FADIGA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO

PONTES

DEFINIÇÃO

• A fadiga pode ser definida como um modo de ruptura que envolve a formação e o crescimento de uma fissura em um componente estrutural, decorrente de variações de tensões repetitivas.

É um fenômeno progressivo, pois, em cada ciclo de carregamento, as fissuras tendem a se propagar, diminuindo a área útil para transferência de tensão.

As ações que podem causar a fadiga de um elemento estrutural são:

Carga móvel, ondas do mar, sismos, vento, temperatura, congelamento, e etc.

UM POUCO DE HISTÓRIA:

De acordo com Fuchs e Stephens (1980), os primeiros estudos registrados sobre este

fenômeno datam de 1829, porém foi somente a partir do período compreendido entre os

anos de 1840 a 1850 que o uso da expressão fadiga se consolidou. Segundo Suresh (1998), o emprego do termo fadiga para designar a

fissuração de metais sob cargas repetidas foi utilizado pela primeira vez em um trabalho

realizado por Braithwaite, em 1854.

A maioria dos estudos clássicos sobre fadiga envolveu a análise de materiais metálicos, muito suscetíveis ao

fenômeno. As investigações sobre fadiga no concreto além de surgirem mais tarde, de acordo com Nordby (1958),

depararam-se com a dificuldade de associar os conhecimentos obtidos no concreto simples e no aço

com o comportamento observado no concreto armado.

FADIGA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

A análise de fadiga é de extrema importância, por exemplo, nos

projetos de pontes.

PORQUE????????

Porque embora as ações repetidas possam produzir algum efeito favorável, consolidando o material,

normalmente associa-se a este tipo de ações o efeito desfavorável da danificação do material.

Nos materiais, quando submetidos a carregamentos cíclicos a ruptura pode ocorrer abaixo dos limites de resistência necessários para o caso de carregamento

estático.

COMPORTAMENTO À FADIGA DO CONCRETO

Cargas cíclicas no concreto produzem efeito similar à fluência, isto é, aumentam a deformação do concreto com o aumento de

número de ciclos. A resistência à fadiga do concreto é, portanto,

definida como uma fração da resistência estática que pode ser suportada

repetitivamente para um dado número de ciclos.

COMPORTAMENTO À FADIGA DE BARRAS DE AÇO

Os ensaios de flexão de vigas de concreto armado mostram que, após um grande número

de ciclos de carga, a armadura pode romper com tensão inferior à resistência medida em

ensaio estático.Os fatores que influenciam a resistência das barras de aço à fadiga são: tensão aplicada,

diâmetro das barras, tipo de viga, geometria das deformações, curvatura das barras e emendas.

Observações Gerais

Existem poucos registros de danos em obras devido a Fadiga.

Dificilmente a ruptura ou colapso ocorre exclusivamente devido ao efeito da Fadiga

Contribui na deterioração progressiva da estrutura- Fissuração

- Problemas com grandes deformações- Redução localizada de rigidez estrutural

- Redução da vida útil

VIDA ÚTIL X DURABILIDADE

• VIDA ÚTIL: estrutura pode ser definida como o tempo durante o qual a mesma mantém um desempenho satisfatório, sob certas condições de uso e exposição.

• DURABILIDADE: capacidade genérica de um determinado material de se manter íntegro - ou utilizável, sob certas condições de exposição.

VERIFICAÇÃO DE SEGURANÇA À FADIGA EM ALGUMAS NORMAS

Os critérios de verificação de segurança à fadiga é citado em algumas normas, como:

Norma Brasileira NBR 6118/03 CEB-FIP Model Code 1990 As prescrições nos diferentes códigos, seguem

linhas semelhantes, contemplando o comportamento dos materiais componentes.

CASOS REGISTRDOS NA LITERATURA:

Estádio do Morumbi (SP) 1995/1996Problemas com vibração excessiva

Realização de ensaios dinâmicos de vibração forçadaLevantamento das características dinâmicas da

estruturaSimular a excitação induzida pelos torcedores

Correção: Aumentar a Rigidez ou o Amortecimento da Estrutura

Vista parcial da arquibancada com equipamentos para o ensaio dinâmico

Ponte sobre o rio Ribeira do Iguape Rodovia Regis Bittencourt – BR116

Problema detectado - Fissura nos tubulões de um dos pilares centrais

O CASO DA PONTE I-35W

Ponte sobre o rio Mississipi no estado de Minneapolis no EUA