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326 IBRACON Structures and Materials Journal • 2013 • vol. 6 • nº 2
Influence of steel fibers on the reinforcement bond of straight steel bars
da literatura [3], enquanto o comprimento aderente de 10f foi utilizado
para se confirmar o comprimento básico de ancoragem da barra.
Os ensaios de arrancamento foram realizados com controle de des-
colamento em uma máquina universal de ensaio com capacidade de
carga de 300 kN. O esquema de ensaio é mostrado na Figura 3.
Aplicou-se o carregamento na direção perpendicular à moldagem,
posto que os corpos de prova foram moldados na posição horizontal.
Para permitir a fixação do corpo de prova à máquina de ensaio,
foram utilizadas duas barras de 25 mm (distando 75 mm da barra
ensaiada) presas a um aparato metálico, conforme adaptação de
ensaio apresentado na literatura [27]. Para a passagem dessas
barras pelo corpo-de-prova, foram deixados dois furos com diâ-
metro de 25 mm (para corpos de prova com barra de 10 mm) ou
32 mm (para os demais casos). Essas barras foram rosqueadas
em chapas de aço, nas quais se apoiava o corpo de prova. Tais
chapas possuíam dimensão de 7,5 cm x 7,5 cm para os corpos de
prova com barra de 20 mm de diâmetro e 10 cm x 10 cm para os
corpos de prova com barras de 10 mm de diâmetro.
A zona sem aderência das barras foi criada envolvendo-a com
um tubo de PVC, sendo seu comprimento variado em função do
comprimento aderente da barra no concreto (Figura 4 e Tabela 1).
Para acompanhar a deformação do aço, foi colado um extensôme-
tro elétrico de resistência no trecho da barra externo ao concreto.
O concreto utilizado na pesquisa foi caracterizado quanto a resis-
tência à compressão (fcm ), segundo a norma ABNT NBR 5739:2007
[28], módulo de elasticidade (Ecm), segundo a norma ABNT NBR
8522:2008 [29, 30] e resistência à tração por compressão diametral
(fctm,sp), segundo a norma ABNT NBR 7222:2010 [31]. Todos esses
parâmetros foram obtidos de ensaios em corpos de prova cilíndri-
cos com dimensão de 150 mm x 300 mm. Além deles, foi realizado
também o ensaio de flexão sob três pontos de carga com entalhe
no meio do vão para determinação da energia no modo I de fratura
do concreto simples, conforme esquema de ensaio recomendado
em [32]. Todos esses parâmetros foram utilizados na modelagem
computacional dos ensaios de arrancamento de barra.
3. Resultados e discussão
3.1 Tensão de aderência
Na Tabela 3 são apresentados os resultados da caracterização do
concreto, bem como os resultados dos ensaios de arrancamento
realizados nos corpos de prova com barra de 10 mm de diâmetro.
Observa-se dessa tabela um aumento na resistência à compressão
de até 25% quando foi adicionada 1% de fibras de aço (ou
78,5 kg/m3), corroborando outros autores que afirmam que a adi-
ção de até 120 kg/m3 de fibras ao concreto aumenta em, aproxima-
damente, 25% a resistência à compressão do concreto [33]. Já com
a adição de 2% de fibras de aço (ou 157 kg/m3), observa-se um me-
nor aumento da resistência à compressão, que chegou a no máximo
19%. Por outro lado, observa-se que a incorporação de fibras de aço
à matriz provocou um significativo aumento na resistência à tração
por compressão diametral, chegando a 80% para 1% de fibras e a
123% para 2% de fibras. Já o módulo de elasticidade do concreto foi
pouco influenciado pela adição das fibras de aço. Da mesma forma,
o coeficiente de Poisson também não foi influenciado pela adição das
fibras de aço, apresentando um valor médio igual a 0,20.
Com relação aos ensaios de arrancamento com comprimento ade-
rente igual a 5f, em todos os ensaios a ruptura ocorreu devido à
quanto ao espalhamento pelo método do cone de Abrams (slump
flow test), conforme a norma ABNT NBR 15823-2:2010 [25]. Os re-
sultados desses ensaios são mostrados na Tabela 2.
No centro de cada corpo de prova foi moldada uma barra de aço,
cujo diâmetro variou entre 10 mm, 12,5 mm, 16 mm e 20 mm. A
tensão de escoamento média dessas barras, determinada previa-
mente segundo a norma ABNT NBR ISO 6892:2002 [26], era de
592 MPa, 572 MPa, 616 MPa e 505 MPa, respectivamente.
Os ensaios com barras de diâmetro superior a 10 mm foram deno-
minados ensaios de fendilhamento, realizados buscando-se avaliar a
influência das fibras quando a ruptura da aderência se dá pelo fen-
dilhamento do concreto de cobrimento. A relação entre o cobrimento
de concreto da armadura e o seu diâmetro (c/f) variou, nos ensaios,
entre 7,0, 5,5, 4,2 e 3,25, respectivamente para as barras de 10 mm,
12,5 mm, 16 mm e 20 mm. As demais variáveis analisadas foram o
comprimento aderente da barra no concreto (cinco e dez vezes o diâ-
metro da barra) e o volume de fibras de aço adicionado (1% e 2%, o
que corresponde a um consumo de fibras de 78,5 kg/m3 e 157,0 kg/m3,
respectivamente). O comprimento aderente de 5f foi utilizado para se
determinar a tensão de aderência da barra, conforme recomendação
Figura 2 – Moldagem dos corpos de prova
para o ensaio de arrancamento