Resistência ao cisalhamento de vigas de concreto com adição de fibras de polietileno de alta densidade

• Autor(a) principal: Neckel, Rafael Matheus
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30360
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL; Cisalhamento; Concreto - Aditivos; Vigas de concreto; Shear (Mechanics); Concrete - Aditives; Concrete beams

O uso de fibras para incrementar as propriedades mecânicas do concreto vem sendo estudado ao longo de várias décadas. Sabe-se que as fibras atuam absorvendo as tensões no interior do concreto, contendo o avanço da fissuração. Todavia, a compreensão acerca dos mecanismos de transferência de tensões ainda é insuficiente para quantificar a contribuição das fibras para a resistência ao cisalhamento do concreto. Além disso, o uso de fibras reduz a trabalhabilidade do concreto, o que pode ocasionar outros problemas estruturais. Sendo assim, o presente estudo visa determinar a resistência ao cisalhamento de vigas de concreto reforçado com fibras de polietileno de alta densidade (PEAD), de maneira a verificar seu comportamento pós-fissuração. Deste modo, foram moldadas vigas de concreto sem armadura transversal e teores de fibras correspondentes a 0,0%, 1,5% e 3,0% do volume de concreto. A resistência foi avaliada empregando o ensaio de flexão a três pontos, sendo também utilizada a metodologia de correlação de imagens digitais para avaliar o processo de fissuração. A presença de fibras afetou a trabalhabilidade do concreto, apresentando abatimento de 80 mm para o concreto com 1,5% e 0 mm para o concreto com 3,0%, ambos com incremento de 0,1% de aditivo superplastificante, necessitando realizar o adensamento mecânico das vigas, enquanto para o concreto de referência o abatimento foi de 90 mm sem adição de superplastificante. Verificou-se que o concreto com 1,5% apresentou um acréscimo na resistência à compressão de 2,91% quando comparado ao concreto comum, enquanto o concreto com 3,0% exibiu um decréscimo de resistência de 16,58%. Analogamente, no módulo de elasticidade houve um aumento de 3,25% no concreto com 1,5% e redução de 2,41% no concreto com 3,0%. Na resistência à tração, em ambos os casos o CRF apresentou resistência inferior ao concreto comum, havendo redução de 1,37% no concreto com 1,5% e 33,34% no concreto com 3,0%. Já em relação à resistência ao cisalhamento, o concreto com 1,5% apresentou decréscimo de 9,07% em relação ao concreto de referência enquanto houve um aumento de 16,67% para o concreto com 3,0%. Verificou-se que as fibras atuaram no controle da fissuração durante a ruptura, apresentando aberturas de 3,785 mm no concreto comum, 1,768 mm no concreto com 1,5% e 4,966 mm no concreto com 3,0%. Ademais, em ambos os traços de CRF as aberturas ocorreram menos bruscamente que no concreto de referência, garantindo maior tempo até a ruptura do elemento. Apenas três das oito equações para estimativa da força cortante última se aproximam dos resultados experimentais o que indica a necessidade de mais estudos para estimar a resistência ao cisalhamento para concreto com fibras poliméricas. Sendo assim, pode-se concluir que a adição de fibras de PEAD não contribui para o aumento da resistência à tração, mas garante um comportamento pós-fissuração, enquanto para a resistência à compressão, somente contribui com adição de moderados teores e para a resistência ao cisalhamento contribui apenas para elevados teores. Contudo, quando comparadas as três resistências e perda de trabalhabilidade, torna-se inviável utilizar este tipo de fibra como reforço estrutural.