ARMADURA MÍNIMA DE FLEXÃO EM VIGAS DE CONCRETO

OLIVEIRA, C. A. S.; ARAÚJO, D. L. Armadura mínima de flexão em vigas de concreto armado
reforçado com fibras de aço. In: CONGRESSO DE PESQUISA, ENSINO E EXTENSÃO DA UFG CONPEEX, 2., 2005, Goiânia. Anais eletrônicos do XIII Seminário de Iniciação Cientifica [CDROM], Goiânia: UFG, 2005. 3 p.
ARMADURA MÍNIMA DE FLEXÃO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO
REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO.
OLIVEIRA, Carlos Antônio Silva1; ARAÚJO, Daniel de Lima2
Palavras chave: Armadura mínima, fibras de aço, flexão simples, concreto armado.
1.
INTRODUÇÃO
Em estruturas de concreto com grandes dimensões submetidas à flexão,
normalmente é necessária apenas a garantia de uma armadura mínima de flexão
para a segurança da estrutura. Esta armadura mínima, de modo simplificado, deve
ser garantida para evitar uma ruptura brusca da estrutura quando da passagem do
concreto do estádio I para o estádio II, isto é, deve-se garantir uma ductilidade
mínima à estrutura antes dela alcançar a ruína.
Em estruturas de concreto reforçadas com fibras, o concreto ainda possui
uma resistência à tração após a fissuração da matriz, ou seja, no estádio II. Dessa
forma, conclui-se que a armadura mínima de flexão recomendada pelas normas
para estruturas de concreto armado pode ser reduzida devido à adição de fibras de
aço. Isto é possível desde que além do aumento da resistência à flexão
proporcionado pela consideração do concreto tracionado, as fibras garantam uma
maior rotação da seção transversal, resultando também em um aumento da
ductilidade. Tal comportamento é possível porque as fibras permitem uma maior
abertura de fissuras na zona tracionada da seção transversal sem que isto resulte na
ruína da peça. Valem aqui mencionar os trabalhos de QUEIRÓZ (1999), AGOSTINI
(2004), LOBÃO (2005) e OLIVEIRA (2005), como pesquisas recentes neste tema, e
ainda a de CARMO (2005) como base para modelagem de concreto com fibras de
aço.
1.1 Objetivo
Pretende-se com esta pesquisa avaliar a influência do volume de fibras
adicionadas à matriz (1% e 2%), em concretos com resistência à compressão de
40 MPa e 60 MPa, na quantidade de armadura mínima à flexão, estudando-se a
variação da curvatura e a ductilidade das seções transversais.
1.2 Justificativa
A taxa de armadura longitudinal mínima de tração de uma viga deve
assegurar a ductilidade das seções transversais. Para isso, é necessária a garantia
de uma armadura capaz de absorver um momento fletor pelo menos igual ao
momento último de fissuração. Sendo assim, as expressões 1 e 2 devem ser
respeitadas.
OLIVEIRA, C. A. S.; ARAÚJO, D. L. Armadura mínima de flexão em vigas de concreto armado
reforçado com fibras de aço. In: CONGRESSO DE PESQUISA, ENSINO E EXTENSÃO DA UFG CONPEEX, 2., 2005, Goiânia. Anais eletrônicos do XIII Seminário de Iniciação Cientifica [CDROM], Goiânia: UFG, 2005. 3 p.
As ,min f y z ≥ M cr
ρ min ≥
M cr
bdf y z
equação 1
equação 2
Sendo:
As,min: a área de aço mínima,
fy: a tensão de tração no aço,
z: o braço de alavanca resistente da seção transversal,
Mcr: o momento resistente da seção na transição do estádio I para o II.
Figura 1: Distribuições das tensões normais em seção retangular de concreto no
momento de sua fissuração. (LOBÃO 2005)
No lado esquerdo da equação 1 poder-se-ia acrescentar uma parcela
colaborante das fibras metálicas para que a área de aço mínima pudesse ser
reduzida. Esta parcela seria fruto da resistência adicional proporcionada pelas fibras
após a fissuração da matriz de concreto. Como isso não é previsto na norma de
concreto brasileira NBR 6118 (ABNT 2003), é justificável a realização de estudos
sobre o assunto, tendo em vista que esta pesquisa pode gerar uma redução da taxa
de armadura em estruturas de grandes dimensões, tais como obras de pontes e
barragens.
2.
MATERIAL E MÉTODO
É previsto inicialmente um estudo teórico que vise obter critérios para o
cálculo de armadura mínima em vigas de concreto reforçado com fibras de aço. Para
tanto, serão consultados normas e regulamentos nacionais e internacionais, e
artigos disponíveis na literatura sobre este tema. Definidos os critérios de
dimensionamento, os valores de armadura mínima serão confrontados com
OLIVEIRA, C. A. S.; ARAÚJO, D. L. Armadura mínima de flexão em vigas de concreto armado
reforçado com fibras de aço. In: CONGRESSO DE PESQUISA, ENSINO E EXTENSÃO DA UFG CONPEEX, 2., 2005, Goiânia. Anais eletrônicos do XIII Seminário de Iniciação Cientifica [CDROM], Goiânia: UFG, 2005. 3 p.
resultados obtidos de modelagens numéricas. Neste caso, será necessário o
conhecimento das propriedades mecânicas do material, as quais serão obtidas de
outras pesquisas realizadas na Escola de Engenharia Civil da UFG. Da modelagem
numérica pretende-se avaliar a ductilidade das vigas de concreto reforçado com
fibras e compará-la com os valores mínimos recomendados para se evitar uma
ruptura brusca. Dessa comparação será possível verificar se a redução de armadura
mínima estimada pelos critérios é adequada ou não. Finalmente, pretende-se
realizar seis ensaios de vigas submetidas à flexão de modo a validar os resultados
obtidos da modelagem numérica.
3.
RESULTADOS ESPERADOS
O resultado esperado é a confirmação da possibilidade de redução da taxa de
armadura mínima de flexão em vigas de concreto armado devido à adição de fibras
de aço, com a conservação da curvatura da seção transversal, garantindo assim a
ductilidade mínima da estrutura.
4.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGOSTINI, BRUNO MÁRCIO. Armadura longitudinal mínima em vigas de
concreto armado. 2004. 165 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) –
COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2003). NBR 6118: Projeto
de Estruturas de Concreto Armado, São Paulo, 170 p.
CARMO, L C do. Ductilidade de vigas de concreto armado convencional e de
alta resistência reforçadas com fibras metálicas: Análise via Método dos
Elementos Finitos. 2005. 188 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) –
Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2005.
LOBÃO, LAURINDO MAURICIO M. Taxa de armadura longitudinal mínima em
vigas de concreto de resistência normal com fibras de aço. 2005. 109 f.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – COPPE, Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005.
OLIVEIRA, SÉRGIO LUÍS DE. Taxa de armadura longitudinal mínima em vigas
de concreto de alta resistência com fibras de aço. 2005. 115 f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Civil) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Rio de Janeiro, 2005.
QUEIRÓZ, ROBERTO ROCHA DE. Taxa de armadura mínima de flexão e
cortante em vigas de concreto armado. 1999. 100 f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Civil) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro,
1999.
FONTES DE FINANCIAMENTO: CNPq, FURNAS Centrais Elétricas S.A.
1
Aluno do Curso de Mestrado em Engenharia Civil, Escola de Engenharia Civil,
[email protected]
2
Professor da Escola de Engenharia Civil, [email protected]