17/04/2015 Engenharia Civil da UESC: Concreto Armado  A estrutura interna do material

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terçafeira, 1 de maio de 2012

Concreto Armado  A estrutura interna do materialPor Ricardo Alvim

Nesta  série  de  postagens,  pretendese  explorar  o material  Concreto  Armado,  suas  principais  características  e  aspectos  relativos  ao  emprego

desse material  nas  estruturas. O  texto  a  seguir  foi  retirado  da Dissertação  de Mestrado  Avaliação  da Rigidez  Efetiva  das  Vigas  de Concreto

Armado, Alvim, R.C., EPUSP, 1997.

A  estrutura  interna  do  concreto  pode  ser  interpretada  como  sendo  constituída  por  uma  matriz  de  argamassahomogênea onde se encontram embebidos os grãos de agregado, figura 2.1 (a).

Nos  concretos  de  baixa  e  média  resistência,  até  cerca  de  50  MPa  a  60  MPa,  quando  comprimidos  numadeterminada  direção,  figura  2.1  (b),  na  interface  matrizgrão,  surgem  tensões  de  tração  perpendicularmente  aocampo  de  compressão  externo  .  Isto  se  deve  à  maior  rigidez  dos  grãos  de  agregado  em  relação  à  matriz  deargamassa.  O  resultado  é  uma  microfissuração  generalizada,  figura  2.1  (b),  com  fissuras  orientadas  segundo  adireção do campo de compressão atuante, com uma tendência de desintegração da estrutura interna do material.STROVEN (1973) detectou fenômeno análogo ao ensaiar outros materiais. O mesmo mecanismo de ruptura ocorreem  materiais  heterogêneos  compostos  por  grãos  mais  rígidos  envolvidos  por  uma  matriz  mais  deformável.(STROVEN, P. Some Aspects of the Micromechanics of Concrete, Stevin Laboratory,  Technological University ofDelft, 1949).

A microfissuração do concreto promove uma perda progressiva de rigidez que caracteriza a não linearidade do ramoascendente do diagrama tensãodeformação.

A relação tensãodeformação do concreto comprimido          O ensaio de compressão do concreto permite  relacionar a nãolinearidade do diagrama  tensãodeformação com oprocesso de formação de microfissuras. Este processo apresenta quatro fases :A primeira fase corresponde a um baixo nível de tensão, até cerca de 30% da carga de ruptura, figura 2.2. 

Nesse  nível  as  fissurasestão  limitadas  às  jáexistentes  no  concretoantes  do  carregamento,em  virtude  da  exudaçãodo  excesso  de  água  deamassamento  e  poucasdecorrentes  docarregamento  nainterface pastaagregado.É  uma  fase  em  que  odiagrama  tensãodeformação  do  concretocomprimido  apresentaum  comportamentoquase linear.

Na  segunda  fase,  queatinge  até  cerca  de  70%da  carga  de  ruptura, 

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ocorre  um  crescimento  na  quantidade  de  microfissuras  na  interface  pastaagregado  e  surgem  microfissuras  napasta. Nesta fase ocorre o início do comportamento nãolinear.

A terceira fase caracterizase pela formação de microfissuras intergranulares. É uma fase crítica, onde o diagramatensãodeformação  indica  uma  queda  significativa  da  rigidez  do  material,  porém  sem  perda  da  capacidaderesistente.

Finalmente, na quarta  fase, em que se processa um crescimento acelerado das  fissuras,  representada pela  linhapontilhada da  figura 2.2, o concreto apresenta uma queda da sua capacidade  resistente devido à  instabilidade daestrutura da pasta promovida pela fissuração contínua até a ruptura.

Segundo a NBR8522 (1984), no ensaio de compressão para a determinação do módulo de deformação do concretodevese traçar o diagrama tensãodeformação a partir do  gráfico de carregamento no tempo.Os métodos de determinação do módulo de deformação do concreto variam internacionalmente, mas todos utilizamciclos de carga e descarga a fim de eliminar a deformação residual do concreto.

A norma brasileira  prescreve a  caracterização do   módulo de deformação  tangente e  secante do  concreto,  figura2.3.

O módulo de deformacão tangente, Etg, é dado pela inclinação da reta tangente ao diagrama tensãodeformação doconcreto  num  ponto  genérico.  O módulo  de  deformação  tangente  inicial  recebe  a  designação  E0,  quando  a  retatangente é tomada a partir da origem do diagrama.

O  módulo  secante  de  deformação,  Esec,  é  dado  pela  inclinação  da  reta  secante  em  dois  pontos  do  diagramatensãodeformação. O  inicial é  fixado no valor 0,5 MPa e o segundo é determinado segundo o plano de carga deinteresse.

A relação tensãodeformação do concreto tracionado

Por  meio  de  um  ensaio  de  deformação  controlada  podese  obter  o  diagrama  tensãodeformação  do  concretotracionado, figura 2.4.

Uma  análise  a  nível  microscópico  mostra  uma  relação  entre  o  início  da  microfissuração  e  o  afastamento  docomportamento  linear.  Este  afastamento  ocorre  com  uma  tensão  da  ordem  de  75%  da  resistência  à  tração  doconcreto, figura 2.4.

Depois de atingida a  tensão máxima de  resistência à  tração do concreto, o processo de microfissuração  tornasemais acentuado, reduzindo drasticamente a resistência do material.

O  ensaio  de  deformação  controlada  mostra  que,  à  custa  da  diminuição  da  rigidez,  o  concreto  tracionado  podesuportar deformações até quatro vezes maiores que a deformação correspondente a tensão máxima, figura 2.5.

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Postado por Blog da Civil às 06:43   

Do  comportamento  inelástico  do  concreto  podese  dizer  que,  qualquer  que  seja  o  nível  de  tensão  aplicado  aoconcreto, a deformação correspondente é constituída de uma parcela elástica, cujas deformações se anulam com odescarregamento, e outra parcela  inelástica que mantém  deformações  residuais depois de descarregado o corpode prova.

Com o início da fissuração a perda da elasticidade do concreto tracionado tornase aparente.

A realização de ciclos de cargadescarga no ramo descendente do diagrama tensãodeformação permite constataruma grande redução do módulo de deformação, atingindose no final do ensaio um valor da ordem de 1/15 do valorinicialmente  obtido,  figura  2.6.  Isso  é  especialmente  importante  quando  desejase  conhecer,  ou  estimar,  ascondições de envelhecimento das estruturas,  sob os diferentes ciclos de carregamentos enfrentados ao  longo desuas vidas úteis.

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Este é um meio de divulgação dos professores do Curso de Engenharia Civil da UESC. As opiniões emitidas não representam necessariamente posições oficiais da instituição.

O curso de Engenharia Civil da UESC foi criado em 2010 e sua primeira turma irá iniciar suas atividades em 2011, com 40 vagas anuais.

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