Aparatos de baixo custo para ensaios biaxiais em concretos reforçados com fibras de aço

Abstract

Nas últimas décadas, a utilização de fibras de aço no reforço de elementos de concreto tem aumentado significativamente no cenário nacional e mesmo internacional, pois esta utilização melhora em muito as propriedades do material resultante, reduzindo sua fragilidade característica perante esforços de tração. Embora muito se conheça a respeito do comportamento de concretos reforçados com fibras sob solicitações uniaxiais, é sempre desejável que se possa prever adequadamente um comportamento mais amplo dos elementos feitos com tais materiais. Sendo assim, uma das soluções práticas para este tipo de questão seria a realização de ensaios sob solicitações biaxiais. No entanto, este tipo de análise se torna inviável em muitos casos, devido à falta de equipamentos adequados para sua realização. Assim, buscando-se colaborar com um melhor conhecimento dos concretos reforçados com fibras, o presente trabalho procurou desenvolver aparatos de ensaio de baixo custo capazes de solicitar corpos-de-prova em duas direções ortogonais. O comportamento do concreto reforçado com frações volumétricas de 0,5%, 1,0% e 1,5% de fibra foi, desta forma, avaliado a partir das seguintes proporções entre as tensões principais: ơ 2/ ơ 1 = 0/-1; ơ 2/ ơ 1 = -0,2/-1; ơ2 / ơ 1 = -0,5/-1; ơ 2/ ơ 1 = -1/-1. A partir das informações de resistência última e das deformações específicas obtidas nos ensaios, foi possível traçar as curvas de ruptura e analisar os padrões de ruptura do concreto reforçado com fibras de aço. Como esperado, os resultados obtidos nos ensaios mostraram que, sob estados de tensões biaxiais, ocorreu um aumento da resistência última e da rigidez do concreto para todas as relações de tensão analisadas ( ơ2/ ơ 1 = 0/-1; ơ 2/ ơ 1 = -0,2/-1;ơ 2/ ơ 1 = -0,5/-1; ơ 2/ ơ 1 = -1/-1). O aumento da resistência última em compressão biaxial, quando comparado ao concreto sob compressão uniaxial, foi de aproximadamente 20% para o concreto simples e, devido à adição de fibra, foi de aproximadamente 95% para uma relação de tensão igual a ơ 2/ ơ 1 = -0,5/-1.

In the last decades, the use of steel fibers to reinforce concrete elements has been significantly increased in the national scenario and even internationally, since its usage considerably improves the resulting material’s properties, reducing its characteristic fragility under tension. Although much is already known about the behavior of fiber reinforced concretes under uniaxial forces, a better understanding of the behavior of elements made of such materials is always desired. Therefore, a practical solution for this kind of problem would be to undertake biaxial tests. Nevertheless, this type of analysis sometimes turns out to be unviable because of the lack of adequate equipment for its realization. In this way, in an attempt to contribute with a better understanding of the fiber reinforced concretes, the present work tried to develop low-cost apparatuses capable of orthogonally loading specimens in two directions. The behavior of concrete reinforced with fiber volumetric fractions of 0.5%, 1.0%, and 1.5% was, therefore, evaluated under the following principal stresses’ proportions: ơ 2/ ơ 1 = ơ/-1;ơ 2/ ơ 1 = -0.2/-1; ơ 2/ơ 1 = -0.5/-1; ơ 2/ ơ 1 = -1/-1. From the ultimate strength values and from the obtained strains in the carried out tests, the rupture curves were possible to be plot, and the rupture modes and patterns of the fiber reinforced concretes were possible to be analyzed. As expected, the obtained results in the tests showed that, under biaxial stress states, an increase in ultimate strengths and stiffness of concretes for all the stress relations analyzed occurred ( ơ 2/ ơ 1 = 0/-1; ơ 2/ơ 1 = -0,2/-1; ơ 2/ ơ 1 = -0,5/-1; ơ 2/ ơ 1 = -1/-1). The increase in the ultimate strength in biaxial compression, when compared with concrete under uniaxial compression, was of about 20% for plain concrete and, due to the addition of fibers, about 95% for a stress relation equals to ơ 2/ ơ 1 = -0.5/-1.