Aplicações do concreto com fibras de aço (CFA)

#ParaTodosVerem: Fotografia colorida mostra um homem negro sorrindo em nossa direção. Ele usa boné de cor preta, com estampa frontal branca, e camisa de cor preta.

Por: Aaron Kadima Lukanu Lwa Nzambi. Foto: Acervo pessoal

Blocos de coroamento são elementos estruturais de fundação utilizados para a transferência de carga de um edifício para o solo. Na UFPA, um trabalho de investigação experimental, orientado pelo professor Dênio Ramam Carvalho de Oliveira, discutiu o tema.

Na prática, quanto maior e mais rígida for a estrutura do bloco, mais complexo se torna o seu dimensionamento. Na literatura, estudos têm sugerido limitar a altura de tais blocos em função do ângulo de inclinação das diagonais, variando de 45° a 55°, o que pode resultar em um superdimensiomento da estrutura. Para combater fissuras de cisalhamento (aquelas causadas normalmente por seção insuficiente, excesso de carga, falta de armadura ou armadura disposta de forma incorreta), a construção civil emprega mecanismos de reforço que podem melhorar o desempenho dos blocos, uma forma ideal de otimizar a concepção e a segurança desses elementos estruturais.

Entre os tais mecanismos, os mais comuns são os chamados armaduras de cisalhamento, os quais podem ser estribos, pinos com cabeça (stud), barras de aço dobradas etc. Outras alternativas, entretanto, envolvem a utilização de materiais compósitos, um material composto por duas ou mais fases e de diferentes propriedades químicas e físicas. Exemplo disso é o concreto com adição de fibras de aço.

As fibras de aço fabricadas de fios de aço ou de chapas laminadas com baixo teor de carbono têm características capazes de melhorar consideravelmente o desempenho das propriedades mecânicas do concreto em termos de cisalhamento, compressão e flexão. O concreto com fibras de aço (CFA) proporciona, ainda, a melhoria na absorção de energia, na ductilidade e no controle da propagação de fissuras. A utilização do CFA está cada vez mais empregada na indústria da construção civil, e as suas aplicações vão desde os pisos industrias até os elementos estruturais especiais.

O programa experimental foi realizado no Laboratório de Engenharia Civil da UFPA. O estudo definiu a fibra de aço e a armadura de cisalhamento inclinada (barra de aço inclinada) como variáveis principais. Foram confeccionados quatro (4) blocos de concreto armado, com dimensões constantes para todos. Os blocos foram divididos em dois grupos: um formado por dois blocos com duas armaduras de cisalhamento inclinadas e outro composto por dois blocos sem as armaduras de cisalhamento inclinadas. Em cada grupo, um dos blocos era de concreto, com adição de 1,5% de fibra de aço.

Os testes sujeitaram todos os blocos a um carregamento centralizado, aplicado na face do pilar até a ruína. Os resultados mostraram uma tendência de melhoria das propriedades mecânicas do concreto, como a ductilidade e o ganho da resistência final com a utilização de armadura de cisalhamento inclinada. O grupo de blocos com a armadura de cisalhamento inclinada apresentou um aumento na resistência máxima de aproximadamente 40% em comparação com o grupo sem armadura de cisalhamento e sem adição de fibra no concreto. O mesmo comportamento foi observado com o grupo sem a armadura de cisalhamento, mas com a adição de fibras de aço.

O ganho na combinação de armadura de cisalhamento e de fibra de aço foi de aproximadamente 50%, com diminuição significativa da progressão de abertura de fissuras. Além disso, observou-se que as fibras de aço assumiram a função de reforço e inibiram as deformações da armadura de cisalhamento inclinada, melhorando o desempenho dos blocos e abrindo a possibilidade de conceber blocos de coroamento esbeltos, especialmente quando associados aos parâmetros analisados (Armaduras de cisalhamento inclinadas + Fibras de aço).

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Aaron Kadima Lukanu Lwa Nzambi – graduado em Engenharia Civil (UFPA) e doutorando em Estruturas e Construção Civil (UFPA/PPGEC). Possui experiência com estruturas de concreto armado e atua principalmente nos seguintes temas: aderência aço-concreto, concreto com fibra de aço, reforço estrutural, cisalhamento, punção e análise computacional. É membro do Grupo de Análise Experimental de Estruturas e Materiais da Universidade Federal do Pará (Gaema/UFPA) e da ASCE (American Society of Civil Engineers). E-mail: <aronkadima@gmail.com>