ESTUDO DA INFLUÊNCIA GEOMÉTRICA DA GARRAFA PET PARA
A DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE ADERÊNCIA AÇO E
CONCRETO
Wilian dos Santos Morais
Engenharia Civil
Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecno-logias
wilian.sm@puccampinas.edu.br
Ana Elisabete Paganelli Guimarães de
Avila Jacintho
Tecnologia do Ambiente Construído Centro de Ciências Exatas, Ambentais e de
Tecno-logias
anajacintho@puc-campinas.edu.br
Resumo: Ao analisar o concreto armado tem-se a necessidade de identificar a tensão de aderência das barras de aço da armadura e ao concreto para se garantir a “solidariedade” dos dois materiais. Com uma proposta de nível internacional de se fazer teste menos complexos do que o pull out, com o uso de garrafas PET como molde, para serem efetuados no canteiro de obras. Pretende-se nesse trabalho identi-ficar a influencia da forma geométrica da garrafa PET no ensaio de arrancamento para a medida de tensão de aderência aço e concreto. São esperados resultados favoráveis e que correspondam a literatu-ras técnicas existentes. A pesquisa proporcionará ao aluno de Iniciação Científica uma boa visão devido ao ineditismo da pesquisa dentro da PUC.
Palavras-chave: Tensão de aderência; zona de transição, ensaio de arrancamento.
Área do Conhecimento: Grande Área do Conheci-mento – Sub-Área do ConheciConheci-mento – CNPq. 1. INTRODUÇÃO
Pretende-se neste trabalho verificar a influência da forma geométrica da garrafa PET no ensaio de arrancamento para medida da tensão de aderência aço e concreto. Serão utilizadas algumas das formas encontradas atualmente no mercado consumidor de bebidas.
Para isso será estudada a forma da barra de aço para construção civil (os entalhes da barra) e a vari-ação do diâmetro da garrafa PET ao longo do com-primento da garrafa.
O crescimento científico do aluno será muito grande visto o ineditismo desta pesquisa, e a matu-ridade do grupo de pesquisas da PUC será maior, a nível nacional e internacional, dando subsídios para o meio técnico quanto ao uso deste material susten-tável na construção civil, principalmente na região
metropolitana de Campinas. Visa-se a intensa parti-cipação do grupo de pesquisas da PUC-Campinas Tecnologia do Ambiente Construído com o grupo de pesquisa do prof. Michel Lorrain do INSA de Toulou-se na França.
Figura 1 – Garrafa PET utilizada na pesquisa
2. METODOLOGIA
A metodologia específica a ser empregada neste estudo é:
a) Revisão bibliográfica do tema;
b) Seleção das garrafas a serem utilizadas na
pesquisa;
c) Definição da barra de aço e mapeamento dos
entalhes;
d) Mapeamento das garrafas PET;
e) Comparação entre as garrafas PET com a
barra de aço inserida dentro delas;
f) Construção e análise dos gráficos (diâmetro
mínimo x tipo de garrafa);
g) Comparação dos resultados com bibliografia
próxima ao assunto;
3. RESULTADO ESPERADOS
São esperados resultados favoráveis e condi-zentes com as literaturas técnicas no que se refere ao uso de garrafas PET como molde para os protóti-pos utilizados no ensaio de arrancamento. Esses ensaios foram idealizados primeiramente na França,
pelo pesquisador Michel Lorrain do INSA de Toulou-se e no Brasil as pesquisas são coordenadas pelos professores: Mônica Pinto Barbosa (UNESP de Ilha Solteira) e Luiz Carlos Pinto da Silva Filho (UFRGS).
4. DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA
4.1. Atividades Realizadas
Dentro das atividades previstas pelo plano de pesquisa, realizou-se a revisão bibliografia onde obtivemos literaturas correlacionadas ao tema. Para um melhor entendimento do comportamento da ade-rência é importante ter conhecimento das variáveis existentes, dentre elas estudou-se algumas barras e um tipo de garrafa PET.
Dentro das atividades previstas, fez-se a di-gitalização apenas de uma garrafa PET e de três diâmetros de barra de aço: 8,0mm, 10,0mm e 12,5mm.
Para melhorar as formas de aplicação do ensaio de aderência em canteiros de obras deve-se assegurar que a barra de aço esteja centrada na gar-rafa PET, também deve-se atentar para que seja aplicada uma carga uniforme e que seja verificado o momento em que a barra foi arrancada da garrafa PET.
4.2. Resultados Obtidos
Várias pesquisas vêm sendo feitas para a determinação da aderência do Aço-Concreto, dando continuidade aos estudos, pode-se entender um pouco mais a influência da garrafa PET usada como molde em um ensaio menos complexo do que o pull out test. Nessa pesquisa pretende-se com o auxílio do scanner tridimensional a laser mapear e determi-nar as tensões existentes na garrafa. A figura 2 mos-tra o scanner tridimensional a laser. O EXAscan tor-na possível realizar exigentes projetos de digitaliza-ção em 3D com um nível de detalhe e precisão que nenhum outro sistema de scanner de mão pode al-cançar. O EXAscan é definitivamente o mais flexível dispositivo de inspeção de forma livre no mercado.
Figura 2: Scanner 3D de alta resolução do scanner laser.
BARBOSA et al. (2000), ressaltam que as vantagens desse ensaio são o baixo custo, a simpli-cidade do corpo-de-prova, possibilidade de se isolar as variáveis que influenciam a aderência, e a possi-bilidade de uma visualização objetiva do próprio conceito de comprimento mínimo de ancoragem, sendo, dessa forma, um ensaio bastante didático, segundo diversos autores.
Esse tipo de ensaio tem sido utilizado, prin-cipalmente para pesquisar o comportamento de bar-ras de diferentes perfis e avaliar a aderência das barras em concretos de diferentes qualidades assim como para determinar o efeito da influência da dire-ção de concretagem, entre outros (BARBOSA, 2002).
Obteve-se como resultado após o scanea-mento da garrafa PET a área de contato onde o concreto estará localizado, para a moldagem do en-saio de arrancamento. Ao acompanhar os enen-saios experimentais em paralelo a pesquisa pode-se con-cluir que as tensões existentes entre a barra de aço e o concreto não atingiu a superfície da garrafa PET. Observamos que as tensões aumentavam conforme o diâmetro da barra aumentava.
4.3. Análise de Resultados
Definiu-se a garrafa PET de Coca-Cola com 2 litros para ser digitalizada pois é uma garrafa de fácil acesso no mercado. Foi necessário pintar a gar-rafa com uma tinta fosca para que o scanner reco-nheça o objeto e foram colocados alguns pontos re-flexivos para facilitar a digitalização. A figura 3 apre-senta a digitalização da garrafa PET.
Figura 3: Digitalização da garrafa PET. No caso das barras de aço foram digitaliza-das as barras de 8 mm, 10 mm e 12,5 mm de diâ-metro. Houve uma dificuldade em determinar a altu-ra das nervualtu-ras nas baraltu-ras de 8,0mm, partiu-se en-tão para obter as medidas com um paquímetro ele-trônico com precisão de 0,01mm. Observa-se que com a barra de 12,5 mm de diâmetro a imagem fi-cou mais definida e as nervuras bem formadas, po-dendo com isso obter as medidas necessárias.
A comparação que propomos fazer se resu-miu na variação das barras de aço. Podemos obser-var que com os ensaios experimentais de arranca-mento da barra de aço do concreto moldado na gar-rafa PET há uma maior área de tensão para as bar-ras cm maior diâmetro que no caso estudado é a de 12,5mm. A figura 4 apresenta a digitalização da bar-ra de aço.
Figura 4: Digitalização da barra de aço. Ao comparar os resultados com a bibliogra-fia existentes observou-se que o diâmetro da barra e tensão na armadura são fatores diretamente ligados a ruptura por arrancamento. O uso de garrafa PET é um fato inédito nessa pesquisa. Figura 5 apresenta resultado da digitalização da garrafa PET e da barra de aço.
Figura 5: Imagens da digitalização da barra de aço.
Figura 6: Trabalho final da digitalização da garrafa PET e da barra de aço.
Foram analisadas a digitalização com a bar-ra de aço de 8,00mm,10,0mm 12,5mm de diâmetro com a utilização do programa MESHLAB. Determi-nou-se o diâmetro da garrafa em três pontos, obte-ve-se obtivemos três diâmetros da garrafa em posi-ções diferentes, P1.: 103,17mm; P2: 102,11mm; P3.:101,55mm. Devido à variação das barras foram calculadas as áreas. Segue uma tabela com as me-didas calculadas e os respectivos diâmetros das bar-ras.
Figura 7: Digitalização da barra de aço.
S
1S
2Figura 8: Visualização de r1
r1: representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 8,00 mm.
Figura 9: Visualização de r2
r2 representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 10,00 mm.
Figura 10: Visualização de r3
r3 representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 12,5 mm.
5. Considerações Finais
O diâmetro da barra e a tesão na armadura são fatores diretamente proporcionais um ao outro. Quanto menor o diâmetro da barra, mas ela será suscetível à ruptura por arrancamento, enquanto que as barras de grande diâmetro são mais propensas à ruptura por fendilhamento, pois quanto maior o diâ-metro, maior a área da barra e, consequentemente, maior será a tensão instalada nela, levando a eleva-das tensões radiais de tração.
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1r
2Observou-se que quando a barra começa a ser solicitada, a aderência é mantida pelas forças coesivas provindas da adesão. Essa parcela, porém, é rapidamente destruída, seja devido a pequenos escorregamentos localizados, seja pela redução do diâmetro da armadura.
Para as barras nervuradas, como a aderên-cia passa a ser governada pela aderênaderên-cia mecânica, quando começa a diminuir a aderência por atrito, as nervuras agem como pontos de apoio de bielas comprimidas, que impedem o deslocamento relativo da barra.
À medida que se vai aumentando a força na armadura, vai havendo uma pulverização do concre-to ao redor da barra, devido à compressão exercida pelas nervuras. Para as barras de alta aderência (nervuradas), antes que ocorra a pulverização total do concreto, e a barra escorregue (deixando um bu-raco no concreto com diâmetro igual à soma do di-âmetro da barra mais duas vezes a altura das nervu-ras), dá-se o fendilhamento da peça, devido às altas tensões radiais de tração.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus por me dá força pra caminhar. Agradeço também aos meus pais pelo incentivo. Agradeço aos técnicos do laboratório e a minha orientadora por me direcionar na pesquisa.
Por fim agradeço a PUC Campinas por reconhecer no aluno/estudante a oportunidade de criação e ino-vação para uma sociedade melhor.
REFERÊNCIAS
[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAR TÉCNICAS – ABNT. NBR 7477 – Determinação do coeficiente de conformação superficial de barras e fios de aço destinados a armaduras de concreto armado. Rio de Janeiro, 1982.
[2] ALCANTRA, M.A.M; LORRAIN, M.S.; BARBOSA, M.P. Avaliação da Influência da po-sição da armadura no desenvolvimento das ten-sões de aderência na interface entre o concreto auto-adensável e a armadura. In: 46º Congresso Brasileiro do Concreto. Anais. CD-Room. 2004. [3] LORRAIN,M., GOMES, L. E. S., KINDLEIN JR.,
W., Aderência Aço-Concreto: Análise geométrica experimental de Armaduras de Aço para cons-trução civilcom o auxílio do Scanner Tridimensi-onal a laser, 51° Congresso Brasileiro do.
Con-creto, Curitiba, 2009.
[4] SILVA, BRUNO, Avaliação da resistência do concreto armado usando o ensaio de aderência aço-concreto, CONPAT2009, Chile.Tesla, N., et.al. (1938), AC Machines, Nome da Revista,
