Influência do Tipo de Medição, do Tipo de Concreto e da Dimensão

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  • Influncia do Tipo de Medio, do Tipo de Concreto e da Dimensodo Corpo de Prova Cilndrico na Determinao do Mdulo

    Esttico de Elasticidade do Concreto

    Sulio da Silva Arajo1Gilson Natal Guimares2

    Andr Luiz Bortolacci Geye3

    Resumo

    Este trabalho apresenta uma anlise comparativa dos resultados obtidos em ensaios do mdulo esttico de elasticidade realizados em corpos de prova cilndricos de concreto simples. O objetivo identificar e avaliar a influncia de alguns fatores intervenientes nos resultados do ensaio mdulo de elasticidade como o tipo de equipamento utilizado para medio de deformaes (compressmetro mecnico, extensmetro eltrico de colagem superficial, extensmetro eltrico de fixao externa e transdutor diferencial de variao linear, tambm conhecido pela sigla em ingls LVDT), diferentes classes do concreto (Classe C30 e Classe C60) e tamanho do corpo de prova (100 mm x 200 mm e 150 mm x 300 mm). Este ensaio foi executado em dois laboratrios da regio de Goinia, GO, conforme a NBR 8522:2008 que descreve o ensaio de mdulo de elasticidade tangente inicial, caracterizando a deformabilidade do concreto submetido s tenses entre 0,5 MPa e 30% da tenso de ruptura. Foram realizados ensaios em 160 corpos de prova considerando-se os resultados com desempenho estatisticamente satisfatrio. Concluiu-se que o tipo de medidor de deformao influenciou significativamente os resultados de mdulo de elasticidade. Os corpos de prova de dimenso 100 mm x 200 mm apresentaram resultados com as maiores disperses.

    Palavras-chave: Concreto. Dimenso. Medidor. Mdulo de Elasticidade.

    1 Professor da Universidade Paulista Campus Braslia Distrito Federal e Professor do Centro Universitrio UNIEURO (Instituto Euro Americano de Educao, Cincia e Tecnologia) Braslia Distrito Federal. Pesquisador de Mestrado. Engenheiro Civil e Tecnlogo em Planejamento e Construo de Edifcios. Ex-Professor da Universidade de Braslia. Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Gois, Brasil (2011), Escola de Engenharia Civil, Ex-Bolsista CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico. E-mail: suelio.araujo@gmail.com

    Endereo: Universidade Federal de Gois. Rua Maria Senhorinha de Jesus, Quadra 14-A, Lote 10, Setor Oriente Ville, CEP: 74.355-666 Goinia, GO Brasil.

    2 Professor da Universidade Paulista Campus Braslia Distrito Federal e Professor do Centro Universitrio UNIEURO (Instituto Euro Americano de Educao, Cincia e Tecnologia) Braslia Distrito Federal. Pesquisador de Mestrado. Engenheiro Civil e Tecnlogo em Planejamento e Construo de Edifcios. Ex-Professor da Universidade de Braslia. Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Gois, Brasil (2011), Escola de Engenharia Civil, Ex-Bolsista CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico. E-mail: suelio.araujo@gmail.com

    3 Professor Titular da Universidade Federal de Gois, Brasil. Doutor em Civil Engineering pela University of Texas at Austin, Estados Unidos (1988). E-mail: gilson@eec.ufg.br.

    Endereo: Universidade Federal de Gois, Escola de Engenharia Civil, Laboratrio de Estruturas. Av. Universitria, Pa. Universitria, s/n, Setor Universitrio, CEP 74640-220, Goinia, GO.

    1 Introduo

    A utilizao do mdulo de elasticidade est frequentemente relacionada com o clculo de deslo-camentos e flechas na estrutura de concreto armado ainda na fase de projeto. O projetista estrutural es-pecifica um valor do mdulo de elasticidade que

    utilizado nos seus clculos para satisfazer as condies de segurana e os estados limites de utilizao. Este valor do mdulo de elasticidade dever ser verificado posteriormente durante a construo pelo engenheiro responsvel tcnico da obra ou pela empresa con-creteira. A verificao equivocada do mdulo de elas-ticidade pode ter graves consequncias como, por

  • 12 Engenharia Estudo e Pesquisa. ABPE, v. 15 - n. 1 - p. 11-23 - jan./jun. 2015

    Sulio da Silva Arajo, Gilson Natal Guimares, Andr Luiz Bortolacci Geye

    exemplo, a ocorrncia de deformaes excessivas no previstas no projeto.

    Vrios fatores podem interferir no valor do mdulo de elasticidade do concreto [8,10,14] como, por exemplo, a resistncia compresso, o processo de moldagem dos corpos de prova, velocidade de carregamento e descarregamento da mquina de ensaio, tipo de medidor de deformao, teor de argamassa, dimenso e tipo do agregado grado, o operador da mquina de ensaio, a dimenso do corpo de prova. Esta pesquisa teve o objetivo de estudar e avaliar a influn-cia de algumas dessas variveis no valor do mdulo de elasticidade: influncia do tipo de medidor de de-formao (compressmetro mecnico, extensmetro eltrico de colagem superficial, extensmetro eltrico de fixao externa e transdutor diferencial de variao linear LVDT), do tipo de concreto (Classe C30 e Classe C60) e da dimenso do corpo de prova cilndrico (100 mm x 200 mm e 150 mm x 300 mm). Os ensaios foram realizados em dois diferentes laboratrios de concreto localizados na regio de Goinia, Gois.

    O mdulo de elasticidade pode ser definido como sendo a relao entre a tenso aplicada e deformao abaixo de um limite proporcional adotado. Segundo a norma NBR 8522:2008 [3], o mdulo de deformao esttico para um concreto sob compresso axial determinado a partir da declividade da curva tenso-deformao obtida em ensaios de corpos de pro va cilndricos. Submete-se o corpo de prova a car-gas crescentes e mede-se a deformao especfica correspondente a cada incremento de carga. Os tipos de mdulo de de formao esttico esto relacionados a diferentes est gios de carga, e devem ser escolhidos de acordo com o objetivo do ensaio. A Figura 1 apresenta tipos de representao do mdulo esttico de elasticidade do concreto sujeito compresso.

    Figura 1 Diferentes tipos de mdulos de elasticidade no grfico tenso-deformao especfica.

    De maneira sucinta, esses estgios de carga po-dem ser:

    mdulo tangente inicial: dado pela declivida-de de uma reta tangente traada passando pela origem do diagrama tenso-deformao especfica. utilizado quando se requer carac-terizar de formaes do concreto submetido a tenses muito baixas.

    mdulo tangente em um ponto genrico: dado pela declividade de uma reta tangente curva tenso-deformao em qualquer ponto da mesma. utilizado quando se deseja simular a estrutura submetida a carregamentos ou descarregamentos em diferentes estgios de carga. Os carregamentos e descarregamentos prvios podem ser aplicveis, por exemplo, quando h interesse na simulao numrica de uma estrutura cuja carga acidental grande.

    mdulo secante: dado pela declividade de uma reta traada entre quaisquer dois pontos da curva tenso-deformao. Frequentemente os pontos escolhidos correspondem tenso de 0,5 MPa e tenso de 50% da tenso ltima. Neste caso, simula a estrutura duran te seu carregamento inicial, que pode ser o caso quando a carga permanente prevalece. A norma brasileira de Projeto e Execuo de Obras de Concreto Armado

    NBR 6118:2003 [4] supe que o valor do mdulo de deformao secante 85% do valor do m -

    dulo de deformao tangente inicial. Esse mdulo muito utilizado pelos projetistas estruturais.

    Neste trabalho foi executado o ensaio de mdulo de deformao tangente inicial. Foi realizado conforme disposto na NBR 8522:2008 [3] que prescreve, para esse caso, deformaes especficas no concreto quando sub metido s tenses de 0,5 MPa e 30% da tenso de ruptura. A norma prev a tenso inicial de 0,5 MPa, e no o valor zero, para minimizar os efeitos da presena de imperfeies nos corpos de prova, da variabilidade das mquinas de ensaios e do processo de acomodao dos pratos do topo e base da prensa de ensaio, pois esses fatores podem gerar uma perturbao inicial no traado das curvas tenso-deformao especfica.

    O valor do mdulo de elasticidade tangente ini-cial, Eci, dado por:

    Eci = (b a) / (b a) (Equao 1)

    ondeb tenso maior e igual a 0,3 da tenso de ruptura;a tenso bsica e igual a 0,5 MPa;b deformao especfica mdia do corpo de prova sob a tenso maior;

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    Influncia do tipo de medio, do tipo de concreto e da dimenso do corpo de prova cilndrico na determinao do mdulo esttico de elasticidade do concreto

    a deformao especfica mdia do corpo de prova sob a tenso bsica.

    Ao contrrio das medies de deformao es-pecfica rea lizadas em barras de ao, as medies de de formao especficas no concreto so muito mais difceis de serem realizadas. No ao, medidores de de-formao conhecidos como extensmetros eltricos (strain gage em ingls) so muito utilizados e for-necem resultados confiveis e de boa qualidade. J no concreto o mesmo no ocorre, e diversos pesquisadores

    [6,7,8,9] e laboratrios no Brasil e no mundo tem pro-curado outras alternativas para poder obter leituras de deformao especfica confiveis e com pouca variabilidade estatstica. Entre essas alternativas para medio de deformao especfica no concreto, esta pesquisa procurou verificar o uso de quatro me di do-res de deformao [15,16]: compressmetro mec nico, extensmetro eltrico de colagem superficial (em ingls denominado de strain gage), extensmetro eltrico de fixao externa (em ingls denominado de clip gage) e transdutor diferencial de variao linear.

    Figura 2 Compressmetro mecnico (a). Extensmetro eltrico de colagem superficial (b).Extensmetro eltrico de fixao externa (c). LVDT (d).

    (a) (b)

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    Sulio da Silva Arajo, Gilson Natal Guimares, Andr Luiz Bortolacci Geye

    O compressmetro mecnico tem um funcio-namento mecnico onde um pequeno pisto do aparelho se desloca indicando a medio e muito co-nhecido tambm por relgios comparadores digitais.Tanto o extensmetro eltrico de colagem superficial como o de fixao externa possui o mesmo funcio-namento baseado n