Tubos de Concreto Armado

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1 Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto Antonio D. de Figueiredo ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL Tubos de Concreto Tubos de Concreto

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Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto

Antonio D. de Figueiredo

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL

Tubos de ConcretoTubos de Concreto

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Principais Aplicações

Tripé das obras de engenharia

Pro

jeto

bas

ead

o e

m

mo

del

o c

on

fiáv

elP

roje

to b

asea

do

em

m

od

elo

co

nfi

ável

Controle da qualidade do

produto

Controle da qualidade do

produto

Con

trole

da

qual

idad

e

de e

xecu

ção

Con

trole

da

qual

idad

e

de e

xecu

ção

EMPREENDIMENTOControle de produção e Controle de recebimento

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Obras de Saneamento Básico

O bom desempenho de uma obra de infra-estrutura depende de 3 fatores fundamentais:– Elaboração de um Projeto adequado a

realidade de uma população;– Aquisição de um Produto que atenda os

requisitos especificados em projeto;– Execução que resulte em uma Obra

econômica, segura, durável e que atenda as anseios da população;

COMPARAR SISTEMA COMPLETO E NÃO APENAS PREÇO UNITÁRIO DOS PRODUTOS!

Custo global e desempenho global é que devem ser otimizados.

üExistência de Normalização do Sistema proposto e

üConformidade com especificação.

Comparação de Custos

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Analisar as variáveis intervenientes:üCondições ambientais;

üSolicitações (carregamentos, agentes agressivos, etc.);

üManutenção;

üImpacto no entorno da obra.

Comparação de Custos

ProjetoProjeto

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ProjetoProjeto• Dimensionamento hidráulicoüCaracterísticas geométricas;üVazão, declividade e profundidade;üLocação em planta e cortes;üMedidas de proteção contra erosão e

entupimentos.• Dimensionamento de cargas atuantesüDeterminação de carregamentos;üDimensionamento do tubo.

Projeto Estrutural

Carga total / Fe = Carga de Fissura (Ruptura)

Fe = fator de equivalência (conforme bases de assentamento)

Carga total = carga de terra + carga móvel + carga localizada

Onde :

Carga Fissura = carga de resistência mínima do tubo - ABNT

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Classes de Tubo - ABNTRESISTÊNCIA DOS TUBOS DE CONCRETO PARA ESGOTO SANITÁRIODIÂMETRO

NOMINAL

(MM) EA2 EA3 EA4 EA2 EA3 EA4

300 18 27 36 27 41 54400 24 36 48 36 54 72

500 30 45 60 45 68 90

600 36 54 72 54 81 108

700 42 63 84 63 95 126

800 48 72 96 72 108 144

900 54 81 108 81 122 162

1000 60 90 120 90 135 180

1100 66 99 132 99 149 198

1200 72 108 144 108 162 216

1500 90 135 180 135 203 270

1750 105 158 210 158 237 315

2000 120 180 240 180 270 360

CARGAS MÍNIMAS DE FISSURA

(kN/m)

CARGAS MÍNIMAS DE RUPTURA

(kN/m)

Controle de Qualidade

Norma Técnica do material não pode ser ignorada !Norma Técnica do material não pode ser ignorada !Norma Técnica do material não pode ser ignorada !

üNBR 8890/2007 – Tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - Requisitos e Métodos de Ensaios

üNBR 15319/2006 – Tubos de concreto, de seção circular, para cravação - Requisitos e Métodos de Ensaios

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O controle de recebimento dos tubos previsto na NBR 8890/2007 prevê :üinspeção visual e dimensional, ücompressão diametral, üpermeabilidade e estanqueidade da junta, eüabsorção.

O controle de recebimento dos tubos previsto O controle de recebimento dos tubos previsto na NBR 8890/2007 prevê :na NBR 8890/2007 prevê :üüinspeção visual e dimensional, inspeção visual e dimensional, üücompressão diametral, compressão diametral, üüpermeabilidade e estanqueidade da permeabilidade e estanqueidade da junta, ejunta, eüüabsorção.absorção.

Controle de Produto Acabado

ProdutoProdutoüinspeção visual e

dimensional,üüinspeção visual e inspeção visual e

dimensional,dimensional,

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absorção

estufa

balança

equipamentos para fervura dos corpos

de prova

Controle de Produto Acabado

Fibras de aço

• A utilização do concreto reforçado com fibras de aço ocorre no Brasil há vários anos.

• Isto veio acontecendo sem que se tivesse à disposição qualquer norma nacional sobre o assunto.

• Houve a publicação, pela ABNT, da norma NBR 15530:07 – Fibras de aço para concreto -Especificação.

• Diversas aplicações

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Construção de túneis com concreto projetado reforçado com fibras de aço

Caves na Califórnia

Channel Tunnel Rail Link - London

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Channel Tunnel Rail Link - London

Segmentos com fibras de aço e polipropileno

Tubos de concreto para água pluvial e esgoto

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Introdução

• Trabalhos anteriores:– Avaliação comparativa de desempenho

(CHAMA NETO e FIGUEIREDO, 2003).– Caracterização do comportamento mecânico

do componente (FIGUEIREDO et al, 2007).• Viabilização do uso das fibras de aço na

revisão da norma NBR 8890 - Tubo de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários.

Introdução

• A concepção da NBR é similar à norma européia NBN EN1916 Concrete pipesand fittings, unreinforced, steel fibre andreinforced, com algumas inovações na avaliação do componente.

• É a primeira norma do Brasil a parametrizar o uso do concreto reforçado com fibras de aço.

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Introdução

• Desenvolvida em paralelo com a norma de especificação da própria fibra (NBR 15530:07).

• Aqui serão comentados os aspectos específicos do uso da fibra na produção dos tubos.

• Especialmente: ensaio de compressão diametral.

Produção dos tubos

• Tubos são componentes pré-moldados de concreto, controlados como produto acabado.

• Pode possuir marca de conformidade ou certificado de conformidade de terceira parte.

• Preocupação SABESP: controle de recepção.

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Produção de tubos

Produção de tubos

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Produção de tubos

Concepção da norma para o uso das fibras

• A nova norma considera os tubos produzidos com CRFA como tubos reforçados.

• Podem ser utilizados nas mesmas condições que aqueles armados convencionalmente.

• Deve haver identificação específica para os tubos reforçados com fibras.

• Não se permite troca do tipo de reforço sem prévia qualificação específica.

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Concepção da norma para o uso das fibras

• A norma, prevê um plano de controle dos tubos que chegam à obra abordando:– Tolerâncias dimensionais;– Defeitos;– Capacidade resistente (ensaio de

compressão diametral).

Princípios básicos da engenharia:

• Não houve revogação da necessidade do controle da qualidade em nenhum setor da engenharia.

• É inconcebível utilizar tubos sem controle de aceitação do componente, qualquer que seja o reforço.

• Princípio básico: o controle da qualidade não pode ser baseado em critérios intuitivos como:– Amizade– Confiança– Necessidade de redução de custo,

– Etc.

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Concepção da norma para o uso das fibras

• Os tubos reforçados com fibras seguem a mesma classificação adotada para os tubos de concreto armado convencional.

• Parâmetros básicos de classificação:– Carga de fissura - tubos armados.– Carga mínima isenta de dano - tubos reforçados

com fibras.

• Estas cargas são determinadas no ensaio de compressão diametral.

Diferença básica entre fibra e tela: reforço da espessura do tubo

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Trabalho da Fibra: ponte de transferência de tensão na fissura

Super fissura

Fibra longa

Eliminação de fragilidade• Constatou-se uma razoável capacidade de

suporte pós-fissuração mesmo para baixos teores em tubos não conformes segundo a norma.

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Ensaio de compressão

diametral

“Filosofia”

P

D

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“Filosofia”

P

D

“Filosofia”

P

D

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Ensaio de compressão diametral

• A norma prevê dois procedimentos diferentes para a qualificação dos tubos, sejam eles armados convencionalmente ou com fibras.

• Apesar de algumas diferenças o princípio básico do ensaio é muito similar.

• O nível das exigências é mais alto para os tubos de CRFA.

Ensaio de compressão diametral

• No ensaio do tubo convencional submete-se o mesmo a um carregamento contínuo até a sua ruptura e determina-se:– carga de fissura (0,25 mm)– carga de ruptura (máxima).

• No ensaio do tubo de CRFA o procedimento visa também verificar o nível de resistência pós-fissuração (ductilidade).

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Ensaio de compressão diametral:

O ensaio para tubos de

concreto com fibras

Ensaio de compressão diametral

• A norma prevê para a carga de classificação do componente que:– Os tubos que forem reforçados com

fibras não poderão apresentar qualquer dano

– Os tubos convencionalmente armados poderão apresentar fissuras com aberturas de até 0,25mm

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Ensaio de compressão diametral

• As diferenças no procedimento de ensaio não implicam numa resposta diferente do componente (FIGUEIREDO et al, 2007), podendo-se comparar os resultados diretamente.

Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma

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Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma

Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma

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Ensaio de compressão diametral

40kg/m3 NBR - Araraquara

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8

Deformação diametral média (mm)

Car

ga

(kN

)

Instabilidade

Carga máxima

Inicio da fissuração

Ensaio de compressão diametral

40kg/m3 EN1916 - Araraquara

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8

Deformação diametral média (mm)

Car

ga

(kN

)

Manutenção da carga de 120kN

Carga máxima

Carga máxima no re-carregamento

Descarregamento

Re-carregamento

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Ensaio de compressão diametral

0

50

100

150

200

250

5 15 25 35 45

Teor de fibras (kg/m3)

Car

ga n

a de

form

ação

crí

tica

de r

e-ca

rreg

aem

nto

(mm

)

EN1916

NBR

Linear (EN1916)

Linear (NBR)

Demais exigências

• Um único tipo de fibra pode ser utilizado no reforço dos tubos: A I– aço trefilado– resistência mínima do aço de 1000 MPa– ancoragem em gancho– fator de forma mínimo de 40.

• Objetivo: otimizar a capacidade de reforço da fibra para o tubo dado que a resistência da fibra tem papel preponderante para isto. Já foi comprovado em estudos anteriores (CHAMA NETO, FIGUEIREDO, 2003).

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Demais exigências

• A norma admite que surjam fibras aparentes na superfície externa do tubo, não definindo isto como causa de rejeição do tubo.

• Não se admite fibras aparentes na superfície interna e na ponta do tubo, dado que isto pode comprometer o desempenho do componente.

Demais exigências

• Os tubos produzidos com concreto com fibras deverão também atender a todos os requisitos estabelecidos para o concreto:– Permeabilidade– Estanqueidade– Absorção– Tolerância dimensional.

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Comentários finais

A norma apresenta uma postura inovadora mas conservadora:ü Introduz uma nova tecnologia no mercado

brasileiroüO uso do concreto com fibras estará restrito a

tubos com diâmetro nominal igual ou inferior a um metro.üExigências maiores para o tubo com fibras em

relação ao armado convencional (carga de fissura – carga isenta de dano)– Melhor comportamento mecânico– Maior durabilidade

Comentários finais

Esta norma é uma grande inovação:üFoi publicada antes mesmo de se ter uma

aplicação regular do produto.ü Introduziu algumas novidades em relação à

normalização internacional como a exigência de se controlar a carga máxima pós-fissuração.

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Obrigado!