ESTUDO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO ARMADO

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(1)ESTUDO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO ARMADO. Junior Marconatto Flores 1 Carla Campagnolo Stello 2 Ederli Marangon 3. Resumo: Estruturas de concreto armado estão presentes em grande parte dos empreendimentos da construção civil, tendo sua resistência mecânica como principal característica a ser analisada. Entender as características do concreto, como a resistência à compressão e à tração direta, é muito importante para o desenvolvimento de projetos, pois permite ao calculista utilizar o concreto armado na sua forma mais eficiente possível. Para a obtenção das propriedades mecânicas, diferentes tipos de ensaios padronizados são utilizados, sendo a maioria regulados por códigos ou normas. No que se refere a tração direta, muitas pesquisas são realizadas para que se construa uma normativa unificada. Normalmente, os ensaios realizados para avaliar a resistência à tração do concreto são realizados de forma indireta, utilizando ensaios de flexão em três ou quatro pontos, ou o ensaio de compressão diametral. O ensaio de tração direta é o que apresenta valores mais próximos da resistência à tração real do concreto, pois, quando executado corretamente, apresenta uma distribuição uniforme das tensões em sua seção transversal. O valor da resistência à tração utilizado na maior parte dos cálculos estruturais é tomado como uma porcentagem do valor da resistência à compressão, então, saber o valor da resistência à tração real do concreto com ou sem armadura é de extrema importância para um domínio maior do comportamento mecânico do material, principalmente na aparência e na durabilidade do concreto. O presente estudo avaliou a resistência à tração direta do concreto armado através de ensaios de tração direta em corpos de prova no formato "dogbone", que possui pontas alargadas, uma seção transversal retangular e comprimento de 6,5 x 4 e 60 centímetros respectivamente. Barras de aço com diâmetro de 8 milímetros foram inseridas nos corpos de prova. O traço para o concreto utilizado nos ensaios foi 1:2,17:2,94:0,64. Para determinação da consistência do concreto utilizou-se o ensaio de abatimento (slump test) conforme NBR NM 67. Testes de compressão foram realizados em corpos de prova cilíndricos de dimensões 10 x 20 centímetros com na idade 28 dias, e o teste de resistência à tração direta com 28 dias. Os resultados indicam claramente que houve, para os concretos reforçados com barra de aço, um ganho de resistência comparado a matriz de concreto. Além disso, as barras de aço proporcionaram uma múltipla fissuração aos corpos de prova analisados..

(2) Palavras-chave: Concreto, resistência, tração, corpos de prova.. Modalidade de Participação: Iniciação Científica. ESTUDO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO ARMADO 1 Aluno de graduação. juniormarconatto@gmail.com. Autor principal 2 Aluno de graduação. carla.campagnolo19@gmail.com. Co-autor 3 Docente. ederlimarangon@unipampa.edu.br. Orientador. Anais do 9º SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO - SIEPE Universidade Federal do Pampa | Santana do Livramento, 21 a 23 de novembro de 2017.

(3) ESTUDO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA DE CONCRETO ARMADO 1. INTRODUÇÃO Apesar da vasta utilização do concreto como material estrutural na construção civil, a sua caracterização quanto à resistência, seja ele armado com barras de aço, com fibras ou sem reforço algum, em geral se refere a sua resistência à compressão. Entender as características do concreto, como valor de resistência à compressão e à tração, é muito importante para o desenvolvimento de projetos, pois permite ao calculista utilizar o concreto armado na sua forma mais eficiente possível. Desta maneira vários tipos de ensaios foram criados e são utilizados para medir os parâmetros de resistências do concreto. Apesar destes inúmeros testes, um ensaio muito importante para se entender as propriedades do concreto ainda não possui norma e não é amplamente utilizado, o ensaio à tração direta. Este ensaio não é executados em muitos casos devido a sua dificuldade de realização, sendo muito difícil submeter o corpo de prova somente a esforços de tração. Devido á lacuna criada pela falta de dados e de um processo específico para obtenção destes valores, cria-se a necessidade de apresentar/desenvolver uma forma eficiente e confiável para obtenção destes dados que são de grande importância para a melhor utilização da resistência à tração do concreto nas obras de construção civil. 2. METODOLOGIA Os corpos de prova foram executados no formato “dogbone”, o mesmo utilizado por FONTOURA (2015), com seção retangular de 6,5 x 4,0 centímetros no meio do corpo de prova, e comprimento de 60 cm. O corpo de prova possui as pontas alargadas influenciando a ruptura a ocorrer no meio do corpo de prova onde a distribuição das tensões é mais equivalente. Foram produzidas 8 amostras, sendo 3 amostras prismáticas para barras de 8 mílimetros de diâmetro, 3 sem reforço de aço, e 2 cilíndricas para testes de compressão. Na figura 1 é mostrada a fôrma que será utilizada para confecção dos corpos de prova. Os buracos que podem ser visualizados na forma da figura 1 tem por objetivo centralizar as barras de aço no momento do lançamento do concreto.. Figura 1: Fôrma que será utilizada para moldagem dos corpos de prova realizado por FONTOURA (2012, p. 28).

(4) O concreto foi produizido em duas concretagens, sendo que nas duas misturas foi utilizado o mesmo traço. Este traço foi de 1:2,17:2,94:0,64. Um ensaio de abatimento (slump test) do concreto foi realizado nas duas misturas e foi executado segundo a NBR NM 67. Os ensaios apresentaram um abatimento igual de 17 centímetros. As amostras foram curadas em uma câmera úmida para que não ocorresse ressecamento do concreto. Os corpos de prova foram ensaiados com idade de 28 dias contados a partir do dia da concretagem. Para o acoplamento dos corpos de prova à máquina tratora foram utilizadas placas metalicas, as quais, aos pares, prensaram o corpo de prova em suas extremidades com auxílio de parafusos conforme figura 2. Os parafusos foram ajustados com um torquimetro utilizando uma força de torção de 200 Nm para os corpos de prova contendo barras de aço, e 60 Nm para os corpos de prova sem reforço. As placas foram então unidas á máquina tratora por meio de pinos metálicos com diâmetro de 5 milímetros. Após o corpo de prova ser acoplado e ajustado à máquina foi, então, colocado o extensômetro no meio do corpo de prova (local onde as tensões são mais uniformes). Foram também ensaiados á compressão 2 corpos de prova cilíndricos. Figura 2: Colocação das placas metálicas na amostra, Autoria Própria (2016).. Figura 3: Montagem final do corpo de prova, com extensômetro, na máquina tratora, Autoria Própria (2016)..

(5) 3. RESULTADOS e DISCUSSÃO Os corpos de prova cilíndricos apresentaram resistência a compressão de 17,96 e 16,33 Mpa respectivamente, mostrando valores próximos e coerêntes com bibliograficas pesquisadas. Os corpos de prova reforçados com a barra de aço de 8 milímetros apresentaram valores consideráveis de resistência a tração, sendo que a maior força sustentada pelo corpo de prova foi de 22,11 KiloNewtons. As tensãos geradas foram calculadas tendo como base a área da menor sessão do corpo de prova que é de 26 centímetros quadrados. Com a carga máxima atigida de cada corpo de prova chegou-se aos seguintes valores de tensão de tração máxima apresentados na tabela 1: Tabela 1: Valores de tensão de tração máxima suportada por cada corpo de prova. Corpo de Corpo de Corpo de Corpo de Solo Prova IV sem Prova I Prova II Prova III roforço Tensão 6,196 MPa 4,038 Mpa 8,503 MPa 2,08 MPa Na figura 4 foram descriminados os gráficos força aplicada pela deformação de cada corpo de prova com reforço estrutural de barras de 8 milímetros, e na figura 5 foi apresentado o gráfico com os mesmos dados encontrados para o corpo de prova sem reforço. Figura 4: Valores de força aplicada pela deformação dos corpos de prova com reforço de barra de aço de 8 milímetros. Autoria Própria, (2017)..

(6) Fugura 5: Valores de força aplicada pela deformação dos corpos de prova sem reforço. Autoria Própria, (2017).. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Apesar da extrema dificuldade na execução deste ensaio, os dados disponibilidados por este teste são de grande importância para entender melhor o comportamento do concreto, o material mais ultilizado pela construção civil no Brasil. Pode-se ressaltar a enorme diferença que o acréscimo de barras de aço, no intuito de transformar o concreto em um elemento estrutural, tem sobre este material. Os corpos de prova com presença de barras de aço se tornaram um material mais resistênte que o concreto puro. Na própria montagem dos corpos de prova com as placas metálicas já é possível verificar a maior resistência do concreto armado em relação ao simples, dois corpos de prova sem armadura romperam ainda na colocação das placas metálicas em suas extrêmidades. O torque aplicado na primeira amostra sem armadura foi de 130 Nm, o que levou ao rompimento do corpo de prova. Diminuiu-se então o torque aplicado para 60 e foi possível obter a curva gráfica apresentada na figura 5, mas, como o torque aplicado foi pequeno ocorreu o escorregamento das chapas metálicas no corpo de prova. Foi então aplicado um torque de 80 Nm, o que resultou na ruptura do corpo de prova antes do acoplamento à máquina tratora. Este rompimento antecipado não ocorreu em nenhum corpo de prova com adição de barras metálicas, mostrando a grande influência que a adição deste material tem na amostra. Os resultados foram satisfatórios pois a fissuração das amostras ocorreu na parte desejada do corpo de prova, entretanto o rompimento ocorreu na linha de acoplamento dos corpos de prova com as placas metálicas indicando a existência de forças secudárias na amostra. Ainda sim os resultados são importantes para mostrar a importância das armaduras no concreto estrutural, visto que o elemento concreto + aço é muito versátil e resistênte..

(7) 5. REFERÊNCIAS. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12142: Determinação da resistência à tração na flexão em corpos de prova prismáticos. Rio de Janeiro, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7222: Determinação de resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR NM 67: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998. FONTOURA, L. N. Análise da influência do uso de barra e fibras de aço no concreto submetido à tração. 2015. 46f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)-Universidade Federal do Pampa, Alegrete, 2015. LIMA, P. R. L..Análise teórica e experimental de compósitos reforçados com fibras de sisal. Tese de doutorado-PEC/COPPE/UFRJ, Rio de janeiro, 2004. MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 3ª Edição. São Paulo. IBRACON, 2008. MORENO, D. M.et al. Tension-Stiffening in reinforced high performance fiber reinforced cement-based composites under direct tension. In: NAAMAN, A. E.,REINHARDT, H. W., PARRA-MONTESINOS, G. J. (Org.). High performance fiber reinforced cement composites 6. 3 ed., Nova York: Rilem, 2012. NEVILLE, A. M. BROOKS, J.J. Tecnologia do Concreto. 2ª Edição. São Paulo.Bookman Editora, 2013. NIANXIANG, X.; WENYAN, L. Determining Properties of Mass Concrete by Direct Tensile Test. ACI Materials Journal, Vol. 86, p. 214-219, Maio - Junho, 1989. OLUOKUN, F. A. Prediction of Concrete Tensile Strength from Its Compressive strength: Evaluation of Existing Relations for Normal Weight Concrete. ACI Materials Journal. p. 302309. Maio-Junho 1991. SCHUMAN, L.; TUCKER, J. Tensile and Other Properties of Concretes Made With Various Types of Cements. Journal of Research of the National Bureau of Stands, vol.31 p. 107-124, 1943. VELASCO, R. V., Concretos Auto adensáveis Reforçados com Elevadas Frações Volumétricas de Fibras de Aço: Propriedades Reológicas, Físicas, Mecânicas eTérmicas. 2008, 349f. Tese de Doutorado-COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio deJaneiro, 2008. ZHENG, W.; KWAN, K. H.; LEE, P. K. K. Direct Tension Test of Concrete. ACI Materials Journal, Vol. 98, p. 63-71, Janeiro-Fevereiro, 2001..

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