Análise dos Efeitos de Ações Especiais em Concretos Projetados Reforçados com Fibras de Aço usados em Túneis Rodoviários.

Análise dos Efeitos de Ações Especiais em Concretos Projetados Reforçados com Fibras de Aço usados em Túneis Rodoviários.

Aline Fernanda Ramos da Silva Oliveira

1. INTRODUÇÃO

O concreto, um dos mais importantes materiais já desenvolvidos, é reconhecido pela sua versatilidade, pois permite seu emprego na construção de estruturas nas mais variadas formas e tamanhos. Este, ao longo dos anos vem sofrendo significativas modificações tanto na sua forma de produção e aplicação, quanto na sua composição. Mas, apesar de seus avanços continua sendo um material com baixa resistência a tração e que sofre deteriorações significativas quando submetido a ações especiais.

Uma das principais causas de deterioração física do concreto é a fissuração, que dentre outras, pode ser justificada devida a sobrecargas estruturais ou a ações especiais, como cargas cíclicas ou cargas de impacto (Metha e Gerwick, 1982).  

Estudos com cargas cíclicas estão sendo elaborados tendo em vista que as cargas repetitivas de elevada intensidade afetam o desempenho de estruturas de concreto com grandes dimensões. Outra ação especial que merece interesse são as cargas de impacto, pois determinadas estruturas precisam ser projetadas para resistir a quedas de materiais de grande altura, explosões ou colisões.

Quando o concreto é submetido a essas ações, parâmetros e especificações diferenciados são requeridos para que o compósito não apresente danos que possam comprometer a estabilidade de uma estrutura (GARCEZ, et al., 2004).

Novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para melhorar algumas características do concreto convencional. Uma delas é a adição de fibras de aço ao concreto. As propriedades do concreto que mais são incrementadas com a adição de aço são a tenacidade à flexão, resistência à fadiga e ao impacto. Isto ocorre pelo fato de as fibras atuarem como ponte de transferência de tensões através das fissuras que, eventualmente, possam ocorrer no concreto (BENTUR E MINDESS, 1990).

É neste contexto que o presente trabalho busca avaliar o comportamento dos elementos estruturais reforçados com fibras de aço frente a ações especiais, cargas cíclicas e de impacto, avaliando seu desempenho, com o intuito de melhorar seu comportamento consolidando a importância de entender como o desempenho das obras artes viárias é afetado pelo crescimento do volume e frequência de veículos pesados.

1. Objetivo

Avaliar o comportamento dos elementos estruturais reforçados com fibras de aço frente a ações especiais, cargas cíclicas e de impacto, avaliando seu desempenho, com o intuito de melhorar seu comportamento.

1. Justificativa

Quando estruturas de concreto são submetidas a ações especiais, como cargas cíclicas ou de impacto, modificações em sua composição são necessárias, já que o concreto, apesar de apresentar uma boa resistência à compressão, quando submetido a tensões de tração, não apresenta desempenho satisfatório, comprometendo o comportamento da estrutura frente à ação de cargas dinâmicas. Uma alternativa para minimizar esta deficiência consiste em adicionar fibras de aço ao concreto. Estas fibras atuarão como reforço, transformando a matriz cimentícia, tipicamente frágil, em um material que continua apresentando resistência residual após a fissuração.

1. REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

1. Concretos com Fibras de Aço

O concreto devido as suas características é o material estrutural mais utilizado no mundo. Apresenta como principais vantagens o baixo custo operacional, a capacidade de se adequar a variadas condições de produção e a variação de formas para peças moldadas. Em contrapartida, demonstra um comportamento frágil e baixa capacidade de deformação antes da ruptura quando submetido a esforços de tração.

O concreto simples quando fissurado perde a capacidade de resistir aos esforços de tração, por esta razão, alternativas tecnológicas foram surgindo, sendo a mais recente a possibilidade de reforço do concreto através do uso de fibras de aço. Este novo compósito desenvolvido é o Concreto Projetado Reforçado com Fibras de Aço que dentre várias aplicações pode ser usado para a execução do revestimento de túneis.

No caso da utilização de um concreto simples, se houver ruptura do concreto pelo excesso de deslocamento ou pelo elevado nível de carregamento, o túnel perde sua estabilidade. Quando da utilização da fibra, pode haver uma re-acomodação de esforços que levam o túnel a estabilizar num nível de tensão mais baixo (FIGUEIREDO, 2000). Algumas vantagens específicas do uso de fibras de aço no concreto projetado destinado à execução do revestimento de túneis estão citadas a seguir:

• O concreto projetado reforçado com fibras de aço pode ser aplicado imediatamente após a escavação. Com isso, o risco de acidentes por desprendimento de parte do maciço é reduzido.
• A durabilidade do revestimento pode ser majorada com a utilização das fibras devido à redução da fissuração, que é o caminho preferencial de entrada de agentes agressivos no túnel.

1. Fibras de Aço

As fibras de aço são elementos descontínuos produzidos com variações de formatos, dimensões e tipos de aço. A NBR 15530:2007 - “Fibras de aço para concreto - Especificação”- estabelece os parâmetros de classificação para as fibras de aço de baixo teor de carbono e ainda define os requisitos mínimos: de forma geométrica, tolerâncias dimensionais, defeitos de fabricação, resistência à tração e dobramento.

Nota-se que a norma se atém ao produto fibra, sem regular a verificação de desempenho da mesma no concreto possibilitando uma garantia de comportamento mínimo, mas não de desempenho, pois isso depende de outros fatores como consumo de fibras e a resistência da matriz.

Para Figueiredo (2005) isso ocorre porque o concreto reforçado com fibras de aço tem seu desempenho dependente da interação entre fibra e matriz. Quando adicionadas ao concreto as fibras de aço dificultam a propagação das fissuras devido o seu elevado módulo de elasticidade. Pela capacidade portante pós-fissuração que o compósito apresenta, as fibras permitem uma redistribuição de esforços no material mesmo quando utilizada em baixos teores (FIGUEIREDO, 2000).