa-

durante a colocação dos segmentos

Área de Especial Interesse Urbanístico

redes e coberturas espessas também

pela tuneladora.

(AEIU) da Região Portuária da Cidade

em CRF, com espessura variável entre

No túnel de blindagem do acelerador

do Rio de Janeiro (Porto Maravilha),

0,80 m e 1,50 m. O túnel será constru-

de partícula do Projeto Sirius, o uso da

usado na fabricação de segmentos de

ído sem juntas de dilatação e se cons-

u Figuras 1 e 2 Concretagem de revestimento secundário de túnel com traço de concreto bombeável reforçado com macrofibra polimérica em obra do Porto Maravilha.

u Figura 3 Piso especial do Projeto Sirius – CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) / Racional

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 63

macrofibra polimérica foi para minimizar

análise dos boletins técnicos de cada

prego em substituição ao emprego das

a fissuração por retração do concreto

produto e fabricante. São avaliadas

fibras metálicas e das armaduras, nos

aplicado nas concretagens do piso es-

comparativamente as características e

casos em que a fibra tem função es-

pecial (Figura 3), das paredes e cober-

propriedades da macrofibra. Fator de

trutural. O emprego de uma fibra não

tura do túnel. Estudos térmicos dos tra-

forma, números de fibras por unidade

durável diminuirá a vida útil da estru-

ços de CRF refrigerado com gelo foram

de massa (n/kg) e dosagem típica para

tura. Outras finalidades, como minimi-

previamente realizados e indicaram que

atendimento a taxa de tenacidade ne-

zar a fissuração causada pela retração

a fissuração de retração térmica teria mí-

cessária são pontos impactantes para

do concreto endurecido e aumentar a

nimas chances de ocorrer.

avaliar em teoria a trabalhabilidade e a

resistência ao impacto causador de

adequabilidade do compósito (CRF). A

quebra de bordas em elementos pré-

2. PROCEDIMENTO EXECUTIVO

Tabela 1 demonstra a variabilidade de

-moldados, são também avaliadas

O procedimento desenvolvido para

algumas fibras disponíveis no mercado.

nesta etapa de qualificação.

estudar, adequar às necessidades (de

O procedimento para avaliar a du-

2.2 Ensaios de durabilidade para qualificação da macrofibra

projeto e execução) e aprovar os traços de CRF são descritos a seguir.

rabilidade em meio alcalino e as características das macrofibras poliméricas, confrontando resultados de ensaios

2.1 Qualificação das macrofibras

Conhecer a qualidade da macrofi-

com as informações dos boletins técni-

bra sintética é fundamental para apro-

cos do fabricante e especificações dis-

A qualificação das macrofibras co-

var e qualificar o produto, bem como

poníveis, tem sido executado conforme

meça pela seleção de fornecedores e

para verificar a viabilidade de seu em-

as metodologias:

u Tabela 1 – Quadro comparativo entre tipos de fibras trivialmente disponível no mercado nacional Características

MF 1

MF 2

MF 3

MF 4

MF 5

Composição

Copolimero de polipropileno

Polipropileno Polietileno

Polipropileno

Vidro álcali resistente

Densidade (g/cm³)

0,90 a 0,92

0,92

0,90 a 0,92

–

2,68

Número de fibras por kg (un)

37.000

–

> 31.000

330.000

–

Comprimento da fibra (mm)

Fator de Forma

–

Fio

Rigído, monofilamento

Flexível, fibrilado

Misto rigído e flexível

Flexível, fibrilado

Rigído

Resistência à Tração (MPa)

640

600 a 650

> 600

600 a 650

1700

Módulo de Elasticidade (GPa)

9,5

Ponto de amolecimento (°C)

159 a 179

130

165

–

860

Ponto de ignição

> 450°C

330°C

> 550°C

–

Absorção de água

–

Desprezível

Nula

–

Nenhuma demanda adicional de água

Resistência aos álcalis e ácidos

Resistente

Excelente

Alta

100% resistente

Muito alta

Cor

Branca

Cinza e branca

Cinza

Branca

Dosagem típica (kg/m³)

4 a6

1,8 a 1

2a6

–

5 a 15

64 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Figura 4 Amostra nº 1 de macrofibra polimérica u ANAPRE CF 001/2011 – Revisão 1 –

03/09/2012 – Macrofibras Sintéticas para Pisos Industriais – Especificações; u C-001-QS / 02 – Identificação Quími-

ca por Infravermelho – Procedimento interno do laboratório de ensaio;

u Figura 5 Amostra nº 1 - Resultado do ensaio de absorção por infravermelho (especificação ANAPRE CF 001/2011) da amostra considerada não conforme em função de composição diferente da especificada

u ASTM E 2550:2011 – Standard

Test Method for Thermal Stability by Thermogravimetry;

u ASTM D 3418:2012e1 – Standard

peratures and Enthalpies of Fusion

Test Method for Transition Tem-

and Crystallization of Polymers by

u Tabela 2 – Amostra nº 1 - Resultado de ensaios de qualificação das caracteristicas físicas e mecânicas, com valores não conformes aos especificados

Características

Resultado obtido

Especificação Boletim técnico

ANAPRE CF 001/2011

Comprimento unitário (mm)

48,36 com variação de 1,52%

Superior a 40, com tolerância de ± 5%, não sendo tolerado desvio superior a 5% do comprimento declarado

Diametro equivalente (mm)

0,61mm com variação de 26,29%

0,75

Superior a 0,3, com tolerância de ± 50%, não sendo tolerado desvio superior a 50% do declarado

Durabilidade – resistência química a álcalis, perda de massa (%)

–

Máximo 2,0

Forma da fibra – Avaliação visual

Material homogêneo

–

Não há restrições, porém devem ter aspecto homogêneo

Propriedades térmicas – Temperatura de transição vítrea (°C)

Não determinado

–

Propriedades térmicas – Temperatura de decomposição (°C)

Não determinado

–

Propriedades térmicas – Ponto de amolecimento (°C)

104,3

165

–

Propriedades térmicas – Ponto de ignição (°C)

437,39

> 550

–

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 65

u Tabela 3 – Amostra nº 2 - Resultado de ensaios de qualificação das caracteristicas físicas e mecânicas, com valores conformes aos especificados

Características

Resultado obtido

Especificação Boletim técnico

ANAPRE CF 001/2011

Comprimento unitário (mm)

52,58 com variação de 14,89%

Superior a 40, com tolerância de ± 5%, não sendo tolerado desvio superior a 5% do comprimento declarado

Diametro equivalente (mm)

0,80mm com variação de 9,26%

–

Superior a 0,3, com tolerância de ± 50%, não sendo tolerado desvio superior a 50% do declarado

Durabilidade – resistência química a álcalis, perda de massa (%)

0,16

–

Máximo 2,0

Forma da fibra – Avaliação visual

Material homogêneo

–

Não há restrições, porém devem ter aspecto homogêneo

Propriedades térmicas – Temperatura de transição vítrea (°C)

Não determinado

–

Propriedades térmicas – Temperatura de decomposição (°C)

Não determinado

–

Propriedades térmicas – Ponto de amolecimento (°C)

119,6

159 a 179

–

Propriedades térmicas – Ponto de ignição (°C)

450,1

450

–

Differential Scanning Calorimetry.

para estudar traços de CRF segue me-

gião da obra. Esses são submetidos a

Exemplos de resultados encontrados

todologias de rotina para a definição e

ensaios de caracterização para avaliar

nos ensaios realizados são apresentados

escolha dos materiais disponíveis na re-

suas propriedades físicas e químicas,

nas figuras 4 a 7 e nas Tabelas 2 e 3.

2.3 Estudos de traços de CRF no processo de qualificação da macrofibra O procedimento em laboratório

u Figura 6 Amostra nº 2 de macrofibra polimérica

u Figura 7 Amostra nº 2 - resultado do ensaio de absorção por infravermelho (especificação ANAPRE CF 001/2011) da amostra conforme a especificação

66 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

como sendo a última etapa do preparo do concreto (as premissas para validação em laboratório são descritas na ABNT NBR 12821:2009), para evitar a formação dos ninhos de fibras, conhecidos como “ouriços” (Figuras 8 e 9). Em laboratório, na qualificação da macrofibra, a formação dos ouriços no processo de mistura é um dos requisitos para desqualificar a fibra. A não observação desse requisito fará com que haja problemas durante a mistura e o bombeamento, ou patologia no concreto adensado. Outro requisito importante para aprovação da fibra é o do concreto fresco atender à trabalhabilidade na faixa especificada, sem segregar ou exsudar (Figura 10). Ajustes do teor de argamassa e adequação da faixa

u Figuras 8 e 9 Ninhos de macrofibras conhecidos como “ouriços”

de agregados graúdos são necessários para adequar o CRF (Figura 11).

incluindo ensaios de reatividade poten-

longa manutenção de trabalhabilidade,

cial entre álcali e agregados, desenha-

desde o início da mistura na central até

dos para verificar o atendimento aos

o termino do lançamento, e às resis-

requisitos de durabilidade e às especifi-

tências especificadas para cada etapa

cações de projeto, bem como, à boa e

construtiva. A adição das macrofibras em laboratório e na central sempre foi realizada

u Figura 10 Segregação no concreto CRF

u Figura 11 Abatimento do traço de concreto convencional reforçado com 6 kg/m³ de macrofibra polimérica, com fio monofilamento rígido, lançado no revestimento secundário de túnel no Porto Maravilha

u Figura 12 Abatimento do traço de concreto convencional reforçado com 4 kg/m³ de macrofibra polimérica, com fio monofilamento fibrelado flexível, aplicado no piso especial da obra Projeto Sirius – CNPEM/RACIONAL

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 67

Fibra D

O objetivo da inspeção visual é avaliar se há cobrimento adequado pela fração fina (argamassa) das fibras, ou ainda o ajuste na composição dos aditivos para regular o efeito de dispersão, sob

Fibra C

Fibra B

Fibra A

adequada coesão da pasta, na mistura. Outro ponto relevante é como o aspecto reológico é impactado pela adição de macrofibras. É de amplo conhecimento técnico que a estruturação

u Figura 13 Exemplo de diversos tipos de macrofibras utilizadas no desenvolvimento do CRF

em compósito alterando sua matriz faz com que a trabalhabilidade seja prejudicada. E, assim, no uso do trivial ensaio de abatimento (cone de Abrams), realizado pela ABNT NBR NM 67:1998, a trabalhabilidade é medida sob a tensão de escoamento do material sob peso próprio. As fibras promovem travamento dos agregados, reduzindo assim a medida do abatimento do cone (recalque). Tem-se então como fatores

Sem fibra 240 mm

influentes a quantidade de fibras por metro cúbico, a rugosidade da fibra,

Fibra A 70 mm

Fibra B 230 mm

seu índice de forma, etc., sendo estritamente necessária a validação em dosagem experimental. Durante os estudos de dosagem de concreto projetado reforçado com

Fibra C 175 mm

6 kg/m³ de macrofibra polimérica, para

Fibra D 195 mm

revestimento primário de túneis na obra de duplicação da rodovia Tamoios (SP 099), no interior de São Paulo, foi avaliada a influência na trabalhabilidade do

u Figura 14 Influência do tipo de macrofibra com mesmas dosagens na trabalhabilidade do CRF

concreto fresco de cinco diferentes fibras de fornecedores distintos. As Figuras 13 e 14 demonstram os tipos de fibras e os resultados de abatimento com a adição dessas fibras em concreto sem fibras com 240 mm de abatimento. A influência da macrofibra estrutural de vidro tem demonstrado menor impacto na trabalhabilidade do concreto (Figuras 15 e 16), sendo possível do-

Slump flow 600 mm e 7 kg/m³

Slump 220 mm e 10 kg/m³

sar traços de concreto autoadensável, com espalhamento classe SF II (ABNT NBR 15823-Partes 1 e 2:2010), e

u Figuras 15 e 16 Impacto do teor de fibras de vidro estrutural em concreto de alta trabalhabilidade

68 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

timento do cone de Abrams. Há ainda a opção da mesa de Graff (flow table concrete), que prevê o espalhamento do cone modificado sob a ação de 15 golpes de 5 cm de queda. O uso deste método tem sido difundido nos países que empregam as normas EN, pois pode prover maior adequabilidade com a inserção de dada energia.

u Figura 17 Curvas de manutenção da trabalhabilidade do concreto fresco reforçado com 6 kg/m³ de macrofibra polimérica obtidas nos ensaios de qualificação de aditivos

2.5 Ensaios de desempenho mecânico Nos projetos onde o concreto re-

traços fluidos, com abatimento S220,

dem ocorrer grande variações de de-

forçado com macrofibra tem função

adicionando maiores consumos de fi-

sempenho (Figura 17). Atribui-se ao

estrutural, as moldagens, em labora-

bras por m³.

desempenho e compatibilidade do

tório e na obra, de corpos de prova

aditivo no concreto a obtenção de

cilíndricos e prismáticos têm sido em

boa trabalhabilidade, sem segregar,

mesa vibratória (Figura 18), confor-

sem exsudar, para ser bem lançado

me procedimento japonês JSCE-SF

e adensado.

2 – Method of making specimens for

2.4 Desenvolvimento de aditivos A preferência pelo tipo de aditivo

strength and toughness tests of steel

empregado nesses concretos tem

Embora as normas internacionais

sido pelo uso exclusivo do super-

e alguns especialistas recomendem

plastificante à base de éter policar-

para ensaiar a trabalhabilidade do

Na falta de mesa vibratória, a mol-

boxilato, com características para

concreto fresco reforçado com fibra o

dagem manual de prismas de CRF,

obter elevada redução de água, longa

ensaio de Vebe, a opção nacional tem

com o uso da haste de adensamento,

manutenção da trabalhabilidade com

sido a de manter a metodologia da

com os golpes definidos pela ABNT

valores superiores a >2h de manuten-

norma brasileira ABNT NBR NM 67.

NBR 5738:2015, pode-se usar a pró-

ção do abatimento, e alta resistência

Na boa prática, os resultados obtidos

pria haste como apoio da forma para

em idades precoces quando submeti-

têm sido satisfatórios para avaliar a

poder finalizar o adensamento ade-

dos a processos de cura acelerada e

trabalhabilidade para qualificar as ma-

quado do concreto com vibração ma-

cura ao ar nas idades de 1 a 3 dias.

crofibras. O ensaio de Vebe em obra

nual (Figura 19).

fiber reinforced concrete.

para receber o CRF fresco é incomum

O concreto projetado para valida-

das etapas mais exigentes dos es-

e exige um equipamento bem mais

ção do desempenho com uso ou não

tudos de dosagem de CRF, pois po-

sofisticado do que o aparelho de aba-

de aditivo acelerador e do efeito da

Escolher um bom aditivo é uma

u Figura 18 Processo de moldagem de corpos de prova em mesa vibratória

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 69

u Figura 20 Moldagem de placas de concreto projetado no processo de qualificação da macrofibra polimérica e validação de traço na obra gas após o pico de ruptura na fase plástica do compósito de CRF. A má qualidade da moldagem (incluindo

u Figura 19 Moldagem de corpos de prova com haste sendo empregada para finalização da primeira camada em corpo de prova prismático

aqui desde a amostragem) irá impactar nos resultados, sendo muito bem indicado para essa moldagem o emprego de mesas vibratórias.

2.6 Validação do teor de macrofibras incorporado no concreto CRF

projeção, deve ser avaliado em tes-

u Figura 21 Ensaio de tenacidade conforme procedimento de ensaio japonês JSCE-SF4, em testemunho extraído de placa de concreto projetado reforçado com macrofibra polimérica

de uso em obras metroviárias e viárias, bem como, probabilidade de

temunhos extraídos de placas moldadas in loco conforme ABNT NBR

A determinação dos teores de ma-

estar havendo comercialização em

13070:2012 – Moldagem de placas

crofibra (polimérica ou metálica) em

nosso mercado de fibras não durá-

para ensaio de argamassa e concre-

amostra de concreto fresco adapta-

veis em meio alcalino.

to projetados (Figura 20). Importante

do da metodologia de ensaio 2.1 –

Neste contexto, é compreensível

destacar que os quesitos da norma

Washout Analysis Test Method do

a busca por procedimentos de en-

devem ser criteriosamente seguidos,

procedimento japonês JSCE SF7 –

saios mais adequados para controlar

pois falhas ou equívocos na projeção

Methods of tests for fiber contente

a qualidade do concreto reforçado

irão impactar diretamente os resulta-

steel fiber reinforced concrete, é uma

com macrofibras poliméricas, desde

dos dos ensaios.

determinação importante, de forma a

a qualificação do material até quan-

Pode-se afirmar que o principal

conferir o teor real de fibra aplicado

do se deseja avaliar o desempenho

comportamento mecânico a ser de-

na massa do concreto. A Figura 22

quanto às propriedades mecânicas.

finido num CRF, para avaliar as dife-

expõe as etapas seguidas.

Para obtenção de parâmetros confiáveis de tenacidade através da

rentes tipologias de macrofibras, é a tenacidade do CRF. Os métodos

3. CONCLUSÃO

determinação da resistência residual,

validados pela literatura internacional

Os procedimentos aqui descri-

é recomendado o uso de máquina de

são executados a partir da flexão de

tos para qualificar as macrofibras

ensaio com sistema fechado de con-

prismas, monitorando a deformação

para CRF têm sido praticados pela

trole da velocidade de deslocamen-

sob carga controlada (Figura 21).

equipe da S Takashima desde 2013,

to, dessa forma, os resultados serão

Os métodos preveem obter as car-

quando houve crescente interesse

mais acertados, elevando a acurácia,

70 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

e serão mais confiáveis do que os que

dos laboratórios capacitados para

têm sido apresentados pela maioria

executar esses ensaios.

Em junho de 2015, o IBRACON e a ABECE criaram o Comitê Técnico CT 303 – Uso de Materiais não convencionais para Estruturas de Concreto, Fibras e Concreto Reforçado com Fibras, sendo um de seus objetivos desenvolver e elaborar Práticas Recomendadas para Controle da Qualidade do Concreto Reforçado com Fibras. Dentro desse Comitê, o grupo de trabalho responsável por essa tarefa é o GT 4: Caracterização de materiais não convencionais e fibras para reforço estrutural, que vem reunindo as boas práticas, com base no conhecimento já acumulado nacional e internacional-

u Figura 22 Coleta de amostra de concreto CRF na ponta do mangote de bombeamento, lavagem e separação da macrofibra para determinar o teor de fibra no concreto fresco

mente, de forma a repassá-las para o meio técnico e propor a adequação de procedimentos normativos nacionais.

SISTEMAS DE FÔRMAS PARA EDIFÍCIOS: RECOMENDAÇÕES PARA A MELHORIA DA QUALIDADE E DA PRODUTIVIDADE COM REDUÇÃO DE CUSTOS Autor: Antonio Carlos Zorzi O livro propõe diretrizes para a racionalização de sistemas de fôrmas empregados na execução de estruturas de concreto armado e que utilizam o molde em madeira As propostas foram embasadas na vasta experiência do autor, diretor de engenharia da Cyrela, sendo retiradas de sua dissertação de mestrado sobre o tema.

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CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 71

u estruturas em detalhes

Projeto de bases de equipamentos industriais em concreto reforçado com fibras VIVIANE VISNARDI VAZ – Professora M.Sc MARCO ANTONIO CARNIO – Professor Doutor Faculdade de Engenharia Civil – PUC Campinas EVOLUÇÃO Engenharia de Estruturas

creto das bases dos equipamentos,

do Limite Último tem como referência a

s equipamentos industriais

combatendo os esforços de tração que

Prática Recomendada IBRACON/ABE-

normalmente são instala-

ocorrem, bem como reforçar todo o vo-

CE: Projeto de estruturas de concreto

dos em bases específicas,

lume da base, aumentando dessa forma

reforçado com fibras.

construídas independentemente dos

a vida útil desse elemento estrutural por

pisos de concreto. Em geral essas ba-

meio do controle de abertura e propa-

ses são construídas isoladas do piso

gação de fissuras. Em muitos casos, de

2. ASPECTOS GERAIS DAS BASES DE EQUIPAMENTOS

visando seu isolamento para que não

acordo com as necessidades do equi-

De modo geral, segundo Machado

haja transmissão de vibrações entre os

pamento, esses grandes volumes apre-

(2010) pode-se dividir os tipos de equi-

equipamentos. Na maioria dos casos

sentam recortes que geram cantos com

pamentos industriais segundo seu fun-

a fundação é direta, no entanto podem

pontos de concentração de tensões

cionamento em:

existir situações em que seja necessário

de tração. Nessa situação, quando se

a) Equipamentos de movimento perió-

algum tipo de fundação profunda. No

utiliza o concreto reforçado com fibras

dico (rotação uniforme): geradores,

dimensionamento devem ser levadas

deve-se prever o posicionamento de ar-

motores elétricos e bombas, cuja

em consideração ações estáticas e di-

maduras localizadas, visando combater

frequência é alta (≥ 1000 rpm);

nâmicas. As ações dinâmicas acarretam

esses picos de tensão de tração. Deve-

b) Equipamentos de movimento perió-

em geral a necessidade de grandes ma-

-se ressaltar também que o processo de

dico (rotação uniforme simultânea a

ciços de concreto, visando minimizar o

execução das bases de equipamentos

um movimento retilíneo alternativo):

efeito da vibração da base. Dessa for-

com concreto reforçado com fibras é

motores a pistão e compressores a

ma, depara-se em muitos casos com

mais rápida, uma vez que há minimi-

pistão cuja frequência pode ser bai-

grandes volumes de concreto nessas

zação dos trabalhos de corte, dobra e

xa (até 300 rpm) ou média (entre 300

bases que necessitam ser armados à

montagem das armaduras de aço. Este

rpm e 1000 rpm);

tração. Habitualmente, para o reforço

artigo tem por finalidade apresentar con-

c) Equipamentos de movimento não

desses elementos, utilizam-se armadu-

ceitos gerais sobre o projeto de bases

periódico (vai e vem seguido de cho-

ras posicionadas nos de esforços de

de equipamentos em blocos de CRF.

que): martelos de prensa e forja.

tração, bem como em toda periferia do

Esses podem ser considerados como

Existem também outros tipos de

volume do bloco. Como o concreto re-

placas apoiadas em meio elástico, com

equipamentos que têm especificidades

forçado com fibras apresenta resistência

momento fletor como esforço predomi-

que podem não se enquadrar nos tipos

residual após a fissuração da matriz de

nante, e são usuais em indústrias para

apresentados anteriormente e que de-

concreto, a utilização de fibras no con-

equipamentos de menor complexidade.

vem ser analisados de forma específi-

creto pode atuar nos maciços de con-

O roteiro de dimensionamento no Esta-

ca. Como exemplo tem-se os tornos

1. INTRODUÇÃO

72 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

com comando CNC, que apresentam grande sensibilidade e que precisam de cuidados especiais em sua análise. De acordo com a N-1848 (2011), o projeto das bases dos equipamentos, onde são consideradas suas fundações, que, em geral podem ser divididas em: a) Fundações superficiais; b) Fundações profundas; c) Fundações

para

equipamentos

elevados. Para elaboração dos projetos das fundações para os equipamentos são necessários as seguintes informações: 1) Parâmetros do solo: posição e natureza das camadas/perfil do solo; cota máxima do lençol freático; resistência à penetração, definida pelo

u Figura 1 Simulação de interação base-meio elástico por meio de molas

ensaio SPT; massa específica do solo (ρ); módulo de cisalhamento do

sa do conjunto fundação + máquina.

solicitantes nos elementos estruturais. Dessa forma, modelos realísticos de-

solo (G); coeficiente de Poisson (υ); e

3. ANÁLISE ESTRUTURAL

vem ser tomados para essa análise,

2) Documentos de fabricação do equi-

O objetivo da análise estrutural é

sendo necessário em muitos casos

pamento contendo: suas dimensões

determinar os efeitos das ações na es-

assumir mais de um modelo estrutural

principais; posição do centro de gra-

trutura, visando encontrar os esforços

para realizar a análise dos esforços.

módulo de elasticidade do solo (E);

vidade do conjunto ou das partes componentes; fixação do equipamento à base/fundação (chumbadores, insertos); peso do conjunto ou dos elementos componentes do conjunto; frequências operacionais dos elementos componentes do conjunto; cargas dinâmicas (forças centrífugas, forças de inércia das massas móveis e momentos); frequências críticas de operação da máquina; amplitudes máximas permissíveis de vibração e momento de curto-circuito (para motores elétricos ou geradores); 3) Parâmetros geométricos da fundação: centroide da área da base, centro de gravidade do conjunto fundação + máquina, momento de inércia da área da base, momento de mas-

u Figura 2 Ações estáticas no elemento estrutural

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 73

Admite-se comportamento elástico-linear do CRF, utilizando o valor para o módulo de elasticidade e para o coeficiente de Poisson de acordo do concreto simples, sem adição de fibras. Assim, obtêm-se os esforços solicitantes no elemento estrutural para, então, fazer o dimensionamento do CRF. Nessa hipótese, a consideração das ações na estrutura deve ser feita por meio de representações de ações consideradas estáticas sobre o elemento estrutural, conforme mostra a Figura 2, bem como de ações consideradas dinâmicas sobre o elemento estrutural mostradas na Figura 3.

u Figura 3 Ações dinâmicas no elemento estrutural

Os esforços solicitantes predominantes são os momentos fletores, sendo necessário, então, conhecer a envoltória desses esforços, conforme se

No caso de equipamentos com fun-

modelo de elementos finitos (barras)

dações superficiais, o modelo de placas

pode ser feita, considerando a real

apoiadas sobre meio elástico pode ser

geometria da base e levando em con-

considerado um modelo realístico que

sideração sua interação com o meio

4. DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO

permite uma análise estrutural adequada.

elástico através de apoios com molas,

Tendo como referência a Prática

Nesse caso uma análise linear em

conforme mostra a Figura 1.

observa na Figura 4.

Recomendada IBRACON/ABECE “Projeto de estruturas de concreto reforçado com fibras”, no caso de placas com cargas perpendiculares ao seu plano (lajes), sem armadura longitudinal e com predominância de solicitação de flexão, a verificação da capacidade resistente pode ser feita com base no momento resistente mRd avaliado, considerando comportamento rígido-plástico do material CRF. No Modelo Rígido-Plástico é utilizado como valor de referência único o valor de fFtud, que representa a resistência residual última de cálculo à tração do CRF, sendo dado pela seguinte expressão:

[1]

u Figura 4 Envoltória de momentos fletores na base

74 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

O valor de fR3 é obtido a partir ensaio de flexão (EN 14651, 2007), sendo

definido pela resistência residual à tração do CRF correspondente a abertura da boca de fissura igual a 2,5 mm (CMOD3), conforme mostram as Figuras 5 e 6. A partir da força F3, correspondente à aberta CMOD3, calcula-se a resistência 3.F3. l , onde l, b e à tração residual f R 3 = 2.b.h 2 h são as dimensões do corpo de prova. A partir do ensaio de flexão obtêm-se a relação Carga vs Deformação expressa pela abertura da boca da fissura CMOD

u Figura 5 Ensaio de flexão em 3 pontos

(Crack Mouth Opening Displacement), conforme pode-se observar na Figura 6. Assim, segundo a Prática Recomendada IBRACON/ABECE “Projeto

residual última à tração do CRF (

de estruturas de concreto reforçado

f Ftud ).

à tração (

f R1k ) do CRF.

Segundo a Prática Recomendada

com fibras”, considerando a análise li-

da IBRACON/ABECE “Projeto de estru-

near, o momento solicitante de cálculo

[4]

deve ser inferior a mRd obtido por meio

turas de concreto reforçado com fibras”:

da seguinte expressão:

[6]

[2] b.2) Cálculo do valor da resistência O dimensionamento no ELU consiste em garantir que, no mínimo, o momento resistente de cálculo seja

residual característica à tração do CRF (

f R 3k ).

Para um concreto C30, o valor de

f Lk

pode ser adotado igual a 3,00

MPa, então:

igual ao momento solicitante de cálmo de fFtud.

Com o valor de fFtud, é possível estabelecer o valor de fR3 para então ser possível a especificação do CRF.

[7]

[5]

culo, obtendo-se então o valor míni-

Verificando a relação b.3) Cálculo dos valores da resistência característica à tração (

f Lk ) e

da resistência residual característica

5. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO

=0,57 ≥0,50 OK!

f R 3k : f R1k [8]

a) Momento solicitante máximo Considerando uma base para torno com comando CNC, a partir do cálculo da envoltória dos esforços solicitantes obtém-se o momento fletor máximo (mSk).

[3]

b) Dimensionamento no ELU b.1) Cálculo do valor da resistência

u Figura 6 Curva carga – CMOD

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 75

u Figura 7 Desenho de forma e cortes da base

c. Especificação do CRF c.1) Resistências características.

resistências do CRF sejam em valores

mendada IBRACON/ABECE o CRF

médios. Os valores médios podem ser

deve

considerados da seguinte forma:

sua Classe e Relação de Resistên-

[10] [9]

Assim tem-se:

ser

especificado

segundo

cia Residual, seguindo o seguinte formato: CRF / Classe / Relação de Resistência Residual

[11]

c.2) Resistências médias.

u CRF – Concreto Reforçado com

Fibras; É usual que as informações sobre

De acordo com a Prática Reco-

u Figura 8 Desenho dos reforços em pontos de concentração de tensões

76 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Classe

–

Resistência

Residual

Característica – fR1k, representando o

u Relação de resistência residual – Le-

tra a (0.5 < fR3k/fR1k ≤ 0.7).

intervalo de resistência; u Relação de Resistência Residual - Le-

tras a, b, c, ou d, representando a razão

d) Desenhos da base

entre a Resistência Residual Característica Última e a Resistência Residual Característica de Serviço – fR3k / fR1k.

devem contemplar o desenho de forma

Assim, para o exemplo tem-se:

(com locação de nichos para chumba-

CRF Classe 1,5a

dores e detalhes), conforme Figura 7, e

u CRF – Concreto Reforçado com

o desenho da armadura se resume ao

Fibras

u Figura 9 Base executada

Os desenhos do projeto da base

detalhamento dos reforços que eventu-

u Classe – Resistência residual caracte-

almente sejam necessários, conforme

rística fR1k, representando o intervalo de

Figura 8. Na Figura 9 é possível obser-

resistência entre 1,5 MPa e 2,0 MPa.

var a base executada.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] MACHADO, F. G. Estudo do comportamento de fundações submetidas a vibrações de máquinas. Dissertação de M. Sc. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. [2] Prática Recomendada IBRACON/ABECE: Projeto de estruturas de concreto reforçado com fibras. Ed. IBRACON/ABECE, 2016. [3] Projeto de Fundações de Máquinas. CONTEC. N-1848, Petrobrás, 2011.

C o n c re t o : M i c ro e s t r u t u r a , P ro p r i e d a d e s e M a t e r i a i s à Autores

P. Kumar Mehta e Paulo J. M. Monteiro (Universidade da Califórnia em Berkeley)

à Coordenadora da edição em português

Nicole Pagan Hasparyk (Eletrobras Furnas)

à Editora

IBRACON • 4ª edição (inglês) •2ª edição (português)

Guia atualizado e didático sobre as propriedades, comportamento e tecnologia do concreto, a quarta edição do livro "Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais" foi amplamente revisada para trazer os últimos avanços sobre a tecnologia do concreto e para proporcionar em profundidade detalhes cientíﬁcos sobre DADOS TÉCNICOS este material estrutural mais amplamente ISBN / ISSN: 978-85-98576-21-3 utilizado. Cada capítulo é iniciado com uma Edição: 2ª edição apresentação geral de seu tema e é Formato: 18,6 x 23,3cm ﬁnalizado com um teste de conhecimento e Páginas: 782 um guia para leituras suplementares. Acabamento: Capa dura à Informações: www.ibracon.org.br

Ano da publicação: 2014

Patrocínio

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 77

u entidades da cadeia

Especificações e recomendações técnicas do concreto reforçado com fibras para pisos

riado em 2011 por repre-

Do trabalho do Comitê saíram

bras de aço, suas características,

sentantes de fornecedo-

quatro

técnicas:

classificação, tolerância dimensio-

res de fibras e de escritó-

especificações de fibras de aço para

nal e propriedades segundo a ABNT

rios de projeto de pisos de concreto,

concreto em pisos industriais; espe-

NBR 15530:2007. Além disso, são

o Comitê Técnico de Concreto Re-

cificações de macrofibras sintéticas

especificados no documento os pa-

forçado com Fibras da Associação

para pisos industriais; recomenda-

râmetros de tenacidade, durabilida-

Nacional de Pisos e Revestimentos

ções para aplicação de macrofibras

de, amostragem, embalagem e ar-

de Alto Desempenho (Anapre) teve

sintéticas ou de fibras de aço para

mazenamento.

o objetivo de discutir questões téc-

pisos industriais; e glossário dos ter-

nicas e lançar recomendações so-

mos associados ao tema.

bre o concreto reforçado com fibras para pisos industrais.

recomendações

Já, as especificações para as macrofibras sintéticas indicam as

As especificações das fibras de

características obrigatórias de se-

aço trazem a conceituação das fi-

rem fornecidas pelos fabricantes,

78 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

com suas respectivas tolerâncias (diâmetro, comprimento, módulo de elasticidade, tipos de polímeros, tratamento superficial, forma e propriedades térmicas) e as características mínimas de seu desempenho no concreto (tenacidade e durabilidade), além de dividir responsabilidades entre projetistas e fornecedores no uso das macrofibras no concreto. Merece destaque o anexo dessas especificações, que traz os procedimentos para o ensaio de durabilidade dessas macrofibras sintéticas em meio alcalino. Por sua vez, as recomendações para aplicação das fibras de aço ou

adequados para sua incorporação

estruturais, não abrangendo apenas

macrofibras sintéticas são um con-

no concreto”, contextualiza o diretor

as estruturas continuamente apoia-

junto de recomendações para rece-

administrativo da Anapre, Eng. Júlio

das, como os pisos industriais, mas

bimento, armazenagem e adição à

Portella Montardo, que foi um dos

também as estruturas aporticadas,

betoneira das fibras ou macrofibras,

coordenadores do Comitê Técnico,

recobrindo por completo as aplica-

por um lado, e para o recebimento,

desfeito em 2014.

ções do concreto reforçado com fi-

descarga do caminhão, adensa-

Na sua avaliação, por se basea-

mento, compactação, acabamento

rem principalmente nas normas em

No ano passado, o CT 303 lan-

superficial do concreto reforçado

vigor ABNT NBR 15530 (2007), ASTM

çou a Prática Recomendada “Projeto

com fibras, por outro, inclusive as

C 1609 (2006) e JSCE-SF04 (1984),

de estruturas de concreto reforçado

recomendações para a moldagem

os documentos continuam válidos

com fibras”, com diretrizes para o

de corpos de prova.

para o mercado de pisos industriais.

desenvolvimento de projetos de es-

bras”, explica Montardo.

Com a consolidação do entendi-

truturas de concreto reforçado com

MERCADO ONTEM E HOJE

mento sobre os limites para o uso

fibras, apoiadas ou não em meio

Os documentos, publicados em

de cada fibra e com a movimenta-

elástico. Para este ano, o Comi-

2012 no site www.anapre.org.br, são

ção no setor para a publicação de

tê prevê publicar mais seis práticas

dirigidos aos fornecedores de fibras

normas técnicas nacionais específi-

recomendadas sobre o assunto (ver

estruturais, concreteiras, construto-

cas para essas fibras e para a re-

“Coluna Institucional” nesta edição).

ras, executores de pisos, projetistas

visão da ABNT NBR 15530:2007, a

“A Prática Recomendada IBRA-

e clientes finais de obras de pisos.

iniciativa pioneira do Comitê Técnico

CON/Abece ampliou o escopo de

“As especificações e recomenda-

de Fibras da Anapre foi retomada e

utilização do CRF para fins estrutu-

ções do Comitê de Fibras da Anapre

expandida pelo Comitê Técnico 303

rais, ao possibilitar soluções combi-

surgiram num momento em que o

do IBRACON e da Abece sobre o

nadas – estruturas com armaduras

mercado estava imerso numa profu-

uso de materiais não convencionais

convencionais associadas com fi-

são de novos materiais, carecendo

para estruturas de concreto, fibras

bras – que aproveitam a sinergia de

de informações técnicas imparciais

e concreto reforçado com fibras.

ambos elementos de reforço, acom-

e orientadoras. Por isso, a iniciativa

“O CT 303 passou a conduzir os

panhando uma tendência de âmbito

foi importante para orientar o mer-

trabalhos para recomendações téc-

globalizado, sendo uma atualização

cado de pisos quanto à correta es-

nicas num arcabouço mais amplo

necessária para a Engenharia Civil

pecificação de produtos e os meios

de critérios de dimensionamentos

Brasileira”, finaliza Montardo.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 79

u pesquisa e desenvolvimento

Contribuição das fibras de aço para o dimensionamento à flexão de viga armada LÍGIA VITÓRIA REAL – Doutoranda ANDRÉ BALTAZAR NOGUEIRA – Mestrando LUANA SIMÃO – Mestranda ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO – Professor Doutor

ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA – Professora Doutora Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas

Departamento de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

do material, ou seja, aumento da ca-

CRF para uso estrutural de maior res-

concreto reforçado com

pacidade de absorção de energia até

ponsabilidade. Com o intuito de am-

fibras (CRF) vem sendo

a ruptura, e o controle da fissuração

pliar a aplicação do material, o Instituto

utilizado com o intuito de

com o aumento da capacidade de de-

Brasileiro do Concreto (IBRACON) e a

reduzir a fragilidade e evitar a ruptura

formação antes da plastificação (tanto

Associação Brasileira de Engenharia e

brusca de elementos estruturais. As

o mecanismo de abertura quanto a

Consultoria Estrutural (ABECE), através

fibras agem como pontes de transfe-

espessura das fissuras são limitados).

do Comitê 303, vem desenvolvendo

rência de tensão através das fissuras,

Consequentemente, há redução da en-

práticas recomendadas e projetos de

possibilitando que o concreto apresen-

trada de agentes agressivos e conse-

normas técnicas que prescrevem tanto

te maiores deformações na carga de

quente aumento da durabilidade.

um modelo de dimensionamento para

1. INTRODUCÃO

pico, bem como tenha maior capacida-

Apesar do material já ter sido mui-

estruturas em CRF quanto métodos de

de de carga pós-fissuração. Ou seja, há

to aplicado no Brasil em pavimentos

controle tecnológico do material. Esses

aumento da ductilidade e da resistência

e em concreto projetado, ainda exis-

estão fortemente alinhados com as dire-

residual à tração do material (FIGUEI-

te a carência de um código ou norma

trizes para projeto de concreto reforça-

REDO, 2011).

nacional que norteie os engenheiros e

do com fibras de aço definidas pelo fib

Com a adição de fibras no concre-

demais profissionais envolvidos quan-

Model Code 2010 (2013). O documento

to também há aumento da tenacidade

to ao dimensionamento e aplicação do

possui capítulo dedicado ao controle tecnológico que leva em consideração a resistência residual pós-fissuração do concreto (fR3) como parâmetro básico de dimensionamento. O valor de fR3 é determinado através da ruptura de prismas à tração na flexão, método normatizado pela EN 14651 (2007). Para avaliar o equacionamento proposto pelo fib Model Code 2010 (2013) e a contribuição das fibras de aço para

u Figura 1 Dimensões da viga adotada

80 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

os esforços de flexão, desenvolveu-se um roteiro simplificado de dimensionamento de uma viga de concreto armado

submetida à flexão, o qual se encontra apresentado neste trabalho.

2. PARÂMETROS E CONSIDERAÇÕES DE PROJETO Para a análise foi considerada uma viga de concreto armado simplesmente

Para o dimensionamento do ele-

rização do CRF, de modo a atender

mento viga foram realizados estudos

às recomendações de boas práti-

prévios de dosagem para caracte-

cas. No caso específico do programa

u Quadro 1 – Cargas consideradas para dimensionamento (indicar os valores adotados para os carregamentos em kn/m considerados sobre a viga)

apoiada, submetida à flexão, com ca-

Cargas permanentes

racterísticas geométricas indicadas na

Item

Dimensões

Observação

Alvenaria de fechamento em blocos de concreto

Altura: 280 cm Espessura: 23 cm

Considerada sobre a viga

Quadro 1, foram definidas seguindo as

Laje maciça quadrada

Altura: 16 cm Vão efetivo: 600 cm

Simplesmente apoiada em quatro vigas de borda

recomendações da ABNT NBR 6120 -

Contrapiso em argamassa

Espessura: 3 cm

–

Revestimento cerâmico

Espessura: 1 cm

–

Revestimento simples em argamassa de cal

Espessura: 2 cm

No teto (fundo da laje)

Figura 1. As cargas consideradas para efeito de dimensionamento, apresentadas no

Cargas em edificações (1980). O dimensionamento da armadura longitudinal à flexão foi realizado em três considerações distintas:

Carga acidental: 5,0 kN/m² (locais com alta concentração de pessoas)

u Área de aço (As) para concreto arma-

do sem fibras pela ABNT NBR 6118 (2014);

u Tabela 1 – Traços de concreto utilizados para definição da resistência residual

u Área de aço (As) para concreto ar-

mado sem fibras pelo fib Model Code

Traços (por m³)

Materiais

2010 (2013) e;

T20

T30

T45

u Área de aço (As) para concreto ar-

Cimento

CP V ARI RS

400 kg

mado reforçado com fibras de aço

Areia 1

Quartzo (Concresand)

406 kg

404 kg

401 kg

para três teores distintos (20, 30 e

Areia 2

271 kg

269 kg

267 kg

45 kg/m³) pelo fib Model Code 2010

Brita 0

330 kg

(2013).

Brita 1

770 kg

Artificial (Embú Perus)

O aço utilizado para o dimensiona-

Água

Rede Sabesp

172 L

mento foi o CA-50 e a resistência carac-

Aditivo

Viscocrete 20 HE (Sika)

2,11 L

2,12 L

2,30 L

Fibra

Aço 60/80 (Dramix RC 80/60 BN)

20,0 kg

30,0 kg

45,0 kg

Sílica

Ativa (Silmix)

22,0 kg

terística à compressão (fck) do concreto foi igual a 45 MPa. Para determinar as resistências residuais à tração (fR3), necessárias para o dimensionamento do CRF, foram realizados ensaios de tração na flexão (EN 14651, 2007) para os traços apresentados na Tabela 1, com fibras de aço normalmente utilizadas em concretos produzidos no Brasil, em teores iguais a 20, 30 e 45 kg/m³. As fibras são do tipo A1 (ABNT NBR 15530, 2007), baixo teor de carbono, fator de forma e comprimento 80/60, com resistência nominal à tração igual a 1.225 MPa e módulo de elasticidade igual a 210.000 MPa.

Fonte: Adaptado de SALVADOR et al. (2015)

u Figura 2 Esquema do ensaio de flexão de prisma conforme EN 14651 (2007)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 81

do CRF correspondente CMODj (MPa);

Fj :

é a carga correspondente ao

CMODj (N);

l : é o vão de ensaio do corpo de prova (mm); b: é a largura do corpo de prova (mm);

hsp : é a distância entre a ponta do entalhe e a face superior do corpo de prova (mm). Para a determinação das resisFonte: EN 14651 (2007)

tências

pós-fissuração,

assume-se

um comportamento elástico linear de

u Figura 3 Diagrama de carga versus CMOD

modo a simplificar as determinações e, a partir dos resultados obtidos para deformação (expressos em CMOD) e

experimental deste estudo, o deslo-

Mouth Opening Displacement), confor-

das resistências calculadas conforme

camento vertical foi controlado atra-

me exposto na Figura 3.

a Equação (1), é possível determinar

vés de LVDT (Linear Variable Differen-

A partir desse diagrama apresenta-

tial Transformer), conforme pode ser

do na Figura 2 (Carga versus CMOD),

serviço (

observado no esquema apresentado

obtém-se a resistência residual à tração

tima (

na Figura 2.

através da Equação (1):

O resultado típico obtido no ensaio de tração na flexão do CRF é expres-

f R, j =

so por uma curva carga versus deforfissura e expressa pelo CMOD (Crack

f R, j :

f R1k ) e resistência residual úlf R 3k ). Conforme pode ser observado na Figura 4, o f R1k corresponde

à resistência respectiva ao CMOD = 0,5

3.Fj . l

[1]

2.b.hsp2

Onde:

mação, representada pela abertura da

a resistência residual característica de

é a resistência residual à tração

mm e o

f R 3k

ao CMOD = 2,5 mm.

3. EQUAÇÕES DE DIMENSIONAMENTO DA VIGA O dimensionamento da seção de

σN

concreto armado, seja pela ABNT NBR 6118 (2014), seja pelo fib Model Code

LOP

2010 (2013), considera o modelo apresentado na Figura 5, que propõe uma distribuição retangular de tensão de

f f

compressão (dimensões do diagrama de compressão de 0,8.x por σcd) e resis-

tência à tração nula para o concreto. O equilíbrio de forças impõe que resultan-

tes de tração (Rst) e compressão (Rcc) sejam iguais. O equilíbrio de deformações impõe que o alongamento na armadura tracionada (εsd) e o encurtamento do

CMOD1 = 0,5

CMOD3 = 2,5

CMOD (mm)

Fonte: Adaptado de EN 14651 (2007)

u Figura 4 Diagrama de tensão versus CMOD

82 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

concreto comprimido (εcd) sejam delimitados pela posição da linha neutra (LN). O modelo da Figura 5 considera que as resultantes de compressão devem estar em equilíbrio com as resultantes de tração, ou seja:

Rcc = Rst

[2]

Ou, escrevendo em função da tensão:

scd . Ac = sst .As

[3]

Onde: σcd: tensão de compressão no concreto (MPa);

Ac: área de concreto (mm²);

σst: tensão de tração no aço (MPa);

u Figura 5 Modelo simplificado de análise da seção

As: área de aço (mm²).

Dessa forma, é possível realizar o

equilíbrio entre momentos solicitantes (Msolic) e momentos resistentes (Mresist), que deve ser igual ao momento solicitante de cálculo (MSd).

Msolic = Mresist = MSd

da linha neutra e área de armadura é baM Rd = 0,68 b w x fcd (d - 0,4 X)

[5]

[4]

Por meio da Figura 5, deduz-se que o braço de alavanca (Zcc) é igual a (d-0,4.X), tornando possível achar as

3.1 Dimensionamento do concreto armado – ABNT NBR 6118 (2014)

do centro do diagrama de compressão, com distância entre a fibra mais comprimida e a força de compressão igual

3.2 Dimensionamento do concreto armado – fib Model Code 2010 (2013)

equações que determinam a altura da linha neutra (X) e a área de armadura (As).

Por último, o fib Model Code 2010 (2013) adota, ainda, a resultante Rcc fora

seada na Equação (5).

a 0,45∙x. Assim, o momento último é determinado através da Equação (6). M Rd = 0,8bw x fcd (d - 0,45 x )

[6]

No fib Model Code 2010 (2013) os coeficientes ponderação das ações e da resistência concreto são diferentes da norma brasileira. Para ações perma-

3.3 Dimensionamento do concreto armado reforçado com fibras –fib Model Code 2010 (2013)

nentes, o coeficiente é igual a 1,35 e para cargas acidentais, 1,5. Para de-

De acordo com o dimensionamen-

A ABNT NBR 6118 (2014), para com-

terminar a resistência cálculo, o coefi-

to proposto pelo fib Model Code 2010

binações de ações normais, estabelece

ciente de minoração é igual a 1,5 para

(2013), a contribuição da fibra para

coeficiente de ponderação das ações

o concreto e 1,15 para o aço.

uma viga de concreto armado se dá

normais no ELU igual a 1,4. O coeficien-

Outro ponto divergente é o fato do fib

no momento de cálculo somando-se o

te de ponderação da resistência no ELU

Model Code 2010 (2013) não adotar o

momento resistente devido ao uso do

é definido igual a 1,4 para o concreto e

coeficiente de 0,85 para minorar o valor

CRF (Mu) com o momento resistente

1,15 para o aço (combinação normal).

de σcd. Segundo o código, para dimensio-

devido à armadura (Mresist), alterando

Outro aspecto relevante prescrito pela

namentos convencionais, assume-se que

a Equação (3) para a Equação (7), ex-

norma brasileira é a adoção do coeficien-

o aumento na resistência à compressão

posta a seguir.

te de redução de resistência ao longo do

após 28 dias pela hidratação contínua do

tempo igual a 0,85 sobre o valor de σcd

cimento compensa os efeitos provoca-

Msolic = Mresist + Mu = MRd

[7]

dos por cargas de longa duração. Além

O momento resistente devido ao

minoração é devido à carga ser de lon-

disso, prevê-se no fib Model Code 2010

uso do CRF (Mu) depende da resistência

ga duração, ocasionando o efeito Rusch,

(2013) o efeito de sismos, que, de certa

residual à tração direta do CRF e é de-

combinados com o efeito de escala e o

forma, anula o efeito geométrico e diminui

terminado através da Equação (8):

ganho de resistência após os 28 dias de

a importância relativa das cargas estáticas

idade (Fusco, 2012). A determinação do

para a segurança global das estruturas, o

momento resistente de cálculo, posição

que não ocorre no Brasil.

para concretos com fck ≤ 50 MPa. Essa

Mu =

f Ftu bhsp2 2

[8]

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 83

Mu =

f R3 bhsp2 6

f Ftu bhsp2 2

[10]

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Resistência residual à tração no Estado Limite Último

u Figura 6 Resultados de resistência residual à tração no ELU (f R3)

A dosagem que apresentou o maior valor de fR3, como pode ser observado

Onde:

proporciona uma maior facilidade de

b: base da viga (mm);

ensaio. Entretanto, na prática, as fibras

hsp: a altura da viga (mm);

são solicitadas por tração direta. Por

fFtu: resistência residual à tração direta

isso, o fib Model Code 2010 (2013) pro-

do CRF (MPa).

põe uma compatibilização da resistência

É válido destacar que há basicamente

à tração residual no estado limite último

três tipos de ensaios para determinação

(fFtu) a partir da resistência residual (fR3),

da resistência à tração do concreto: tração

que é determinada a partir do ensaio de

direta, tração indireta e tração na flexão.

tração na flexão prescrito pela norma EN

Nos ensaios de tração direta, toda a seção

14651 (2007), a partir da Equação (9).

do corpo de prova é submetida apenas a esforços de tração uniaxial, de forma que

f Ftu

os valores obtidos de tensão-deformação

f = R3 3

[9]

niente de uma simplificação algébri-

ensaio de tração na flexão.

1,94 vezes superior ao fR3 obtido para o teor de 20 kg/m³. Em comparação a do CRF com 30 kg/m³ de fibras, houve um acréscimo de 17%. Os experimentos para os traços T20, T30 e T45, respectivamente, apresentaram coeficientes de variação iguais a 14%, 17%, 13%. É possível identificar a partir dos resultados apresentados que à medida que se aumentou o teor fibras, a resistência residual fR3 também aumentou, conforme esperado. Observa-se na Figura 6 que esse

Essa compatibilização é prove-

não são superestimados, como ocorre no

na Figura 6, foi a de 45 kg/m³, sendo

O ensaio de tração direta permi-

ca, igualando equações de cálculo de

te a identificação da relação tensão-

momento considerando uma distribui-

-deformação, ao mesmo tempo que

ção uniforme de tensões, que ocorre

exige uma geometria especifica para

no ensaio de tração direta, e uma dis-

a amostra de ensaio como prevenção

tribuição linear de tensões, que ocorre

para um modo de ruptura indesejado.

no ensaio de flexão. Essa compatibili-

Já o ensaio de flexão em três ou qua-

zação é apresentada na Equação (10)

tro pontos, utilizando amostras de vigas,

(fib MODEL CODE, 2013).

ganho não foi linear, mas sim logarítmico, com um coeficiente de determinação igual a 96%, em concordância com o apresentado por Salvador & Figueiredo (2013).

4.2 Armadura A partir das Equações (5) e (6) foram determinadas as alturas das linhas neutras e verificada a armadura de flexão necessária para cada caso dimensionado da viga. Com os resultados de

u Tabela 2 – Dimensionamento da viga

fR3 obtidos no ensaio de resistência à tração na flexão foi possível determinar

Referência

Teor de fibras

MSd (kN.cm)

MRu (kN.cm)

x (cm)

As (cm²)

ABNT NBR 6118 (2014)

19.940

–

12,3

12,4

partir daí, calculou-se a contribuição do

19.734

–

10,9

12,1

CRF no momento resistente através da

20 kg/m³

19.734

2.079

10,9

10,8

Equação (8). O resumo dos resultados

30 kg/m³

19.734

3.416

10,9

10,0

obtidos está apresentando na Tabela 2.

45 kg/m³

19.734

4.043

10,9

9,6

fib Model Code 2010 (2013)

84 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

os valores de fFtu (resistência à tração direta) com base na Equação (9). A

É possível notar que tanto pela ABNT NBR 6118 (2014) quanto pelo

fib Model Code 2010 (2013), os resultados do momento resistente (MRd)e da área final de armadura foram bem próximos entre si, para o caso do dimensionamento sem considerar as fibras. Ao se comparar a viga dimensionada a partir da ABNT NBR 6118 (2014) com as reforçadas com fibras, tem-se reduções na área de aço iguais a 11, 17 e 21%, para os traços T20, T30 e T45, respectivamente. Observa-se na Figura 7

u Figura 7 Resultados da área de aço calculada em função do teor de fibra

que houve uma tendência linear na redução da armadura ao se aumentar o teor

bras e o aumento do fR3 foi dada por

sentada pelo fib Model Code 2010

de fibras do compósito, com coeficiente

uma equação logarítmica, indicando

(2013), compatibilizando um ensaio

de determinação, a partir de regressão

que, para haver ganhos de resistên-

para avaliar a resistência à tração na

linear, igual a 0,95. Essa regressão linear

cia estatisticamente significativos, é

flexão com a tração direta pode estar

é um ponto positivo, pois poderia facilitar

necessário incorporar um alto teor de

reduzindo a eficiência do uso de fibras

uma interpolação de dados para outras

fibras ao CRF (tais avaliações prévias

em um sistema híbrido com o concre-

dosagens de fibras, tornando admissível

ao dimensionamento de estruturas de

prever e estimar a área de aço necessária

CRF são fundamentais);

to armado para reforço estrutural; u É necessário avaliar os benefícios em

para resistir à flexão ao se utilizar outros

u Observaram-se baixas reduções na

se aplicar o CRF no Estado Limite de

teores de fibras, dentro da faixa dos teores

área de armadura convencional ao se

Serviço, verificando deformações e

inicialmente ensaiados em laboratório.

incorporar fibras ao dimensionamen-

aberturas de fissuras;

to; assim, a viabilidade econômica do

u Ressalta-se que esse estudo foi re-

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

uso do CRF para estruturas fletidas

alizado para uma viga simplesmente

Este artigo teve como objetivo ava-

não ocorre pela mera consideração

apoiada, sendo verificado apenas o es-

de sua contribuição na flexão;

forço de flexão; ainda são necessárias

liar o equacionamento proposto pelo fib Model Code 2010 (2013) e a contribui-

u Ainda são necessários estudos no

avaliações que levem em consideração

ção das fibras no dimensionamento a

processo de dimensionamento e mo-

a peça em uma estrutura global, consi-

flexão de uma viga de concreto armado

delagem do CRF, de modo a incorpo-

derando outros esforços, como torção

submetida. Após a avaliação, tem-se

rar modelos que melhor representem

e cisalhamento, redistribuição de esfor-

como considerações finais:

a resistência à tração nas equações e

ços e transferências de cargas, bem

u A correlação entre a dosagem de fi-

dimensionamento – a estratégia apre-

como solicitações dinâmicas.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 6118: Projetos de estruturas de concreto – Procedimentos. Rio de Janeiro, 2014. [2] _____________. NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 1980. [3] EN – EUROPEAN STANDARD. EN 14651 - 07 - Test method for metallic fibre concrete – Measuring the flexural tensile strength (limit of proportionality (LOP), residual). Edition: 2007-12-01. [4] FÉDÉRATION INTERNATIONALE DU BÉTON – FIB. Fib Model Code for Concrete Structures 2010. Swtizerland, 2013. 402p. [5] FIGUEIREDO, A. D. Concreto reforçado com fibras. 248p. Tese (Livre-Docência) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. [6] FUSCO, P. B. Tecnologia do Concreto Estrutural. 2ª. Edição. Editora PINI. 2012. 200p. [7] GUIMARÃES, M C. N. FIGUEIREDO, A. D. Análise da repetibilidade e reprodutividade do ensaio de tenacidade à flexão dos concretos. In: 44° Congresso Brasileiro de Concreto, Belo Horizonte, 2002. [8] SALVADOR, R. P.; FIGUEIREDO, A. D. Análise comparativa de comportamento mecânico de concreto reforçado com macrofibra polimérica e com fibra de aço. In: Revista Matéria, artigo 11498, pp.1273-1285, 2013. [9] WUA, M. JOHANNESSON, B.; GEIKER, M. A review: Self-healing in cementitious materials and engineered cementitious composite as a self-healing material. In: Construction and Building Materials, v. 28, pp. 571–583, 2012.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 85

u pesquisa e desenvolvimento

Os desafios da avaliação da trabalhabilidade do concreto com fibras ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO

MARCOS ROBERTO CECCATO

RICARDO DOS SANTOS ALFERES FILHO

Trima Engenharia e Consultoria

Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP

para o canteiro (montagem e esto-

teral de perda de resistência da ma-

cagem de armaduras). Com isso, o

triz proporcionada por dificuldades

bem conhecido o fato das

concreto reforçado com fibras (CRF)

de compactação.

fibras serem adicionadas

passa a ser muito atrativo para várias

As dificuldades proporcionadas

ao concreto com a finalida-

aplicações. No entanto, já é sabido

pelas fibras em termos de trabalha-

de de reforçar a matriz e lhe propi-

há bom tempo que, apesar de incre-

bilidade podem prejudicar inclusive

ciar um comportamento mais dúctil

mentos no comportamento mecâni-

as condições de mistura. A homoge-

(Figueiredo, 2011). O fato da fibra

co, as fibras causam uma redução

neização da fibra é essencial para o

ser adicionada diretamente na mistu-

da mobilidade do material, poden-

bom comportamento do material. No

ra do concreto gera uma facilitação

do prejudicar sua trabalhabilidade

entanto, a homogeneidade pode ser

do processo construtivo por reduzir

e, consequentemente, dificultar sua

prejudicada pelas condições de mis-

ou mesmo eliminar os serviços as-

condição de aplicação (Johnston,

tura, que devem receber um grau de

sociados ao uso da armadura con-

1984). Dessa maneira, o ganho ob-

atenção maior do que o despendido

vencional (montagem e instalação), o

tido em termos de resistência pós-

para o concreto simples. Um dos

que reduz o tempo de execução das

-fissuração e de logística para a obra

problemas típicos que ocorre nesta

obras e também a área demandada

poderá trazer consigo um efeito cola-

fase é a formação de bolas de fibras,

1. INTRODUÇÃO

popularmente conhecidos como “ouriços” (Figura 1a). Esses embolamen-

tos podem prejudicar muito a condição de moldagem de elementos, como é o caso do tubo de concreto com reforço híbrido ilustrado na Figura 1b. No caso da bola de fibras não ser removida, a mesma irá comprometer completamente a funcionalidade do componente porque prejudicará gravemente sua condição de estanqueidade. Por essa razão,

u Figura 1 Embolamento de fibras (a) e como ele pode se posicionar na produção de um tubo com reforço híbrido (b)

86 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

a mistura deve ser feita de maneira cuidadosa, adicionando-se a fibra de maneira contínua. Para evitar esse problema, há fabricantes que

fornecem fibras de aço coladas em pentes ou tabletes (Figura 2). Este

sistema de pentes evita o embolamento que ocorre já dentro da própria embalagem da fibra solta. As fibras formam emaranhados que, quando adicionada ao concreto, acabam por se consolidar com a pasta que fica aderida em sua volta. Portanto, é recomendado que a fibra solta não seja lançada de uma única vez na

u Figura 2 Fibras de aço longas (a) e curtas (b) fornecidas em pente

mistura, mas distribuída progressivamente, o que diminui o risco dos em-

mobilidade relativa. No entanto, é

Filho et al. (2016) foi variado o teor de

bolamentos. Nesse mesmo sentido,

usual recomendar que as fibras te-

fibras para o reforço de um concreto

alguns fabricantes de macrofibras

nham um comprimento que seja,

autoadensável. O material foi avaliado

poliméricas as fornecem em roletes

pelo menos, o dobro da dimensão

através de ensaios realizados com um

(Figura 3a) ou trançadas como apare-

máxima do agregado graúdo (Maidl,

reômetro rotacional, o que permitiu ge-

ce na Figura 3b. No entanto, mesmo

1991). Com isso se potencializaria o

rar os perfis de cisalhamento constan-

bem homogeneizada, a fibra reduz a

poder de costura das fissuras que

tes da Figura 4. A partir dessas curvas

mobilidade da mistura e pode dificul-

poderão vir a ocorrer no concreto

foi possível obter uma avaliação do

tar as condições de aplicação. Por-

(Figueiredo, 2011). No entanto, isto

torque de escoamento e da taxa de

tanto, é importante conhecer como

significará que os agregados terão

aumento de torque com o aumento da

a fibra afeta o comportamento do

que se mover relativamente “forçan-

tensão de cisalhamento, que corres-

concreto no estado fresco e como se

do a passagem” pelas fibras presen-

ponderiam, respectivamente, à tensão

pode realizar um controle adequado

tes na argamassa. Logo, as fibras

de escoamento e à viscosidade plásti-

do material. Assim, este artigo tem

poderão prejudicar a mobilidade

ca do material, considerando-o como

por objetivo apresentar uma análise

da mistura, dificultando a mobilida-

um fluído de Bingham (Romano et al.,

do trabalhabilidade do CRF focando

de relativa dos agregados graúdos.

2011). A partir dos resultados, foi pos-

no comportamento e nos procedi-

Nesse sentido, quanto maior o teor

sível correlacionar o torque de escoa-

mentos para controle da produção

de fibras, tanto maior será a dificul-

mento e a viscosidade relativa com o

do material.

dade de mobilidade relativa entre

teor de fibras o que está apresentado

os agregados.

na Figura 5. Isto implica uma perda de

2. O EFEITO DA FIBRA NO COMPORTAMENTO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO O primeiro fato a considerar é

No estudo desenvolvido por Alferes

mobilidade inicial do material, o que

que as fibras não ocupam todo o volume do concreto. Na verdade, elas são inseridas no volume de argamassa que envolve os agregados graúdos. Ou seja, as fibras acabam por reforçar a “argamassa” do concreto. A mobilidade do concreto depende de um volume de argamassa tal que garanta um certo afastamento dos agregados graúdos e sua

u Figura 3 Macrofibras poliméricas fornecidas em roletes (a) e trançadas (b)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 87

fibras também poderá ser minimizado no caso de se diminuir a dimen-

20 15

são máxima do agregado graúdo.

10 5 0

Viscosidade plástica (N.m.rpm)

Torque (N.m)

0,035

com o aumento do teor ou volume de

Ref 20kg/m³ 80kg/m³ 120kg/m³

Naturalmente, é de se esperar que 0

200

400 600 Rotação (RPM)

800

1000

u Figura 4 Perfis de cisalhamento dos concretos em função da velocidade de rotação (Alferes Filho et al., 2016)

2,50

R² = 0,9798

0,02

2,00

0,015

1,50 R² = 0,9423

0,01

tenham maior mobilidade entre as fibras do que agregados maiores. Isto

3,00

Torque de escoamento

0,025

0,005

agregados de menores dimensões

3,50

Viscosidade plástica

0,03

1,00

40 60 80 Teor de fibras (kg/m³)

100

120

Torque de escoamento (N.m)

A perda de mobilidade do CRF

0,50

u Figura 5 Viscosidade plástica e torque de escoamento dos concretos em função do teor de fibras (Alferes Filho et al., 2016)

também foi comprovado no estudo de Figueiredo e Ceccato (2015) que comparou o efeito do teor de fibras no abatimento e tempo Ve-Be de dois concretos de mesmo abatimento ini-

corresponde à diminuição de seu aba-

cial, mas com agregados de distintas

CRFs. Assim, optar por concretos

timento, bem como uma maior dificul-

dimensões máximas. Nota-se clara-

mais argamassados e com agregados

dade de bombeamento, dado que o

mente que menores dimensões má-

de menores diâmetros irá minimizar a

material exigirá maiores esforços para

ximas dos agregados graúdos apre-

perda de trabalhabilidade gerada pela

se obter mobilidade para maiores ta-

sentam menor impacto na perda de

incorporação de fibras. No entanto,

xas de cisalhamento, sempre que se

abatimento ou no tempo Ve-Be dos

deve-se ter em mente que sempre

aumentar o teor de fibras. Uma consequência natural desse raciocínio é esperar que, quanto

da mistura. No estudo de Figueiredo

40 α 50

α 55

6 4

e Ceccato (2015) foi feita a avalia-

Abatimento (cm)

mais fácil será garantir a mobilidade

10 Abatimento (cm)

maior for o teor de argamassa, tão

ção do efeito do teor de argamassa

α 50

α 55

35 30 25 20 15 10

5 0

0,2

0,4

0,6 0,8 Volume de fibras(%)

1,2

0,2

0,4

na trabalhabilidade do CRF, medida através do ensaio de abatimento e tempo Ve-Be, o que pode ser vislumbrado na Figura 6. No estudo, apenas fibras de aço foram utilizadas.

0,6 0,8 Volume de fibras (%)

1,2

1,4

u Figura 6 Efeito do teor de fibras de aço indicado pelo volume relativo no abatimento (a) e tempo Ve-Be (b) de concretos com teor de argamassa seca de 50% (a50) e 55% (a55) (Figueiredo e Ceccato, 2015)

Percebe-se, pelo gráfico, que, para um maior teor de argamassa (α =

intensa com o aumento do teor de fi-

4 2

to inicial igual ao do concreto com

teor menor de argamassa menor (α argamassa demonstrou maior facilidade de compactação no ensaio Ve-Be, demandando menores tempos de remoldagem.

a9.5mm

bras, considerando-se um abatimen-

= 50%). Além disso, o maior teor de

a19mm

Time VeBe (seconds)

o aumento do teor de fibras é menos

10 Abatimento (cm)

55%), a redução do abatimento com

0,2

0,4

0,6 0,8 Volume de fibras (%)

1,2

1,4

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

b a19mm

0,2

a9.5mm

0,4

0,6 0,8 Fiber volume (%)

1,2

u Figura 7 Efeito do teor de fibras de aço indicado pelo volume relativo no abatimento (a) e tempo Ve-Be (b) de concretos com agregados graúdos de dimensão máxima de 9,5 mm (a9.5mm) e 19 mm (a19mm) (Figueiredo e Ceccato, 2015)

88 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

1,4

cidade de diferenciação de compor-

lidade da mistura com o aumento do

tamentos. No estudo de Figueiredo

teor de fibras. Por outro lado, como

e Ceccato (2015), foi feita uma cor-

os resultados demonstram, baixos te-

relação entre os resultados obtidos

ores de fibras de aço pouco prejudi-

por ensaios Ve-Be e de abatimento,

cam nas medidas de trabalhabilidade.

o que pode ser observado na Figura

Nesses casos, um pequeno aumento

8. Confirmou-se que o ensaio Ve-Be

do teor de aditivo dispersante (poli-

apresenta melhor sensibilidade para

funcional ou plastificante) pode ser o

os concretos com abatimento infe-

suficiente para mitigar o problema.

rior a 20 mm e, em especial, para os concretos que apresentaram abati-

3. OS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA TRABALHABILIDADE DO CRF

mento zero. Abatimento nulo signifi-

Idealmente,

seria

ca apenas que o método de ensaio

Tempo VeBe (segundos)

haverá um certo prejuízo para a mobi-

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

10 Abatimento (mm)

u Figura 8 Correlação entre os resultados obtidos com os ensaios de abatimento e tempo Ve-Be de concretos reforçados com fibras (Figueiredo e Ceccato, 2015)

interessante

atingiu o seu limite e, portanto, deve-

utilizar ensaios reológicos para uma

-se utilizar outro que não dependa

avaliação mais ampla do comporta-

apenas da ação da gravidade para

vidos por Sahmaran et al. (2005), Fer-

mento do CRF no estado fresco (Al-

mobilizar o concreto, tal como o Ve-

rara et al (2007) e Ding et al.(2008).

feres Filho et al., 2016). No entanto,

-Be. Por outro lado, abatimentos su-

Isto ocorre porque há um grande

são muito raros os laboratórios que

periores a 60 mm não apresentaram

número de vantagens aplicativas do

contam com um reômetro para reali-

qualquer diferenciação em termos de

concreto autoadensável reforçado

zar uma avaliação desse tipo. Assim,

resultado Ve-Be, mostrando que este

com fibras que, portanto, passa a

os métodos de avaliação devem ser

ensaio não é adequado para CRFs

ser muito atrativo. No entanto, ele

aqueles adequados à consistência do

com consistência plástica.

exige um elevado grau de controle de

CRF. Ou seja, CRFs de consistência

No caso de concretos com con-

execução para se evitar orientações

plástica são, normalmente, avaliados

sistência fluída, como é o caso dos

preferenciais desfavoráveis origina-

a partir do ensaio de abatimento de

concretos autoadensáveis, deve-se

das pelo próprio fluxo. No trabalho

tronco de cone. Esse ensaio apre-

empregar métodos de ensaio espe-

de Alferes Filho (2016), foi demons-

senta boa sensibilidade quando o ní-

cíficos para essa avaliação, tal como

trado que pode haver prejuízo signi-

vel de abatimento está entre 40 mm

os preconizados na série de normas

ficativo de comportamento mecânico

e 140 mm. Há alguns ensaios desen-

ABNT NBR15823:2010, quais se-

de elementos planos em função de

volvidos especificamente para avaliar

jam, o método do espalhamento e

o CRF, como é o caso do cone in-

do tempo de escoamento, o anel J, a

vertido (ASTM C995), mas a sua apli-

caixa L e o funil V. Vale ressaltar que

cabilidade apresenta uma série de

a avaliação da habilidade passante

dificuldades e pode ser substituído

é de grande importância quando da

sem problemas pelo ensaio de abati-

utilização de reforço híbrido de fibras

mento convencional como apontou o

e vergalhões. Assim, se pode verificar

estudo realizado por Ceccato (1998).

condições de risco de bloqueio, como

Para concretos de consistência

o caso ilustrado na Figura 9. Por outro

seca, o risco de prejudicar a avalia-

lado, caso o concreto seja utilizado

ção da trabalhabilidade é grande. Tal

apenas com o reforço de fibras, este

é o caso dos concretos utilizados

tipo de avaliação é desnecessário.

para a produção de algumas peças pré-moldadas,

como

tubos

Há vários trabalhos abordando a

para

análise de trabalhabilidade do con-

obras de saneamento. Neste caso,

creto autoadensável reforçado com

o ensaio Ve-Be apresenta boa capa-

fibras, como é o caso dos desenvol-

u Figura 9 Bloqueio do fluxo de concreto com alto teor de fibras de aço durante a realização do ensaio de caixa L (Alferes Filho, 2016)

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 89

2011). Ela também pode ocorrer no

bilidade: as vantagens aplicativas do

elemento moldado pelo simples fato

CRF vêm acompanhadas de uma ne-

de haver grande diferença de densi-

cessidade maior de controle. Isto é

dade entre a fibra e a matriz e, caso

particularmente importante pelo fato

não haja uma rigidez ao movimento

de haver sempre o risco de tentar

da matriz em repouso, haverá a ten-

melhorar as condições de fluidez do

dência de concentração de fibras de

compósito, aumentando-se a quanti-

aço no elemento moldado. Por outro

dade de água, como ocorre na cor-

lado, as macrofibras de polipropi-

reção do abatimento por adição de

leno têm densidade inferior à 1 kg/

um maior volume de água. Isto pode

dm 3, o que gera um grande risco de

gerar prejuízos para o concreto em

flutuação das mesmas. Em ambos

termos de comportamento mecânico

os casos a dosagem do CRF deve

e durabilidade. O CRF, por sua pecu-

levar em conta este risco e se deve

liar propensão à perda de mobilidade

utilizar algum recurso para correção

apresenta um risco ainda maior nes-

do problema, como é o caso dos

se aspecto. Portanto, é fundamen-

variações no posicionamento do lan-

aditivos ampliadores de viscosidade,

tal a realização de estudos prévios

çamento. Além disso, há sempre o

por exemplo.

de dosagem, onde as condições de

Concentração de fibras por separação da matriz

u Figura 10 Exemplo de segregação de fibras observável durante o ensaio de espalhamento (Alferes Filho et al., 2016)

risco de segregação. A segregação

trabalhabilidade e seu controle se-

pode ser avaliada visualmente duran-

4. COMENTÁRIOS FINAIS

jam bem parametrizadas (Figueiredo

te o ensaio de espalhamento, como

Deve-se ter em mente que o con-

et al., 2000). A mera adoção de um

o exemplo ilustrativo da Figura 10, ou

trole do CRF é mais complexo do que

teor de fibras adicionado a uma ma-

melhor ainda, pelo ensaio específico

o realizado para o concreto armado.

triz pré-existente não é um procedi-

da norma ABNT NBR 15823-6:2010.

Do ponto de vista mecânico, o CRF

mento adequado. No caso específico

A segregação ocorre por algumas ra-

deve ser controlado avaliando-se

do concreto autoadensável é muito

zões. A primeira é pela possibilidade

a interação entre fibra e matriz, de

interessante utilizar a combinação

da pasta e/ou argamassa escoarem

maneira distinta do concreto arma-

de ensaios, como preconizado na

mais facilmente pelas fibras e agre-

do, onde avalia-se separadamente

normalização brasileira e internacio-

gado graúdo, causando uma forte

o concreto em si e o aço. O mesmo

nal, de modo a se evitar avaliações

separação de fases (Romano et al.,

ocorre para o controle da trabalha-

muito restritas.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ALFERES FILHO, R. S.; MOTEZUKI, F. K.; ROMANO, R. C. O.; PILEGGI, R. G.; FIGUEIREDO, A. D. Evaluating the applicability of rheometry in steel fiber reinforced self compacting concretes. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 9, p. 969-988, 2016. [2] CECCATO, M.R. Estudo da trabalhabilidade do concreto reforçado com fibras de aço. São Paulo, 1998, 98p. Dissertação de mestrado. Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. [3] DING, Y.; LIU, S.; ZHANG, Y.; THOMA, A. The investigation on the workability of fibre cocktail reinforced self-compacting high performance concrete. Construction and Building Materials 22 (2008) 1462–1470. [4] FERRARA, L.; PARK, Y-D.; SHAH, S. P. A method for mix-design of fiber-reinforced self-compacting concrete. Cement and Concrete Research 37 (2007) 957–971 [5] FIGUEIREDO, A. D. Concreto reforçado com fibras, Tese de Livre-Docência, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. [6] FIGUEIREDO, A. D.; CECCATO, M. R. Workability Analysis of Steel Fiber Reinforced Concrete Using Slump and Ve-Be Test. Materials Research, p. 1, 2015. [7] FIGUEIREDO, A. D.; NUNES, 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) - BEFIB’2000, 2000. p. 103-118. [8] JOHNSTON, C.D. Measures of the workability of steel fiber reinforced concrete and their precision. Cement, Concrete, and Aggregates. CCAGDP, v.6 n.2, Winter 1984. p.74-83. [9] MAIDL, B. Stahlfaserbeton. Berlin: Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, 1991. [10] ROMANO, R. C. O.; CARDOSO, F. A.; PILEGGI, R. G. Propriedades do Concreto no Estado Fresco. In: Geraldo Cechella Isaia. (Org.). Concreto: Ciência e tecnologia. 1ed. São Paulo: IBRACON, 2011, v. 1, p. 453-500. [11] SAHMARAN, M.; YURTSEVEN, A.; YAMAN, I. O. Workability of hybrid fiber reinforced self-compacting concrete. Building and Environment 40 (2005) 1672–1677

90 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u pesquisa e desenvolvimento

Ensaio não destrutivo para determinar a quantidade e a orientação média das fibras em CRFA por meio da indução eletromagnética ARTHUR HENRIQUE VIEIRA DE MELO Graduando em Engenharia Civil

RENATA MONTE Pesquisadora Doutora

ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA Professora Doutora

Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas

Escola Politécnica, Universidade de São Paulo

Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas

é não destrutivo, no entanto, ao con-

tamente proporcional a permeabilidade

desempenho mecânico dos

trário dos outros, todos os métodos

magnética do meio (μ) e ao coeficiente

elementos produzidos em

dentro dessa categoria necessitam de

de geometria (k), conforme a Equação 1.

1. INTRODUÇÃO

concreto reforçado com fi-

uma calibração prévia. Esses últimos

bras (CRF) depende da quantidade e da

são fundamentados nos conceitos de

dispersão das fibras. Desta forma, para

impedância, resistência elétrica, micro-

Mantendo-se as geometrias das

o desenvolvimento tecnológico do CRF,

-ondas e indutância (TORRENTS et al,

bobinas e dos corpos de prova cons-

são necessários métodos de controle

2012; CAVALARO et al, 2014;).

tantes é possível afirmar que a varia-

L = m ×k

[1]

de qualidade que mensurem a atuação

Para o concreto reforçado com

ção na indutância, medida quando as

das fibras como reforço da matriz (FI-

fibras de aço (CRFA) torna-se vanta-

peças de CRFA são introduzidas no

GUEIREDO, 2011).

josa a utilização dos métodos indire-

campo magnético, deve-se apenas à

Nas últimas décadas foram desen-

tos já que, dentre os constituintes do

presença das fibras de aço. Torrents et

volvidos vários métodos objetivando

concreto, apenas as fibras possuem

al (2012) submeteram corpos de prova

determinar a quantidade e a orientação

propriedade ferromagnética. Torrents

cúbicos de CRFA de 150 mm de ares-

das fibras, eles são classificados em:

et al (2012) propuseram o método

ta, com percentuais de adição de fibras

manuais, diretos e indiretos. O primei-

indutivo fundamentados nas Leis de

diferentes (15, 30, 45 e 60 kg/m³), ao

ro é totalmente destrutivo e consiste na

Faraday para estimar a quantidade e

ensaio indutivo. Após o ensaio, foram

reconstituição de traço de concreto en-

a distribuição das fibras num corpo de

triturados e a massa de fibras aferidas

durecido por meio da contagem e pe-

prova de CRFA por meio da variação

e constatou-se a relação linear entre a

sagem das fibras triturando ou lavando

da indutância medida. Esse método

soma da variação da indutância medida

os corpos de prova. O segundo é dito

utiliza basicamente duas bobinas ge-

nos três eixos principais e a massa de

não destrutivo quando se utiliza a análi-

radoras de campo magnético como

fibra de aço na amostra.

se de imagens, porém são necessários

elemento sensor e um medidor de

equipamentos de alto custo e não usu-

indutância.

Cavalaro et al (2015) aperfeiçoaram o método levando em consideração

ais em laboratórios de concreto, como

Segundo os fundamentos do ele-

outros formatos da bobina e do cor-

os de raios X e tomografia. O último tipo

tromagnetismo, a indutância (L) é dire-

po de prova, tornando-o aplicável a

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 91

as fibras paralelas e perpendiculares ao

u Tabela 1 – Caracterização dos agregados

campo magnético e, quando comparado com a amostra sem adição de fibras, a

Materiais

Massa (kg/m³)

Cimento

415,00

RBMG

207,50

Areia

734,31

Brita

790,98

Água inicial

166,00

Água complementar

36,66

éo

Água de absorção

11,03

ângulo formado entre a orientação mé-

Superplastificante

6,92

é o fator de

Fibras de aço FF 44

47,36

aspecto da fibra de aço utilizada. Sen-

Fibras de aço FF 80

26,05

indutância medida teve um incremento

Miúdo

Graúdo

Massa específica [g/cm³]

2,48

2,68

Cavalaro et al (2014) definiram e

Absorção (%)

0,80

0,64

equacionaram dois parâmetros para

Graduação granulométrica

média

Módulo de finura

2,91

–

de 87% e 13%, respectivamente.

análise da orientação das fibras pelo método indutivo: número de orientação ( η i ) e contribuição relativa ( C i ) das fibras em relação ao eixo i. Onde:

corpos de prova cilíndricos. A equação definida é mostrada abaixo, onde: é a quantidade de fibra,

u Tabela 3 – Dosagem do concreto

Li é a varia-

dia das fibras e o eixo i e do

αi

fatores de correção quando

ção da indutância em relação ao eixo i,

as fibras estiverem orientadas de forma

Bv ,i é um coeficiente que está relacio-

com característica fluída. Utilizou-se

aleatória no corpo de prova.

cimento CPII Z-32, agregado miúdo

nado com a geometria, tante e

é uma cons-

Le é a indutância equivalente

em relação ao eixo i.

Cf = b ×å

J×

Li = b × Le B v ,i

e graúdo naturais e resíduo do be-

cos a i = h i = Li (1 + 2g )- Le Bv ,i g Le Bv ,i (1 - g )

-m

[3]

(RBMG) passante na peneira de 300

µm

[2]

Caso as fibras estejam paralelas às

neficiamento do mármore e granito como adição mineral. Esses ma-

teriais são caracterizados na Tabela 1

Ci =

linhas do campo magnético, a sua per-

åi = x , y , z h i

[4]

e nas Figuras 1(a) e 1(b). Empregou-se aditivo superplastificante à base de éter policarboxílico e fibras de aço com

meabilidade magnética é máxima. Com

Este artigo analisa os resultados

ancoragem em gancho nos fatores de

isso a variação da indutância aferida será

do programa experimental realizado

forma (FF) 44 e 80. A caracterização

máxima também. Caso as fibras estejam

no intuito de validar aplicabilidade do

das fibras é apresentada na Tabela 2.

perpendiculares ao campo, a sua perme-

método indutivo e do equacionamento

As relações definidas por Silva et al

abilidade e a variação da indutância serão

proposto por Cavalaro et al (2015) na

(2012) foram mantidas e a dosagem é

mínimas. Torrents et al (2012) utilizaram

determinação da quantidade e da orien-

mostrada na Tabela 3.

placas de poliestireno expandido na pro-

tação média das fibras. Foram avalia-

O procedimento de mistura seguiu

dução de dois corpos de prova, um com

dos corpos de prova cúbicos de CRFA,

o proposto por Silva et al (2012), com

as fibras coladas paralelas ao eixo x e ou-

moldados sem indução da orientação

as fibras adicionadas no último estágio e

tro sem fibras. O corpo foi ensaiado com

das fibras, como forma de simular uma

dispersas na mistura. Fibras com fatores

situação real de concretagem.

de forma diferentes não foram misturadas, com isso foram moldados 6 corpos

u Tabela 2 – Caracterização da fibra de aço

2. METODOLOGIA

de prova cúbicos com 15cm de aresta, sendo 3 com cada fibra estudada.

2.1 Moldagem dos corpos de prova

Comprimento (mm)

Diâmetro (mm)

0,75

Fator de forma

Resistência à tração (MPa)

A dosagem utilizada foi estudada

>1100

O ensaio indutivo utiliza como ele-

por Silva et al (2012) e adaptada pe-

mento sensor uma bobina circular com

Módulo elástico (MPa)

21000

los autores para produzir concreto

duplo enrolamento do tipo Helmholtz.

reforçado com fibras de aço (CRFA)

Este arranjo produz campo magnético

92 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

2.2 Ensaio indutivo

uniforme de baixa intensidade num volume relativamente grande. Seguindo as recomendações de Cavalaro et al (2014) cada enrolamento foi montado com 1.200 voltas de fio de cobre de 0,3 mm e possui diâmetro de 250 mm. Levando

u Figura 1 Curva granulométrica dos agregados (a) e do RBMG (b)

em conta a espessura das bordas os enrolamentos foram colocados a uma distância de 130 mm entre si e também foram ligados paralelamente. Para aferir a variação da indutância optou-se por utilizar o medidor LCR portátil da Agilent modelo U1732C. A aparelhagem de ensaio é mostrada na Figura 2(a). A preparação do ensaio ocorre marcando-se os três eixos coordenados no corpo de prova como mostra a

Figura 2(b). Por conveniência definiu-se o eixo Z como eixo vertical e o pla-

u Figura 2 Ensaio indutivo (a) e marcação dos elementos de calibração e corpos de prova (b)

no XY como plano de lançamento do concreto. Posteriormente os terminais de entrada e saída são conectados a entrada positiva e negativa do medidor LCR, respectivamente. O procedimento de ensaio consiste na colocação dos corpos de prova de acordo com os três eixos principais, X, Y e Z, e a medição da indutância para cada. Utilizando um corpo de prova sem fibras como parâmetro é possível determinar a variação da indutância em relação ao eixo X, Y e Z, respectiva-

mente,

∆L x , ∆L y e ∆L z .

2.3 Calibração dos parâmetros Por ser um método indireto, faz-se necessário a calibração dos parâmetros antes dos ensaios com corpos de prova de concreto. Nesse intuito foram produzidos elementos de calibração que atuam como corpos de

prova padrão utilizando placas de poliestireno expandido em duas es-

u Figura 3 Produção das placas (a) e dos cubos (b) e os cubos prontos (c)

pessuras (5 e 10 mm) e amostra das fibras de aço utilizadas no programa CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 93

u Tabela 4 – Características dos elementos de calibração Fibras de aço com fator de forma 44 Espessura (mm)

Orientação (graus)

Referência

PD-44-1

PD-44-2

PD-44-3

PD-44-4

PD-44-5

PD-44-6

Fibras de aço com fator de forma 80 Espessura (mm)

Orientação (graus)

Referência

PD-80-1

PD-80-2

PD-80-3

PD-80-4

PD-80-5

PD-80-6

experimental (FF44 e FF80). A confec-

No total foram produzidos 13

necessita-se determinar a reta de

ção foi iniciada cortando as placas de

cubos e suas características estão

calibração da fibra utilizada. Nesse

poliestireno expandido em quadrados

na Tabela 4. A quantidade de fibras

sentido, utilizou-se os elementos de

de aresta 15cm e as fibras, de cada FF

de cada cubo foi estimada toman-

calibração, visto que a quantidade de

separadamente, foram coladas sobre

do como referência a densidade do

fibras é conhecida. Com a Equação 2,

as placas numa orientação predefinida

concreto igual a 2400 kg/m³ e o per-

a indutância equivalente foi calculada

(30, 45 ou 60º) em relação ao eixo X.

centual de adição de fibras de 47,36

adotando

Posteriormente, as placas com fibras

e 26,05 kg/m³ para os FF 44 e 80,

et al, 2015). Na Tabela 5 é mostrada

de mesmo FF e orientadas na mesma

respectivamente. Esta quantidade foi

a variação da indutância por eixo, a

direção foram coladas umas sobre as

dividida nas 14 placas, portanto ado-

indutância equivalente e a massa de

outras formando um cubo com ares-

tou-se 70 e 30 fibras por placa, para

fibra do corpo. Nas Figuras 4(a) e 4(b)

ta de 15 cm. O procedimento de pro-

os FF 44 e 80, respectivamente.

são mostradas as retas de calibração

dução dos elementos de calibração é mostrado na Figura 3.

Para estimar a quantidade de fibras num corpo de prova de CRFA

Bv , z = 2.342 (CAVALARO

para as fibras com fator de forma 44 e 80, respectivamente.

u Tabela 5 – Variação da indutância nos elementos de calibração Eixo

Variação da indutância (mH) PD-44-1

PD-44-2

PD-44-3

PD-44-4

PD-44-5

PD-44-6

0,4

0,8

3,0

5,3

6,2

5,5

9,6

14,0

7,6

5,1

4,5

13,8

10,3

5,7

4,65E-03

4,61E-03

4,72E-03

8,56E-03

8,82E-03

8,73E-03

Fibras (kg)

0,105

0,210

Eixo

Variação da indutância (mH) PD-80-1

PD-80-2

PD-80-3

PD-80-4

PD-80-5

PD-80-6

0,3

0,7

2,8

5,0

7,3

5,3

9,2

13,5

7,4

5,0

2,7

13,6

9,4

5,3

4,46E-03

4,36E-03

4,40E-03

8,35E-03

8,24E-03

8,33E-03

Fibras (kg)

0,093

0,186

94 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Figura 5 Relação entre os ângulos previstos e os calculados nos elementos de calibração

u Figura 4 Reta de calibração para fibras de FF 44 (a) e FF 80 (b) É observado que a relação entre as grandezas é linear ( R

≈ 1 ) como de-

monstrado por Torrents et al (2012).

todos os corpos. Essa uniformidade é alcançada devido a fluidez do consaio indutivo com o ângulo teórico de

creto utilizado.

orientação das fibras.

Portanto, as Equações 5 e 6 expres-

3.2 Determinação da orientação média das fibras

sam a equação da reta de calibração para as fibras com fator de forma 44

Os elementos de calibração foram fabricados manualmente, portanto a pequena variação nos ângulos cal-

e 80, respectivamente.

C f = 23,78189 × Le

[5]

C f = 22,13558 × L e

[6]

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

De maneira a comprovar a Equa-

culados era esperada. Porém, os re-

ção 3 proposta por Cavalaro et al

sultados comprovam a aplicabilidade

(2015), utilizou-se os elementos de

das equações para estimar a orienta-

calibração, pois suas fibras foram

ção média das fibras.

orientadas (30, 45 ou 60º em rela-

Os ensaios foram realizados com

ção ao eixo X e perpendiculares ao

os corpos de prova de CRFA e os

eixo Z). Para os parâmetros

3.1 Determinação da quantidade de fibras No intuito de estimar a quantidade

ϑ, µ

parâmetros de orientação para cada

foram adotados, respectivamen-

corpo foi determinado utilizando as

te, os valores de 1,03, 0,10 e 0,05,

Equações 3 e 4. Os resultados são

conforme

apresentados na Tabela 7.

indicado

por

Cavalaro

Segundo a literatura, nos concre-

et al (2015).

de fibras de aço, os corpos de pro-

A contribuição das fibras em rela-

tos com característica fluída, as fibras

va de concreto foram submetidos ao

ção aos eixos principais é calculada

de aço tendem a alinhar-se com o flu-

ensaio indutivo padronizado. Com a

pela Equação 4 e mensura a contri-

xo de lançamento. Ao analisar os da-

indutância equivalente calculada utili-

buição das fibras orientadas em pa-

dos obtidos para os cubos de CRFA, é

zando a Equação 2, a massa de fibras

ralelo ao eixo analisado para variação

observada a tendência das fibras se

foi calculada aplicando as Equações

total da indutância aferida, uma vez

orientarem

5 e 6. Sabendo que os teores de adi-

que as fibras quando em paralelo

eixo Z. Isto evidencia que a fluidez do

ção das fibras foram 47,36 e 26,05

com o campo magnético têm contri-

concreto proporcionou o alinhamen-

kg/m³ para os FF 44 e 80, respetiva-

buição máxima na variação da indu-

to das fibras ao fluxo de lançamento.

mente, nota-se que a distribuição das

tância. A Figura 5 apresenta o gráfico

Em relação aos eixos X e Y, é notório

fibras ocorreu de forma uniforme em

que relaciona o ângulo medido no en-

que os valores calculados do número

perpendicularmente

u Tabela 6 – Cálculo do teor de fibras CP-44-1

CP-44-2

CP-44-3

CP-80-1

CP-80-2

CP-80-3

Indutância equivalente (mH)

6,8E-03

6,4E-03

7,6E-03

3,5E-03

4,2E-03

4,5E-03

Massa das fibras (kg)

0,162

0,153

0,181

0,077

0,092

0,099

Teor de fibras (kg/m³)

48,13

45,42

53,54

22,96

27,43

29,39

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 95

u Tabela 7 – Determinação dos parâmetros de orientação dos corpos de prova de concreto CP-44-1 Eixo

ΔL (mH)

CP-44-2

2,9

0,31

α (°) 72,0

0,21

6,0

0,54

57,6

7,1

0,60

53,2

ΔL (mH) 3,3

0,36

α (°) 68,8

0,25

0,37

6,2

0,57

55,3

0,42

5,6

0,53

57,8

6,83E-03

ΔL (mH) 2,1

0,41

α (°) 65,9

0,28

3,2

0,55

56,6

2,9

0,52

59,0

3,6

0,33

α (°) 71,0

0,23

0,39

7,7

0,57

55,3

0,41

0,36

6,5

0,51

59,4

0,36

ΔL (mH)

CP-80-3

2,3

0,38

α (°) 67,5

0,26

0,37

4,0

0,57

55,4

0,35

3,5

0,52

58,7

3,50E-03

7,60E-03

CP-80-2

ΔL (mH)

6,45E-03

CP-80-1 Eixo

CP-44-3

ΔL (mH) 1,7

0,28

α (°) 73,8

0,19

0,39

4,8

0,61

52,3

0,43

0,35

4,0

0,54

57,2

0,38

4,18E-03

4,48E-03

de orientação e do ângulo médio para

o calculado corrobora com a litera-

cada eixo aproximam-se. Isso mostra

tura, evidenciando a importância da

a tendência de as fibras alinharem-

fluidez do concreto para uma disper-

qualificado para o controle de qua-

-se a 45º no plano XY. Na Figura 6 é

são eficiente das fibras nas peças

lidade do concreto reforçado com

mostrado o percentual da contribui-

de CRFA.

fibras de aço. É um método de fácil

ção das fibras nos três eixos.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS O

método

indutivo

mostra-se

execução, de baixo custo e capaz de

Com o percentual de contribui-

grande influência na orientação das

estimar a quantidade e a dispersão

ção das fibras aos eixos coordena-

fibras, o chamado efeito de borda.

das fibras de forma não destrutiva.

dos, constata-se nos seis corpos a

Por se utilizar um molde de peque-

Dessa maneira, o mesmo pode ser

tendência, no plano XY, de as fibras

nas dimensões, quando comparado

aplicado em conjuntos com outras

orientarem-se a 45º em relação ao

ao comprimento das fibras, esse

determinações, como a verificação

eixo X. Segundo a literatura, as fibras

efeito foi atenuado. Isso é consta-

da resistência à compressão do con-

tendem a alinhar-se paralelamente ao

tado no elevado valor do percentual

creto, ampliando a abrangência do

maior comprimento (quando trata-

de contribuição das fibras ao eixo Z,

sistema de controle com pequena

-se de uma seção quadrada o maior

no entanto em peças robustas esse

majoração dos custos.

comprimento é a diagonal). Portanto,

efeito é minimizado.

O processo de determinação da

50,0

40,0

40,0 % de controbuição

% de controbuição

As paredes do molde exercem

30,0 20,0 10,0 0,0

CP-44-1

21,36

37,13

41,51

CP-80-1

27,71

37,35

34,94

CP-44-2

24,68

38,94

36,38

CP-80-2

26,02

38,65

35,33

CP-44-3

23,22

40,56

36,21

CP-80-3

19,44

42,70

37,86

u Figura 6 Gráfico do percentual de contribuição por eixo

96 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

reta de calibração para ambas as

O equacionamento proposto por

fibras, principalmente em peças de

fibras se mostrou simples e com-

Cavalaro et al (2015) para determi-

pequenas dimensões como a utiliza-

provou-se a relação linear entre a

nação do ângulo médio foi validado

da. Além disso, é observado que, no

indutância equivalente e a massa de

e a estimativa da orientação das fi-

plano XY, as fibras tendem a alinhar-

fibras, de modo que o coeficiente de

bras em corpos de prova de concre-

-se com a diagonal do molde, ou seja,

determinação R² foi próximo a 1,0.

to mostrou-se oportuna. Verificou-se

a 45º em relação aos eixos X e Y.

Portanto, essa reta pode ser utilizada

a tendência das fibras se orientarem

como parâmetro de referência para

perpendicular ao eixo Z devido à flui-

5. AGRADECIMENTOS

o controle de qualidade do CRFA

dez do concreto utilizado. No entanto,

Os autores agradecem ao CNPq

quando produzida para o tipo de fi-

nota-se que efeito de borda tem gran-

pelo apoio financeiro disponibilizado

bra utilizada.

de influência na orientação final das

ao projeto.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] CAVALARO, S.; LÓPEZ, R.; TORRENTS, J.; AGUADO, A. Improved assessment of fibre content and orientation with inductive method in SFRC. Materials and Structures, 2014. [2] CAVALARO, S.; LÓPEZ, R.; TORRENTS, J.; AGUADO, A.; GARCÍA, P. Assessment of fibre content and 3D profile in cylindrical SFRC specimens. Materials and Structures, 2015. [3] FIGUEIREDO, A. D. Concreto com Fibras. Concreto: Ciência e Tecnologia. G. C. Isaia. 1. Ed. São Paulo. 2v, Cap. 37. IBRACON, 2011. [4] SILVA, E. B.; OLIVEIRA, D. T. DA S.; NUNES, M. C.; BARBOZA, A. S. R. Análise da influência das fibras no comportamento no estado fresco de argamassas fluidas. 5º Simpósio Internacional sobre Concretos Especiais. Fortaleza, 2012. [5] TORRENTS, J.; BLANCO, A.; PAJUDAS, P.; AGUADO, A.; JUAN-GARCIA, P.; SÁNCHEZ-MORAGUES, M. Inductive method for assessing the amount and orientation of steel fibers in concrete. Materials and Structures, 2012.

Curso

Instrutores

Data

Carga horária

Local

Realizador

IBRACON Regional

Diagnóstico e Reabilitação de Estruturas de Concreto

Eliana Monteiro, Enio Pazini Figueiredo e Paulo Helene

31 de agosto

4 horas

Auditório da Faculdade de Ciências da Administração de Pernambuco/ UPE

Execução de Estruturas de Concreto – Engenhosidades e Soluções

Paulo Helene, Carlos Britez e Jéssika Pacheco

3 de outubro

15 horas

Av. Paulista, 509, 13° andar

PhD, IDD, IBRACON

Curso RILEM/IBRACON sobre Especificações de Projeto em Concreto Reforçado com Fibras

Marco di Prisco, Thomaz Buttignol, Barzin Mobasher

31 de outubro e 1º de novembro

12 horas

Fundaparque, Bento Gonçalves, RS

IBRACON

Curso sobre Pré-fabricados

Iria Doniak

1º de novembro

4 horas

Fundaparque, Bento Gonçalves, RS

IBRACON

Dimensionamento de Vigas Isostáticas protendidas

Fábio Albino

2 de novembro

8 horas

Fundaparque, Bento Gonçalves, RS

IBRACON

Artefatos de Concreto Vibroprensado

Idário Fernandes

3 de novembro

4 horas

Fundaparque, Bento Gonçalves, RS

IBRACON

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 97

u pesquisa e desenvolvimento

Resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado sem armadura transversal reforçadas com fibras de aço PAULA C.P. VITOR – Mestre em Estruturas e Construção Civil ANTÔNIO CARLOS D. SANTOS – Professor Doutor Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia

Tal prática permite dispensar a arma-

ção, reduzem o espaçamento e largura

uso de fibras de aço au-

dura de cisalhamento mínima quando

da fissura diagonal crítica, o que au-

menta substancialmente a

a condição da equação 1 é atendida.

menta o mecanismo de engrenamento

1. INTRODUÇÃO

capacidade de resistência

Esta Prática Recomendada incorpora

dos agregados (DINH, PARRA-MON-

ao esforço cortante de vigas, sendo

também uma equação que estima a re-

TESINOS e WIGHT, 2010).

tais fibras utilizadas como complemen-

sistência ao esforço cortante de vigas

Pesquisas relatam aumento da re-

to ou como substituição da armadu-

de CRFA, levando em consideração

sistência ao esforço cortante de até

ra de cisalhamento convencional (ACI

fatores como o efeito do tamanho do

258% quando são adicionadas fibras ao

544.4R, 2009).

elemento, a taxa de armadura longitu-

concreto de vigas de resistência normal

DINH, PARRA-MONTESINOS e WI-

dinal, a resistência residual à tração do

(SLATER, MONI e ALAM, 2012). No en-

GHT (2010) concluíram que o uso de

concreto e a resistência à compressão

tanto, o ganho de resistência ao esforço

fibras com gancho nas extremidades

do concreto.

cortante pode variar dependendo das ca-

com teor de fibras (Vf) maior ou igual a 0,75% (60 kg/m de concreto) aumenta 3

f Ftuk ³ 0,08 f ck Mpa

racterísticas do ensaio, das propriedades

[1]

do teor de fibras adicionado ao concreto

a resistência ao cisalhamento de vigas sem armadura transversal, podendo essas fibras ser utilizadas como armadura mínima de cisalhamento. A norma brasileira ABNT NBR 6118: Projetos de Estruturas de concreto não estabelece os requisitos básicos exigíveis para o projeto de estruturas de

das vigas, das propriedades das fibras,

Onde:

f Ftuk : resistência residual à tração característica última do CRFA, conside-

(Vf) e da propriedades da matriz.

1.1 Importância do tema

rando uma abertura máxima de fissura de 1,5 mm;

f ck :

resistência à compressão carac-

terística do concreto.

A execução das armaduras convencionais pode demandar uma grande parcela de tempo do processo constru-

concreto com a utilização de fibras. No

O efeito das fibras no comporta-

tivo, o que contribui para o aumento do

entanto, a Prática Recomendada “Pro-

mento do concreto se deve as pontes

custo. O concreto reforçado com fibras

jeto de Estruturas de Concreto Refor-

de transferência de tensões criadas pe-

de aço (CRFA) tem sido considerado

çado com fibras”, elaborada pelo comi-

las fibras que minimizam a concentra-

uma opção viável para o aumento da

tê IBRACON/ABECE (2016), aborda o

ção de tensões nas extremidades das

resistência ao cisalhamento, reduzindo

dimensionamento de elementos linea-

fissuras (FIGUEIREDO, 2011). Estas

a possibilidade de ruptura súbita em vi-

res de CRFA sujeitos a força cortante.

pontes transferem as tensões de tra-

gas sem armadura transversal.

98 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Apesar das fibras de aço serem reconhecidas como material estrutural pela Prática Recomendada elaborada pelo comitê IBRACON/ABECE (2016) e por códigos internacionais, ainda há uma carência de diretrizes com orientações para cálculo da resistência ao cisalhamento de elementos de CRFA submetidos à flexão. Pesquisas são necessárias para investigar o comportamento de vigas de CRFA submetidas à flexão para as várias combinações de relação a/d (vão de cisalhamento, a; e altura útil da viga, d), Vf , classe de resistência do concreto e ρ (taxa de armadura longitudinal de tra-

u Figura 1 Detalhamento das armaduras

ção) para prever com precisão a resistência ao cisalhamento e assim criar e

saiadas à flexão em quatro pontos até

creto de fc próxima de 40 MPa. As vi-

validar procedimentos normativos. Para

a ruptura para avaliar a influência do Vf,

gas de ambas as séries apresentavam

tanto, os objetivos deste estudo foram

ρ e fc no modo de ruptura e resistência

as mesmas dimensões: 2400 mm de

avaliar a influência da adição da fibra de

da viga ao cisalhamento. O vão de cisa-

comprimento, 150 mm de largura e 300

aço na resistência ao cisalhamento e o

lhamento a foi de 700 mm.

mm de altura. Tanto para a série S20 quanto para

modo de ruptura em vigas de concreto armado com a variação da ρ, Vf e fc.

2.1 Detalhes das vigas

a S40 foram utilizados três Vf, 0,0%, 0,64% e 0,77% (50 kg/m3 e 60 kg/m3)

As vigas foram divididas em duas

e duas ρ, 1,32% (4 Ø 12,5, denomina-

Um total de nove vigas de concreto

séries. A série S20 foi composta de

da A) e 1,55% (3 Ø 16,0, denomina-

armado biapoiadas (vão teórico 2000

4 vigas moldadas com concreto de fc

da B). A Tabela 1 lista as propriedades

mm), sem armadura transversal na re-

próxima de 20 MPa e a série S40, com-

das vigas ensaiadas. A denominação

gião dos esforços cortantes, foram en-

posta de 5 vigas moldadas com con-

adotada para as vigas foi baseada na série

2. PROGRAMA EXPERIMENTAL

u Tabela 1 – Propriedades das vigas

Vigas

d (mm)

a/d

ρ (%)

fy1 (MPa)

Vf (%)

fct2 (MPa)

fc (MPa)

Pu3 (kN)

Vu4 (kN)

νu5 (MPa)

S20A-0

247,5

2,83

1,32

603,6

0,00

2,43

23,93

111

55,50

1,495

0,306

cortante

S20A-0.64

247,5

2,83

1,32

603,6

0,64

3,16

22,32

145

72,50

1,953

0,413

cortante

νu /

Modo de ruptura

S20A-0.77

247,5

2,83

1,32

603,6

0,77

3,33

24,16

213

106,50

2,869

0,584

cortante

S20B-0.77

262

2,67

1,55

584,3

0,77

3,08

23,76

185

92,50

2,354

0,483

cortante

S40A-0

247,5

2,83

1,32

603,6

0,00

3,41

35,67

120

60,00

1,616

0,271

cortante

S40B-0

262

2,67

1,55

584,3

0,00

3,27

36,29

137

68,50

1,743

0,289

cortante

S40A-0.64

247,5

2,83

1,32

603,6

0,64

5,42

35,70

209

104,50

2,815

0,471

flexão

S40B-0.64

262

2,67

1,55

584,3

0,64

4,40

39,38

246

123,00

3,130

0,499

flexo-cortante

S40B-0.77

262

2,67

1,55

584,3

0,77

5,46

37,05

230

115,00

2,926

0,481

flexo-cortante

fy (resistência ao escoamento do aço); fct (resistência à tração por compressão diametral); Pu (força última); Vu (cortante última); νu (tensão de cisalhamento última). 2

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 99

armaduras e no concreto foram mensuradas com a utilização de extensômetros elétricos. Na Figura 2 são apresentados os detalhes das posições dos extensômetros nas armaduras e no concreto, com as suas respectivas posições e nomenclaturas. Nesta figura também são vistos o posicionamento de três LVDT (Linear Variable Differential Transformer), um no meio do vão para medida da deflexão, e os outros dois, para monitorar qualquer deslocamento no apoio.

2.2 Materiais e moldagem do concreto

u Figura 2 Posicionamento dos extensômetros

Na Tabela 2 são vistos o consumo S20 ou S40, taxa de armadura longitudinal

duras e do gancho de ancoragem cor-

dos materiais para 1 m3 de concreto e

A (1,32 %) ou B (1,55 %) e Vf adicionado à

respondente a 160 mm, para as barras

os resultados de abatimento de tronco

matriz de concreto (0 %, 0,64 % ou 0,77

de 12,5 mm, e 200 mm, para as barras

de cone.

%). Na Figura 1 são vistos a geometria e

de 16,0 mm. Uma vez que o momento

A relação água/cimento (a/c) foi

detalhamento das armaduras.

negativo nas vigas era nulo, foram utili-

0,70, para a série S20, e 0,43, para a

O cobrimento das armaduras foi de

zadas 2 barras de aço CA 60 de 5 mm

série S40. Foram utilizados o cimento

25 mm, exceto na região normal aos gan-

como armadura longitudinal superior,

CP III 40 RS, agregado miúdo de areia

chos onde o cobrimento foi de 70 mm.

para efeitos construtivos.

lavada de rio e os agregados graúdos

As ancoragens das armaduras lon-

de pedra britada de rocha basáltica.

2.1.1 Instrumentação das vigas

gitudinais de tração nas extremidades

As fibras de aço foram do tipo com

das vigas foram realizadas por meio do

gancho na extremidade (Figura 3), com As deformações específicas nas

cálculo do comprimento reto das arma-

comprimento de 60 mm, diâmetro de

u Tabela 2 – Consumo dos materiais Série S20

Componentes

S20A-0

Série S40

S20A-0.64 S20A-0.77 S20B-0.77

S40A-0

S40B-0

S40A-0.64 S40B-0.64 S40B-0.77

Abatimento (mm)

110

100

110

140

130

120

Cimento (kg/m )

300,30

447,00

22,32

145

72,50

276,28

250,32

24,16

213

106,50

516,52

464,88

23,76

185

92,50

Brita Dmax 12,5 mm (kg/m )

252,25

268,20

35,67

120

60,00

Brita Dmax 19,0 mm (kg/m )

757,76

804,60

36,29

137

68,50

Areia MF 1,59 (kg/m3) 1

Areia MF 3,15 (kg/m ) 3

Água (l/m )

198,20

179,80

35,70

209

104,50

Aditivo (l/m3)

0,29

0,57

1,29

1,28

2,13

2,34

39,38

246

123,00

Teor de fibra (kg/m3)

NA3

37,05

230

115,00

Teor de fibras em volume (%)

0,64

0,77

0,64

0,76

39,38

246

123,00

MF: Módulo de finura; Dmax: Diâmetro máximo; NA: não se aplica.

100 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

0,90 mm, fator de forma de 65, resis-

creto e o deslocamento no meio do vão

utilizando a prensa eletromecânica ser-

tência à tração de 1160 MPa e módulo

e nos apoios foram armazenados por

vo-controlada (Figura 5). A prensa pos-

de elasticidade de 210 GPa.

equipamento aquisitor de dados, para

sui capacidade de carga de 600 kN.

Para cada viga foram moldados 6 cor-

uma frequência de 5 hertz.

pos de prova cilíndricos (100 mm x 200

Os ensaios de resistência à com-

mm), 3 para a verificação da resistência à

pressão e resistência à tração por

3. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÕES

compressão e 3 para resistência à tração

compressão diametral foram realizados

O efeito da adição de fibras na fc e

por compressão diametral. Os corpos de prova ficaram 24 horas em câmara úmida, posteriormente foram desformados e mantidos em cura submersa até a data de realização dos ensaios das vigas.

2.3 Configuração dos ensaios Os ensaios foram realizados com

u Figura 3 Fibras de aço

mais de 120 dias de cura do concreto das vigas. Para aplicação das cargas Atuador hidráulico

foi utilizado o pórtico metálico montado sobre a laje de reação do laboCélula de carga

ratório de Estruturas da Universidade Federal de Uberlândia. Durante o ensaio, as vigas ficaram

Viga metálica

apoiadas em dois roletes. Cada um dos roletes foi apoiado em um bloco de concreto. O carregamento da viga foi aplicado por atuador hidráulico alimentado por uma bomba manual e transferido a dois pontos simétricos da viga afastados de 700 mm de cada um dos apoios, por meio de uma viga constituí-

u Figura 4 Configuração do ensaio

da por perfil metálico “I” (Figura 4). Para a medição do carregamento, foi utilizada uma célula de carga de 500 kN. A viga de perfil “I” ficou interposta entre a célula de carga e a viga de concreto. Essa viga metálica transferiu a carga do atuador hidráulico para duas placas de aço de 5 cm de largura, que foram apoiadas e niveladas com argamassa sobre a viga de concreto. A força foi aplicada com incrementos de 15 kN e mantida em tempo médio aproximado de 30 segundos. Os dados da célula de carga, as deformações das armaduras e do con-

u Figura 5 Ensaio dos corpos de prova cilíndricos

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 101

As vigas sem adição de fibras (S40A0, S40B-0 e S20A-0) apresentaram uma perda repentina da capacidade de suportar a carga imediatamente após a força última (Pu) ser alcançada devido ao rápido aumento da fissura diagonal. Analisando as vigas da S40, observa-se que a forma da curva variou dependendo da ρ, que ditou se a ruptura por cisalhamento ocorreu antes ou depois do escoamento da armadura longitudinal de tração. Na situação onde o escoamento da armadura longitudinal precedeu a rup-

u Figura 6 Efeito da adição de fibras de aço na resistência à compressão e à tração do concreto

tura, a curva exibiu um patamar de escoamento bem definido (viga S40A-0.64). DINH, PARRA- MONTESINOS e WIGHT (2010), encontraram resultado semelhan-

bras influenciou significativamente a

te em vigas sem estribos, com Vf de 1

compressão diametral fct podem ser vis-

resistência à tração por compressão

% e ρ de 2,0 % e 2,7 %. As vigas com

tos na Figura 6.

diametral. Na S20A e S40B, o aumento

menores ρ (2%) apresentaram um platô

O acréscimo de fibras de aço ao

do Vf de 0 para 0,77% foi acompanhado

bem definido, indicando escoamento da

concreto exerceu influência pouco sig-

de um aumento da fct de 37% e 67%,

nificativa ou mesmo uma redução na fc

respectivamente. Na S40A, a fct aumen-

conforme já observado por MEHTA e

tou 59% com a adição de 0,64%. O

ça última (Pu) como o deslocamento

MONTEIRO (2014). Esses autores rela-

aumento da fct é creditado a maior mo-

último aumentaram, tanto para a série

tam que acréscimo de fibras de aço no

bilização de energia para ocasionar a

S20 como para a série S40. A exce-

concreto em teores inferiores a 2% por

formação e propagação de fissuras.

ção ocorreu entre as vigas S40B-0.64 e

na resistência à tração do concreto por

volume exerce influência desprezível na resistência à compressão. Ao contrário da fc, a adição de fi-

armadura longitudinal anterior à ruptura. Com o aumento do Vf, tanto a for-

As curvas força × deslocamento no

S40B-0.77, nas quais o aumento do Vf

meio do vão, quando mantidos constan-

foi acompanhado por uma redução tan-

tes ρ e fc, são mostradas na Figura 7.

to de Pu como do deslocamento. Isso

u Figura 7 Curvas força × deslocamento no meio do vão

102 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

pode ser atribuído à dificuldade de moldagem atribuída a este teor de fibras. O deslocamento último foi definido como o deslocamento no qual a força resistida pela viga caiu significativamente.

3.1 Modo de ruptura e padrão de fissuração

Viga S20A-0

O modo de ruptura de todas as vigas está listado na Tabela 1. A presença de fibras de aço na matriz de concreto alterou o padrão de fissuração tanto na série S20 como na S40. Nas vigas S20A-0 e S40A-0 (sem fibras de aço), fissuras de flexão se formaram

Viga S20A-0.64

Viga S20A-0.77

primeiramente na região de momento constante (entre os pontos de aplicação da força). A ruptura ocorreu de forma súbita, imediatamente após o aparecimento de uma única fissura diagonal. Na S20 (Figura 8), mantendo as demais variáveis constantes, com o aumento do teor de fibras houve alteração no padrão de fissuração, com a formação de pelo menos duas fissuras diagonais, um

u Figura 8 Padrão de fissuração na S20 com o aumento do teor de fibras

maior número de fissuras de flexão, com consequente menor espaçamento entre elas. A ruptura ocorreu pelo alargamento da fissura diagonal, com um padrão de ruptura menos frágil quando comparado com a viga sem fibra S20A-0. Na S40 (Figura 9 e Figura 10), mantendo as demais variáveis constantes, com o aumento do teor de fibras, houve altera-

ção no padrão de fissuração e o modo de

Viga S40A-0

ruptura foi alterado para uma combinação cortante-flexão. Fissuras diagonais e de flexão interagiram para causar a ruptura. Assim, como na S20, com o aumento do teor de fibras houve alteração no padrão de fissuração, com a formação de pelo menos duas fissuras diagonais, um maior número de fissuras de flexão com menor espaçamento entre elas. Além do maior número de fissuras,

Viga S40A-0.64

u Figura 9 Padrão de fissuração na S40A com o aumento do teor de fibras

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 103

as vigas de CRFA, ao contrário das ou-

dia ao cisalhamento na ruptura, definida

o reforço de fibras. É importante observar

tras vigas, apresentaram o alargamento

como a cortante última (Vu) dividida pelo

que a viga S40A-0.64 rompeu à flexão

de, pelo menos, uma fissura inclinada

produto da altura útil pela largura da viga.

e, para as vigas que falharam na flexão a

proeminente, que forneceu algum aviso

O efeito do teor de fibras na νu para

força de ruptura não é igual a resistência

a S20A e S40B está ilustrado na Figura

ao cisalhamento. Desta forma, a força de

11. Observa-se que, para a S20A, um

ruptura somente forneceu um limite infe-

apesar do carregamento aplicado ter

teor de fibras acima de 0,64% (50 kg/m

rior na resistência ao cisalhamento.

sido simétrico, a abertura da fissura

de concreto) implicou um aumento mais

Analisando a resistência ao cisalha-

e ruína não o foi. Tal comportamento

significativo na νu, de mais de 90% quan-

mento normalizada pela resistência à com-

pode ser explicado pela própria hetero-

do comparado com a viga sem fibra. Ao

geneidade do material.

contrário, na S40B, a eficiência do refor-

valores de ν u /

ço de fibra em aumentar a resistência ao

0.64) apresentaram um nível de tensão

cisalhamento, tendeu a diminuir quando

de cisalhamento normalizada mais de 1,5

utilizado Vf superior a 0,64%.

vezes superior às vigas sem fibras e com

sobre o iminente colapso. Observa-se que em todas as vigas,

3.2 Resistência ao cisalhamento última

Na S40A, a adição de 0,64% de fiA resistência ao cisalhamento última

bras causou um aumento de 74,20%

(νu) obtida para as vigas está descrita na

na νu; na S40B, esse aumento foi de

Tabela 1 em termos de resistência mé-

79,56% quando comparada à viga sem

pressão (ν u /

f c ), as vigas com maiores f c (S20A-0.77 e S40B-

mesma taxa de armadura longitudinal.

4. CONCLUSÕES Neste trabalho foi investigado o comportamento de vigas de CRFA submetidas à flexão em quatro pontos. Um total de nove vigas foram ensaiadas para investigar a influência do Vf , ρ e fc no modo de ruptura e resistência da viga ao cisalhamento. Também foi avaliada a influência da adição de fibras na fc e fct de

Viga S40B-0

corpos de prova cilíndricos de concreto. As principais conclusões que podem ser retiradas deste estudo experimental são: u A adição de fibras de aço ao concreto

teve efeito significativo na fct, ocorrendo um aumento da fct com o aumento

Viga S40B-0.64

Viga S40B-0.77

u Figura 10 Padrão de fissuração na S40B com o aumento do teor de fibras

104 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u Figura 11 Efeito do V f na V u

do Vf. Ao contrário, o efeito das fibras

deslocamento. Isso foi creditado à

nor espaçamento entre elas. Esse pa-

sobre a fc foi pouco significativo.

dificuldade de moldagem atribuída a

drão de fissuração foi mais favorável

este teor de fibras.

para a segurança, uma vez que pro-

u Com o aumento do Vf, a Pu e o des-

locamento último aumentaram tanto

u A presença de fibras de aço na matriz

para a série S20 como para a série

de concreto alterou o padrão de fis-

u A adição de fibras de aço com gancho

S40. A exceção ocorreu entre as vi-

suração tanto na série S20 como na

na extremidade na matriz de concreto

gas S40B-0.64 e S40B-0.77, nas

S40, com a formação de, pelo menos,

aumentou a resistência ao cisalha-

quais, com o aumento do Vf, ocorreu

duas fissuras diagonais, um maior nú-

uma redução tanto de Pu como do

mero de fissuras de flexão, com me-

mento de vigas submetidas à flexão do ponto de vista de ν u / f c .

porcionou uma ruptura mais avisada.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto: Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.239 p. [2] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 544.4R: Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete. ACI committee, 1988. Reapproved 2009. 22 p. [3] DINH, H.H.; PARRA-MONTESINOS, G.J.; WIGHT, J. Shear behavior of steel fiber-reinforced concrete beams without stirrup reinforcement. ACI Structural Journal, Farmington Hills, v. 107, n. 5, sep-oct. 2010. [4] FIGUEIREDO, A. D. Concreto reforçado com fibras de aço. 2011. 247 p. Tese (Livre Docência) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Construção Civil, São Paulo, 2011. [5] INSTITUTO BRASILEIRO DE CONCRETO/ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CONSULTORIA E ENGENHARIA ESTRUTURAL. Prática recomendada IBRACON/ABECE: Projeto de estruturas de concreto reforçado com fibras. Ed. IBRACON/ABECE, 2016, 39 P. [6] MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2014. 751 p. [7] SLATER, E.; MONI, M.; ALAM, M.S. Predicting the shear strength of steel fiber reinforced concrete beams. Construction and Building Materials, Oxford, n. 26, p. 423-436, jun. 2012.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 105

u mantenedor encontros e notícias | CURSOS

Segurança contra incêndio: quanto custa uma vida? DR. CARLOS BRITEZ – Pós-doutorando da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PhD Engenharia

junho mo

de últiocor-

reu novamente uma tragédia porções,

sem

pro-

exaustiva-

mente divulgada pela mídia,

praticamente

com transmissão ao vivo, relacionada com uma edificação incendiada em Londres, a Grenffel

Tower.

Até

para os mais leigos, o que pôde se assistir nas cenas divulgadas foi um incêndio muito intenso e com uma velocidade de propagação das chamas muito rápida, que consumiu praticamente toda a fachada do prédio em

Incêndio no Grenffel Tower (Construction News)

pouquíssimo tempo. O resgate mobilizou uma equipe de

da propagação das chamas. Logo

fachada foi revestida com o mate-

mais de 250 bombeiros e 45 viaturas

depois, foi noticiado que o produto

rial conhecido como Reynobond PE.

para controlar o fogo.

empregado se tratava verdadeira-

Trata-se de um painel constituído por

As estatísticas relatam mais de

mente de uma versão mais barata e

duas chapas de alumínio com um nú-

80 vítimas fatais e a estrutura só não

mais inflamável de um material com-

cleo de polietileno termoplástico para

colapsou porque é de concreto, ma-

posto de alumínio (popular ACM).

melhorar seu desempenho térmico e

terial altamente resistente ao fogo.

O Edifício Grenffel Tower é um

acústico, contendo em seu interior

Informações preliminares de es-

prédio de 67 m de altura, 24 pavi-

um composto chamado cianeto de

pecialistas já indicavam que o uso

mentos e 120 apartamentos, que

hidrogênio, que é altamente tóxico

de um revestimento na fachada com

data de 1974. Segundo levantamen-

e inflamável.

elevado potencial inflamável poderia

tos, o edifício passou por um retrofit

A Omnis Exteriors foi a fabrican-

ser uma das probabilidades da rápi-

em 2012 (que findou em 2016) e sua

te do material composto de alumínio

106 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

(ACM) usado no revestimento do

nos 600 prédios da Inglaterra possu-

mentos superiores. A utilização de

Grenfell Tower. A empresa afirmou

am o mesmo tipo de revestimento do

sistemas de firestop para minimizar

na imprensa que foi pedido o reves-

Grenffel Tower. Na Alemanha e nos

a propagação de chamas aumenta-

timento Reynobond PE, que é mais

Estados Unidos, o uso do material já

ria o tempo para evacuação. Ainda,

barato do que a alternativa Reyno-

estava proibido desde 2015.

caso os painéis instalados sejam de

bond FR, que é resistente ao fogo.

Apesar de no Brasil haver um his-

alta propagação de chamas, a remo-

Outra empresa, a Harley Facades,

tórico muito triste relacionado com

ção dos mesmos seria a melhor al-

confirmou ainda que instalou os

vítimas fatais em incêndio, infeliz-

ternativa, a exemplo do que foi feito

painéis mais baratos, adquiridos da

mente os chamados painéis de com-

nos Emirados Árabes, onde que está

Omnis Exteriors, no edifício. A Om-

posto de alumínio são amplamente

proibida sua utilização para novas

nis, por sua vez, confirmou que ven-

utilizados em edificações. Segundo

edificações, e que determinou sua

deu revestimento ACM para a Harley

o especialista em proteção passiva

remoção nas edificações altas, des-

Facades, a empresa responsável

contra o fogo Jeffery Lin, da CKC

taca Lin.

por instalar o material composto de

do Brasil, existem muitos fabricantes

Nesse contexto o Prof. Dr. Valdir

alumínio. A construtora Rydon foi a

e modelos disponíveis no mercado,

Pignatta Silva, expoente na Seguran-

empreiteira principal do projeto de

alguns deles atendem às exigências

ça contra Incêndio no Brasil, publi-

reabilitação. Esta empresa subcon-

locais de segurança contra incêndio,

cou um livro excelente, já divulgado

tratou os trabalhos a outras entida-

porém outros são altamente com-

anteriormente na Revista do IBRA-

des, incluindo a Harley Facades. Há

bustíveis e propagadores de cha-

CON: “Segurança Contra Incêndio

algumas informações desencontra-

mas, os quais não são seguros para

em Edifícios. Considerações Para o

das na mídia, mas acredita-se que

uso em edificações, principalmente

Projeto de Arquitetura”, cujo obje-

a remodelação da edificação custou

nas mais altas.

tivo é o de fornecer conceitos liga-

algo em torno de 10 milhões de eu-

Lin complementa ainda que é

dos exatamente à segurança contra

ros. Resultado de tudo isso: o produ-

fundamental que, durante o proje-

incêndio, com ênfase na proteção

to foi retirado de comercialização do

to das edificações ou de retrofit, os

passiva e compartimentação, frisan-

mercado de todo o mundo.

materiais escolhidos como revesti-

do os aspectos a serem previstos

O mais chocante em tudo isso é

mento interno e externo possuam

no projeto.

o número assustador de vítimas fa-

baixa propagação de chamas, e nos

Finalmente, uma das informações

tais do Grenfell Tower. Os números

ambientes internos a baixa emissão

que chama a atenção na mídia é que

mais atualizados reportam mais de

de fumaça. Essas propriedades de-

a tragédia do Grenfell Tower só não

80 mortos e 70 feridos, mas há ainda

vem ser devidamente comprovadas

teve maiores proporções porque a

muitos desaparecidos. O maior pro-

através de ensaios e certificações de

estrutura da edificação foi constru-

blema é que, segundo informações

laboratórios de fogo competentes e

ída 100% em concreto, suportando

iniciais, havia residentes sem docu-

acreditados. A exemplo dos painéis

altas temperaturas e preservando

mentação, imigrantes e refugiados,

de alumínio composto, existem retar-

as armaduras, sem causar o seu

o que dificulta até saber as pesso-

dantes de alta performance que são

desabamento.

as que de fato estavam no local no

utilizados durante o processo produ-

Quer saber mais sobre assunto?

momento do incêndio. Grupos de

tivo, melhorando seu desempenho

Então fique atento, pois o IBRACON

moradores estimam pelo menos 120

em situação de incêndio.

está mobilizando uma grande equipe

vítimas fatais.

Entenda-se que um dos elemen-

de especialistas para numa edição

O mais impressionante é que es-

tos aceleradores da propagação de

futura tratar do assunto de Incên-

pecialistas já alertavam sobre irregu-

chamas nas fachadas, assim como

dio em Estruturas de Concreto com

laridades e problemas de segurança

no Grenffel Tower, é o túnel de ven-

profundidade: principais centros de

na edificação, inclusive o governo do

to criado entre a alvenaria do edifício

pesquisas, normalização, instruções

Reino Unido é acusado de ignorar es-

e os painéis, sugando consequen-

técnicas do Corpos de Bombeiros,

ses alertas. Estima-se que pelo me-

temente as chamas para os pavi-

legislação e muito mais!

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 107

u normalização encontros e notícias técnica| CURSOS

Concreto reforçado com fibra de aço (SFRC) em situação de incêndio – requisitos normativos, pré-normativos e códigos-modelo1 FRANK DEHN ANNEMARIE HERRMANN Leipzig University – Leipzig, Germany

ambos, material e estrutura (SFRC) em

1. INTRODUÇÃO

os últimos anos, devido à

situação de incêndio. Este artigo ilustra

Nos últimos anos o uso de concre-

evolução da tecnologia dos

também a necessidade de considerar o

to reforçado com fibras de aço (SFRC)

materiais, pela compreen-

comportamento do SFRC sob o ponto

tem crescido progressivamente. As

são de suas interações fundamentais,

de vista técnico e jurídico. Como ainda

questões de maior importância, que

bem como da modelagem e do projeto

está pendente uma abordagem ade-

devem ser particularmente conside-

com base experimental e numérica, o

quada de projeto em situação de incên-

radas para a maioria das aplicações

uso do concreto reforçado com fibras

dio, as verificações experimentais são

estruturais com o SFRC, são o conhe-

(SFRC ) tem aumentado progressiva-

recomendadas, tanto em relação ao

cimento de seu comportamento sob

mente. Uma questão fundamental que

material em si, quanto do ponto de vis-

exposição ao fogo e sob condições

deve ser particularmente considerada

ta estrutural, a fim de fornecer soluções

tempo-temperatura não normalizadas e

na maior parte das aplicações do SFRC

técnicas e economicamente razoáveis

normalizadas (por exemplo, de acordo

é a evidência de segurança estrutural

que não restrinjam avanços devido a

com a ISO 834-1:1999) e como proje-

em situação de incêndio. Este artigo

modelos conservadores.

tar os respectivos elementos estrutu-

RESUMO

N 2

apresenta uma visão geral dos requisi-

rais ou toda a estrutura em situação

tos normativos e pré-normativos nacio-

PALAVRAS-CHAVE

de incêndio. Atualmente não se dispõe

nais e internacionais disponíveis, bem

Projeto em situação de incêndio, fi-

de uma abordagem de projeto abran-

como de códigos-modelo, para mode-

bras de aço, segurança estrutural, nor-

gente – como as existentes para estru-

lagem e projeto do comportamento de

mas/códigos.

turas tradicionais de concreto armado

Este artigo foi publicado originalmente em inglês, com o título “Steel fibre-reinforced concrete (SFRC) in fire – normative and pre-normative requirements and code-type regulations”, como parte do fib Bulletin 79 Fibre-reinforced concrete: From design to structural applications, FRC 2014:ACI-fib International Workshop. Foi traduzido para o idioma português pela Engª Inês Laranjeira da Silva Battagin, Superintendente do Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e Agregados da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT/CB-18). A publicação deste artigo nesta edição da Revista Concreto & Construções do IBRACON foi autorizada pelos autores.

Nota da tradutora: SFRC é a sigla para Steel Fibre Reinforced Concrete.

Nota da tradutora: quando trata de aspectos nacionais, o autor se refere a seu país de origem, a Alemanha.

108 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

ou protendido. Dessa forma, premissas

pode ser admitida como hipótese de

de concreto armado e concreto protendi-

de projeto conservadoras têm sido uti-

aceitação, em termos de uma contribui-

do. Não há recomendações normalizadas

lizadas para algumas aplicações, o que

ção para a capacidade de carga das fi-

para o projeto de construções feitas em

conduz a soluções que são técnica e

bras de aço aplicadas.

SFRC. Com relação ao lascamento explosivo do concreto5, a norma traz informa-

economicamente ineficientes e não sa-

2. ESTADO DA ARTE DA NORMALIZAÇÃO

ções sobre métodos que promovem uma

mações normativas e pré-normativas

Este capítulo apresenta uma revi-

para concretos de alta resistência (por

compiladas a respeito do SFRC em si-

são, em termos de resistência ao fogo

exemplo, o chamado método “D”: uso de

tuação de incêndio. Com base nessas

do SFRC, do estado da arte de uma

fibras poliméricas na proporção de 2,0 kg/

informações, estão salientadas neste

seleção de normas e publicações na-

m³ para concreto de classe de resistência

artigo conclusões relativas às premissas

cionais e internacionais. Para isto, do-

C80/95 < C ≤ 90/105, de acordo com a

comumente aceitas e são destacados

cumentos CEN (Comitê Europeu de

EN 206-1: 2001).

também esforços adicionais necessários

Normalização), DAfStb (Comitê Alemão

para o estabelecimento de requisitos ra-

de Concreto Armado), AFGC (Asso-

zoáveis e geralmente válidos para o pro-

ciação Francesa de Engenharia Civil),

jeto do SFRC em situação de incêndio no

CNR/UNI (Conselho Nacional de Pes-

futuro. Devido à falta de base normativa

quisa da Itália), BS (Normas Britânicas),

Adicionalmente à versão Alemã da

para o projeto em situação de incêndio

ÖBV (Sociedade Austríaca para a Tec-

EN 1992-1-2 (DIN EN 1992-1-2:2010),

do SFRC, tem sido usual a realização de

nologia da Construção), ACI (Instituto

o Comitê Alemão de Concreto Arma-

ensaios em amostras representativas ou

Americano do Concreto), ASTM (Socie-

do (DAfStb) publicou uma prática re-

em escala real, submetidas a cargas tér-

dade Americana para Ensaios e Mate-

comendada sobre concreto reforçado

mica e mecânica superpostas, tendo em

riais), JCI (Instituto Japonês do Concre-

com fibra denominada “Steel fibre-rein-

vista certificar a segurança estrutural em

to), KCI (Instituto Coreano do Concreto)

forced concrete” (DAfStb:2012). Para o

casos individuais. Em contraste com o

e CIA (Instituto Australiano do Concre-

projeto em situação de incêndio, essa

nível estrutural, os resultados dos ensaios

to) foram considerados nesta análise.

Prática faz referência a Normas Alemãs

tisfazem o potencial inovador do SFRC. A seguir são apresentadas infor-

redução desse processo, em particular

2.1.2 Comitê Alemão de Concreto Armado (DAfStb)

(DIN 4102-4, DIN 4102-22 e DIN 1045-

do material podem ser usados para ob-

2.1 Europa

ter respostas temperatura-dependentes

1) para definir as classes de resistência ao fogo, destacando que os elemen-

(pro priedades durante a exposição ao

2.1.1 Comitê Europeu de Normalização (CEN)

fogo versus propriedades residuais). Por sua vez, o lascamento (spalling) do con4

creto devido à exposição ao fogo tem

tos de construção feitos de SFRC podem ser classificados como elementos de concreto simples. No entanto, são

sido apontado como um ponto crucial

O projeto de estruturas de concreto

necessários ensaios para verificar a

mútuo – material e estrutura – e precisa

em situação de incêndio está estabelecido

segurança do SFRC sob a ação do fogo

ser reduzido ou prevenido por proteção

na EN 1992-1-2 “Projeto de estruturas de

exclusivamente em nível estrutural.

ativa ou passiva adequada, como, por

concreto – Parte 1-2 – Regras gerais: Pro-

exemplo, placas de proteção ou fibras

jeto em situação de incêndio” (EN 1992-

poliméricas. Somente pelo controle do

1-2:2004). Os requisitos para o projeto

spalling do concreto exposto ao fogo,

em situação de incêndio são limitados às

uma perda da eficácia das fibras de aço

aplicações convencionais em estruturas

2.1.3 Associação Francesa de Engenharia Civil (AFGC) A Norma Francesa da AFGC leva

Nota da tradutora: Spalling é o termo em inglês que neste contexto significa lascamento (às vezes explosivo) com destacamento de pedaços de concreto, quando exposto ao fogo. No caso de estruturas armadas, normalmente corresponde a perda de parte do cobrimento da armadura, no local da exposição ao fogo.

Nota da tradutora: Do original: “concrete explosive spalling”.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 109

em consideração especialmente o

concreto exposto a temperaturas su-

(spalling) e aumenta a resistência ao

Concreto de Ultra Alto Desempenho re-

periores a 600°C. Adicionalmente, o

fogo dos elementos de concreto. O

forçado com fibra de aço (UHPFRC) . O

documento apresenta um coeficiente

projeto em situação de incêndio para

comportamento em situação de incên-

de dano, que é calculado como a rela-

SFRC não está incluído na diretriz

dio do Concreto de Ultra Alto Desem-

ção entre a resistência residual de cor-

ÖBV (ÖBV: 2013).

penho Reforçado com Fibra (UHPFRC)

pos de prova de concreto submetidos

para diferentes ensaios térmicos e os

a altas temperaturas, de acordo com a

resultados obtidos com o UHPC foram

norma, e a resistência obtida em cor-

mesclados e concluiu-se que a difusivi-

pos de prova ensaiados à temperatura

dade térmica do UHPC e do UHPFRC

ambiente (CNR: 2006).

2.2.1 American Concrete Institute (ACI) O Comitê ACI 544 encontra-se de-

são similares aos valores da EN 19921-2 com base no UHPC sem fibras de

2.2 América do Norte

2.1.5 Normas Britânicas (BS)

senvolvendo trabalhos sobre FRC e os principais resultados já obtidos estão

aço. Em relação à resistência ao fogo do UHPFRC, observou-se que o aumento

No Reino Unido (UK), o projeto de

da temperatura causa uma perda de re-

estruturas de concreto em situação

ACI 544.3R-08 “Guide for speci-

sistência semelhante ao declínio obser-

de incêndio é estabelecido pela BS

fying, proportioning, and production of

vado na resistência dos concretos sim-

EN 1992-1-2:2004. A versão Britânica

fiber-reinforced concrete” (Guia para

ples. Posteriormente, conclui-se que

do EC2 não traz informações com-

especificação,

ensaios normalizados de exposição ao

plementares com relação ao projeto

produção de concreto reforçado com

fogo devem ser realizados para cada

em situação de incêndio do SFRC. Da

fibras), que não contém informações

traço de UHPFRC. Além disso, o do-

mesma forma, a BS EN 14845-2 (“Test

relativas ao projeto de SFRC em situa-

cumento destaca a eficácia das fibras

methods for fibres in concrete”) trata

ção de incêndio.

poliméricas no UHPFRC para reduzir o

dos efeitos das fibras no concreto,

ACI 544.5R-10 “Report on the

lascamento (spalling) do concreto ex-

mas não informa sobre o projeto em

physical properties and durability of

posto ao fogo (AFGC: 2013).

situação de incêndio do SFRC.

fiber-reinforced concrete” (Relatório

publicados em dois relatórios.

proporcionamento

sobre as propriedades físicas e a du-

2.1.4 Conselho Nacional de Pesquisa da Itália (CNR)

2.1.6 Sociedade Austríaca para a Tecnologia da Construção (ÖBV)

rabilidade do concreto reforçado com fibras), que inclui informações sobre a durabilidade do FRC exposto a al-

O guia para projeto e construção

Na diretriz austríaca denominada

tas temperaturas ou ao fogo. No que

de estruturas de concreto reforçado

“Increased constructional fire protec-

se refere ao SFRC, conclui que o uso

com fibras, CNR-DT 204/2006 (Guide

tion with concrete for underground

de fibras de aço melhora a resistência

for the design and construction of fibre

traffic constructions” (Aumento da

residual de elementos estruturais de

reinforced concrete structures) trata

proteção contra incêndio com con-

concreto, esclarecendo que as fibras

de FRC contendo diferentes tipos de

creto em construções subterrâneas

promovem uma extensão temporal

fibras. Com relação ao SFRC, informa

destinadas ao trânsito), fruto de di-

da resistência ao fogo e, portanto, o

que uma baixa porcentagem de fibras

versos programas de pesquisa e ex-

SFRC apresenta falha mais tardiamen-

de aço não influencia a difusividade

periências práticas, conclui-se que a

te que o concreto simples. Além disso,

térmica. No entanto, as fibras de aço

adição de fibras poliméricas na mas-

o relatório menciona que as lajes de

melhoram a resistência residual para

sa do concreto reduz o lascamento

SFRC expostas ao fogo são de três até

Nota da tradutora: UHPC é a sigla para Ultra High-Performance Concrete.

Nota da tradutora: UHPFRC é a sigla para Ultra High-Performance Fibre Reinforced Concrete.

Nota da tradutora: EC2 e Eurocode 2 correspondem à EN 1992 – Projeto de estruturas de concreto.

110 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

nove vezes mais resistentes do que la-

2.4 Austrália/Oceania (CIA)

jes sem fibras de aço (ACI 544.5R-10). O relatório da CIA, CPN 35 “Fi-

2.2.2 Sociedade Americana para Ensaios e Materiais (ASTM)

bres in Concrete” (Fibras no concreto)

3.1.2 Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio – Materiais, Estrutura e Modelagem (fib Boletim 38)

traz recomendações sobre o uso de fibras em geral. O documento descre-

O Boletim 38 da fib “Fire Design of

Em complemento às normas na-

ve o efeito das fibras de aço e poli-

Concrete Structures - Materials, Struc-

cionais, a American Society for Tes-

méricas no concreto, mas não trata

ture and Modeling (fib Bulletin 38)” tra-

ting and Materials (ASTM) publicou

dos efeitos relacionados à resistência

ta da influência do fogo em estruturas

recomendações, como a ASTM E119,

ao fogo.

de concreto e informa que o uso de

que estabelece como realizar ensaios para avaliar o comportamento

fibras poliméricas leva à redução da pressão nos poros do concreto e com

riais em situação de incêndio, porém

3. ESTADO DA ARTE NOS DOCUMENTOS PRÉ-NORMATIVOS

não há nada especificado para SFRC

Este capítulo trata do estado da

siva em situação de incêndio contra

arte de documentos pré-normativos

spalling). No entanto, esse boletim não

internacionais usando o exemplo da

inclui informações sobre o projeto em

fib (Federação Internacional do Con-

situação de incêndio do SFRC.

de construções de edifícios e mate-

(ASTM E119-12a).

2.3 Ásia

isso à redução do risco de lascamento (spalling) (ver item 6.4, proteção pas-

creto Estrutural).

2.3.1 Instituto Japonês do Concreto (JCI)

3.1 A Federação Internacional do Concreto Estrutural (fib)

A revisão dos relatórios técnicos do JCI conduziu à conclusão de que

3.1.1 Código Modelo 2010

3.1.3 Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio – Comportamento Estrutural e Avaliação (fib Boletim 46)

não há informações específicas sobre o SFRC e sua resistência ao fogo.

O Código Modelo 20109 caracte-

O Boletim 46 da fib “Fire Design

Atualmente, os regulamentos de in-

riza diferentes formas de fibras e seu

of Concrete Structures – Structural

cêndio para a FRC no Japão seguem

uso em concreto. Esse documento

Behavior and Assessment (fib Bulletin

as especificações para concreto da

contém informações sobre princípios

46)” mostra que as fibras propiciam

Sociedade Japonesa de Engenhei-

de projeto em situação de incên-

melhorias nas propriedades mecâni-

ros Civis (JSCE), que estabelece um

dio (item 7.5.1.2) para estruturas de

cas do concreto após sua exposição

aumento na espessura do cobrimen-

concreto convencionais. No item 7.7

a altas temperaturas. No capítulo 6

to da armadura de 20 mm, além do

aborda a verificação da segurança e

(Experiência e avaliação de materiais

cobrimento normal sem exposição

a manutenção do concreto reforçado

e estruturas após incêndio), esse do-

ao fogo.

com fibras e no item 5.6 trata do pro-

cumento informa que mesmo peque-

jeto do FRC em condições ambientais

nos conteúdos de fibras poliméricas

normais. O Código Modelo 2010 da

melhoram

fib propõe princípios de projeto em

materiais (ver item 6.1.3.1 Físico-quí-

2.3.2 Instituto Coreano do Concreto (KCI)

comportamento

dos

situação de incêndio para estruturas

mica). Nos itens seguintes (6.1.3.2

O KCI não dispõe de publicações es-

convencionais e princípios de projeto

Questões experimentais e 6.1.3.5 Re-

pecíficas sobre o SFRC e sua resistência

construtivo do SFRC, mas não apre-

sistência à tração) é relatado que as

ao fogo ou a elevadas temperaturas.

senta uma combinação entre ambos.

fibras (especialmente fibras de aço)

Nota da tradutora: fib Model Code 2010.

CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 111

aumentam

resistência

residual.

apenas de estruturas convencio-

de aço sejam afetadas pelas altas

Outro exemplo experimental mostra

nais (concreto armado ou proten-

temperaturas;

que o módulo de elasticidade é mais

dido). Nenhum modelo de projeto

u ACI e CNR/UNI comprovaram que

afetado pela temperatura no caso

para SFRC em situação de incên-

as fibras de aço melhoram a resis-

de SFRC do que para o HPC (item

dio está disponível até o momento.

tência residual para concretos de re-

6.1.3.4, Módulo de elasticidade e co-

A evidência de resistência ao fogo

sistência normal e concretos de alta

eficiente de Poisson). No item 6.1.3.6

para estruturas de SFRC em com-

resistência expostos ao fogo;

(Parâmetros da fratura), informa que

binação com armadura convencio-

u A combinação de fibras de aço e po-

uma quantidade considerável de mi-

nal pode ser obtida pela aplicação,

liméricas em concretos promove os

crofibras de aço em HPC aumenta

por exemplo, da EN 1992-1-2.

efeitos benéficos dos dois tipos de

a energia de fratura em comparação

Para secções transversais total-

fibras para melhorar a resistência ao

com HPC simples.

mente comprimidas, o efeito das

fogo do concreto;

fibras de aço é negligenciável; para

u Atualmente, a evidência de com-

4. CONCLUSÕES/PERSPECTIVAS

este caso o projeto em situação de

provação da resistência ao fogo em

A partir da revisão do conteúdo da

incêndio pode ser realizado pelos

estruturas e elementos estruturais

normalização, da pré-normalização e

modelos citados, por exemplo,

sujeitos a cisalhamento, flexão e

das recomendações internacionais so-

EN 1992-1-2;

protensão só é obtida por meio de

bre a resistência do SFRC a altas tem-

u CEN e ÖBV recomendam a adição

ensaios de resistência ao fogo, sob

peraturas ou ao fogo, é possível regis-

de fibras poliméricas para aumentar

carregamento, em escala real ou em

trar as conclusões a seguir:

a resistência à degradação devida

escala representativa da estrutura ou

u Normas e pré-normas atuais, como

ao lascamento do concreto (spalling)

do elemento estrutural.

EN 1992-1-2 e fib Model Code

no caso de incêndio – especialmente

Alerta-se para a necessidade dos

2010, estabelecem como deve ser

para concreto de alta resistência. O

organismos de normalização incluírem

realizado o projeto estrutural do

spalling devido à exposição ao fogo

o projeto em situação de incêndio do

SFRC em temperatura ambiente;

deve ser prevenido em todos os ca-

SFRC em normas técnicas, para simpli-

em situação de incêndio, tratam

sos, de forma a evitar que as fibras

ficar sua aplicação estrutural.

u REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] [2] [3] [4]

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 544.3R-08, Guide for specifying, proportioning, and production of fiber-reinforced concrete, 2008. ____________. ACI 544.5R-10, Report on the physical properties and durability of fiber-reinforced concrete, 2010. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. ASTM E119-12a, Standard test methods for fire tests of building construction and materials, 2012. AUSTRIAN SOCIETY FOR CONSTRUCTION TECHNOLOGY. ÖBV:2013, Increased constructional fire protection with concrete for underground traffic constructions, 2013. [5] BRITISH STANDARD. BS EN 1992-1-2:2004, Design of concrete structures. General rules. Structural fire design, 2004. [6] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN 1992-1-2:2004, Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design, 2004. [7] ____________. EN 206-1:2001-07, Concrete - Specification, performance, production and conformity, 2007. [8] FRENCH ASSOCIATION OF CIVIL ENGINEERING. AFGC:2013, Ultra high-performance fibre-reinforced concretes, 2013. [9] GERMAN INSTITUTE FOR STANDARDIZATION. DIN EN 1992-1-2:2010-12, Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General rules Structural fire design, 2012. [10] GERMAN COMMITTEE FOR REINFORCED CONCRETE. DAfStb:2012-11, Steel fire reinforced concrete, 2012. [10] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 834-1:1999-09, Fire-resistance tests - Elements of building construction - Part 1: General requirements, 2009. [12] ITALIAN NATIONAL RESEARCH COUNCIL. CNR-DT 204/2006. Guide for the design and construction of fibre reinforced concrete structures, 2006. [13] FÉDÉRATION INTERNATIONALE DU BÉTON. fib MC 2010, Model code for concrete structures. Lausanne, Switzerland, 2010. [14] ____________. fib Bulletin 38, Fire design of concrete structures - materials, structures and modelling - State of Art Report. Lausanne, Switzerland, 2007. [15] ____________. fib Bulletin 46, Fire design of concrete structures - structural behaviour and assessment, State-of-art report. Lausanne, Switzerland,

112 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

u acontece nas regionais

Encontro na Regional do Pará 1º Encontro Regional de profissio-

da UFRJ), as normas de incêndio e

Eduardo de Macedo, da Supermassa),

nais para a discussão sobre lajes

desempenho aplicadas às lajes ner-

a monitoração e avaliação de estruturas

nervuradas segundo as normas ocor-

vurdas (Eng. Marcos Terra, da Atex do

de pontes estaiadas (Prof. Pedro Afon-

reu de 30 de agosto a 1 de setembro

Brasil), o processo construtivo de lajes

so de Oliveira Almeida, da USP, e Eng.

no Centro de Eventos Benedito Nunes,

nervuradas (Eng. Fabíola Parente, da

José Fernando Sousa Rodrigues, da

na Universidade Federal do Pará.

Atex do Brasil), a execução da proten-

Lise), entre outros temas.

Com nove palestras técnicas e seis mi-

são com monocordoalhas engraxadas

O presidente do IBRACON, Eng. Julio Ti-

nicursos, o evento discutiu os aspectos

(Eng. Francisco Marcondes Cunha), a

merman, participou do Encontro e apre-

de análise probabilística de segurança

mecanização na aplicação de contra-

sentou a palestra “O projeto das estrutu-

(Prof. Sérgio Hampshire de Carvalho,

pisos plásticos e autonivelantes (Eng.

ras de concreto do Museu do Amanhã”.

Colapso progressivo é discutido na Regional do Rio de Janeiro Regional IBRACON no Rio de Ja-

agosto a palestra “Colapso progressivo

Eng. Justino Artur Ferraz Vieira, que

neiro, em conjunto com a Divisão

em estruturas – a propagação do dano

discorreu sobre o fenômeno colapso

Técnica de Estruturas do Clube de En-

estrutural”, no Clube de Engenharia.

progressivo, as técnicas para sua análi-

genharia e a Regional da Associação

O palestrante foi o professor do curso

se, as prescrições normativas para sua

Brasileira de Engenharia e Consultoria

de arquitetura da PUC-RJ e sócio da

minimização, além de discutir exem-

Estrutural (Abece), realizou em 30 de

Justino Vieira-Monica Aguiar Projetos,

plos de obras colapsadas.

Seminário na Regional do Paraná

ara discutir a problemática da

sequências das falhas de projetos

edifícios: interações com alvenarias

patologia das fachadas e dos

e executivas no desempenho dos

e revestimentos”).

revestimentos argamassados, a Re-

revestimentos”) e do Eng. Ércio Tho-

Participaram do evento 370 pesso-

gional do IBRACON no Paraná, a As-

maz, do Instituto de Pesquisas Tec-

as, entre estudantes, profissionais

sociação Brasileira de Patologia das

nológicas (“Estruturas correntes de

e professores.

Construções (Alconpat Brasil), o Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), o Instituto de Engenharia do Paraná (IEP) e o Instituto IDD realizaram o Seminário de Patologia das Construções do Paraná (SEMPAT/ PR), no dia 1 de agosto, no centro de eventos do IEP, em Curitiba. O seminário contou com as palestras do Eng. Paulo Grandiski, do Instituto Brasileiro de Perícias Técnicas (“A problemática das demandas judiciais geradas por falhas em revestimentos”), do Eng. José Eduardo Granato, da Viapol (“As conCONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 113

I Seminário de Engenharia Estrutural da Bahia Com a proposta de discutir os desa-

Com palestras sobre o Museu do

truturais nas obras de Niemeyer (Eng.

fios e as perspectivas da engenharia

Amanhã (Eng. Julio Timerman, presi-

Bruno Contarini, da BC Engenharia) e

estrutural para o novo milênio, a Re-

dente do IBRACON), potencialidade

revisão da NBR 6120 (Eng. João Ven-

gional IBRACON organizou o I Se-

da fibra de carbono no reforço es-

dramini, da Abece), o evento contou

minário de Engenharia Estrutural da

trutural (Eng. Adriano Silva Fortes, da

ainda com quatro minicursos.

Bahia, nos dias 29 e 30 de agosto,

Fortes Consultoria e Projetos), reparo

Ao final do Seminário, os presentes

no auditório Leopoldo Amaral, na

da Ponte Pênsil de São Vicente (Eng.

prestaram uma homenagem do enge-

Politécnica da Universidade Federal

Rafael Timerman, da Engeti Consul-

nheiro projetista baiano, Prof. Antonio

da Bahia.

toria e Engenharia), dos desafios es-

Carlos Reis Laranjeiras.

Visita técnica de estudantes a uma distribuidora de vergalhão

Diretoria de Atividades Estudantis do Instituto Brasileiro do Concreto pro-

moveu no último dia 26 de junho uma visita técnica de estudantes de engenharia civil à distribuidora Manetoni, do grupo Arcelor Mittal. A visita atendeu a uma solicitação de um grupo de estudantes da FEI e Mackenzie para conhecer os processos industriais de corte e dobra de vergalhão e de montagem de armadura pronta. A Manetoni fornece aço para a construção civil, com seu maior volume di-

aumento de produtividade, com redu-

promovida pelo IBRACON no sentido

recionado para obras de fundação. Um

ção de mão de obra e maior organiza-

de complementar a formação profis-

diferencial da empresa é seu processo

ção no canteiro de obras”, ressaltou a

sional de estudantes de engenharia

informatizado e automatizado de mon-

diretora de atividades estudantis, Eng.

civil, arquitetura e tecnologia.

tagem da armação, com maior preci-

Jéssika Pacheco.

Quem tiver interesse em participar da

são e maior variedade de formatos dos

A visita técnica foi guiada pelos fun-

próxima visita, deve entrar em contato

produtos fornecidos.

cionários Danilo Renato Guiso, Marco

com a diretora de atividades estudan-

“Nesta visita, os alunos entraram em

Aurélio de Sousa Costa, Guilherme

tis, Eng. Jéssika Pacheco, por meio da

contato com o que há de mais moder-

Menegalle Raizer, Ricardo Carvalho e

página dos concursos estudantis do

no na fabricação de armação, já que

Jaqueline Aparecida da Silva.

IBRACON no Facebook: https://www.

sua montagem em fábrica acarreta o

Esta foi a segunda visita técnica no ano

facebook.com/concursosibracon/.

Curso e Workshop na Regional de Mato Grosso do Sul

e 6 a 13 de maio foi realizado o

CREA-MS, que contou com a partici-

nifestações patológicas em estruturas de

curso “Inspeção em Estruturas

pação de 11 profissionais e 20 estu-

concreto armado”, com a diretora regio-

de Concreto Armado”, ministrado pela

dantes de engenharia civil.

nal do IBRACON e da Alconpat Brasil,

diretora regional do IBRACON, Prof.

Já, no dia 20 de julho ocorreu, também

Prof. Sandra Regina Bertocini, com par-

Sandra Regina Bertocini, na sede do

na sede do CREA-MS, o workshop “Ma-

ticipação de 200 profissionais.

114 | CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017

Instituto Brasileiro do Concreto Organização técnico-cientíﬁca nacional de defesa e valorização da engenharia civil

Fundado em 1972, seu objetivo é promover e divulgar conhecimento sobre a tecnologia do concreto e de seus sistemas construtivos para a cadeia produtiva do concreto, por meio de publicações técnicas, eventos técnico-científicos, cursos de atualização profissional, certificação de pessoal, reuniões técnicas e premiações.

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twitter.com/ibraconOfﬁce CONCRETO & Construções | Ed. 87 | Jul – Set • 2017 | 115

59ª EDIÇÃO C ONGRESSO B RASILEIR O DO

C ONCRETO

B E N TO G O NÇA LVE S • R S 31 de outubro a 3 de novembro

2017

Ponto de encontro dos profissionais e das empresas brasileiras da cadeia produtiva do concreto

C O T A S D E PA T R O C Í N I O E E X P O S I Ç Ã O

TEMAS „ Gestão e Normalização

„ Materiais e Produtos Específicos

„ Materiais e Propriedades „ Sistemas Construtivos Específicos

„ Excelentes oportunidades para divulgação,

promoção e relacionamento „ Espaços comerciais na XIII FEIBRACON - Feira

Brasileira das Construções em Concreto

„ Projeto de Estruturas

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„ Métodos Construtivos

„ Ensaios não Destrutivos

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