Revista eSALENG - nº 2

 

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Revista Eletrônica do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium

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Sumário Engenharia Civil .....................................................................................................................4 Análise do ganho de resistência do concreto reforçado com fibras de aço incorporadas Daniel Júnio Batista Denise Luisa Chotolli, Leandro Donizete Silvestre do Amaral, Matheus da Silva Storti1 Paulo Roberto Gratão Borges1 André Luis Gamino2 Odilon Caldeira Filho...5 Análise de produção e ensaios normativos em blocos de concreto Anderson José de Almeida, Jeferson Maiko de Almeida, André Luís Gamino .................26 Dimensionamento de estruturas em concreto armado utilizando-se a NBR 6118 (2014) Felipe Rubens Deccini, Marcos José de Carvalho, André Luís Gamino ............................................43 Ensaios de ruptura do concreto reforçado com fibras em meios CAA-II aplicado em pisos industriais Bruna Camila A. Portugal, Diego Teodoro Rebecchi, Tatiana A. S. Gonçalves Ferraz Leão, Wesley Dias, André Luís Gamino..........................................................................................57 Comparação do Comportamento de Estruturas de Concreto Dimensionadas segundo as normas NBR 6118 (2007) e NBR 6118 (2014) Michel Zanini do Amaral, Valdir Cortez Júnior, André Luís Gamino................................81 Sistema construtivo de painéis pré-moldados: análise comparativa entre obra de alvenaria convencional e obra com utilização de painéis prémoldados Daniele Santos, Edesilton Santos, Mauro Afonso Teramussi Monzani,Rafael de Souza Táparo, Rafael Petroli, André Luís Gamino........................................................................................................96 Comportamento de estruturas de concreto reforçadas com CFC quando submetidas à flexão simples Fábio Cervantes Lima, Fabrício Ferreira do Nascimento, João Ernesto Fagá Teixeira, André Luís Gamino.......................................................................................................................................................... 110 Análise comparativa entre GPS e Estação Total para levantamento de dados topográficos Cassio Julian Leopoldo, Fernando da Silva Crivelari, Lucas Balera Esposito, Nayara Stefani Ferreira Barreto, Wellington Alexandre Sperandio, André Luís Gamino .................................127 Trabalho em altura envolvendo andaimes simplesmente apoiados Pablo Diego C. Scarpino, Guilherme Meira Brinas Francisco, Michael Barbieri Martins, César Roberto Menqui, Sergio Alves dos Santos Jr, Avelino Rocha .......................................................... 145

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Engenharia Mecânica ............................................................................................................................. 160 Projeto TILT e Lift Tabel Enrique BasterGalea, Gustavo Grigio Gabriel, João Vitor Chiderolli, Jonathan Martins Camparoni, José Eduardo Rodrigues Dias, Luiz Felipe Barbosa Ciola, Murilo Gonzalez Oliveira.................................................................................................................................................................... 161 Desenvolvimento de um equipamento hidropneumáticopara ensaio de tração Fabiano Freitas Oliveira, Jefferson Ferreira Menezes, Marcelo Henrique Gonçalves Montibeller, Tulio Sakomoto Belem, Odilon Caldeira Filho, Amadeu Zanon Neto................ 175 Engenharia da Computação .................................................................................................... 186 JTux: uma nova tecnologia Web para gerenciamento de servidores em ambiente Linux Guilherme Augusto Stella, Gustavo Manzali Fernandes , Alexandre Marcelino.................... 187 Desenvolvimento de Drone Gerenciado por Aplicativo Mobile – SmartDrone Eglauco Felipe Melo, Vinícius Fernandes Peres, Renato De Aguiar Teixeira Mendes.......... 200 2

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Engenharia Civil 4

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Análise do ganho de resistência do concreto reforçado com fibras de aço incorporadas Strength analysis of steel fibers reinforced concrete Daniel Júnio Batista1 Denise Luisa Chotolli1 Leandro Donizete Silvestre do Amaral1 Matheus da Silva Storti1 Paulo Roberto Gratão Borges1 André Luis Gamino2 Odilon Caldeira Filho3 RESUMO O concreto é um material amplamente utilizado na construção civil devido ao seu baixo custo e boa resistência à compressão. Porém, diante de esforços à tração possui comportamento frágil. Para suprir esta deficiência, algumas técnicas são utilizadas, como o emprego de armadura (concreto armado) e a utilização de fibras metálicas. Neste trabalho foi analisado o ganho de resistência das amostras de concreto com fibras metálicas dos tipos ancorada e corrugada. Para isso foram moldados corpos de prova cilíndricos e prismáticos, utilizando as fibras incorporadas e o cimento CP-V (alta resistência inicial), a fim de se obter uma maturação mais rápida do material. A dosagem usada foi a mesma para ambas as amostras com fibras e para as de referência, ou seja, sem fibras, para a comparação dos resultados. Os ensaios de ruptura foram realizados na idade de 14 dias após a moldagem dos corpos de prova. Os resultados obtidos permitem concluir que as fibras auxiliam no controle de fissuração do concreto, ganho de resistência à compressão e tração. 11 Acadêmicos do curso de Engenharia Civil no Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium de Araçatuba. 2 Doutor em Engenharia Civil. Docente do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium de Araçatuba. 3 Mestre em Engenharia Mecânica. Docente do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium de Araçatuba. 5

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Palavras-Chave: Concreto; Fibras metálicas ancoradas; Fibras metálicas corrugadas; Controle de fissuração. ABSTRACT Concrete is a material widely utilized in the civil construction by his low cost and good compression strength. However, opposite efforts to traction has fragile behavior. To supply this deficient, some techniques are used, like using steel armor (armed concrete) and application of steel fibers. In project, was analyzed the gain of strength in the samples of concrete with steel fibers from types anchored and corrugated. Thereunto were molded cylindrical and prismatic proof bodies using steel fibers incorpored and cement CP-V (high initial strength), in order to obtain a faster maturation of the material. The dosage used was the same for both the samples with fibers and the reference, so without fibers, for comparison of results. The break tests were performed at age of 14 days after molding of the proof bodies. The results show that steel fibers assist in the cracking control of concrete, gain of strength to compression and traction. Keywords: Concrete; Anchored steel fibers; Corrugated steel fibers; Cracking control. Introdução O desenvolvimento da civilizaçao forçou a criaçao e melhoramento da tecnologia para o aprimoramento da infraestrutura, tais como: construçao de pontes, verticalizaçao das edificaçoes, ferrovias, rodovias e estaçoes de tratamento de agua e esgoto. Dentre os materiais criados e aprimorados durante o desenvolvimento tecnologico esta o concreto, que e amplamente utilizado na sociedade devido ao seu baixo custo, facilidade de encontrar seus componentes e boa resistencia a compressao. Apesar de suas qualidades, quando sob tensao, apresenta comportamento fragil, baixa capacidade de deformaçao e pessima resistencia a traçao. Uma vez fissurado, perde totalmente sua resistencia a traçao (FIGUEIREDO, 2011). 6

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De forma a trabalhar com concreto à tração, faz-se necessário o uso de um reforço, que pode ser armadura ativa, armadura passiva ou adição de fibras metálicas (ver Figura 1). Essa composição, que é formada por dois materiais de características distintas, trabalhando de forma conjunta para uma finalidade (reforço do concreto), é chamada de compósito (FIGUEIREDO, 2011). A adição de fibras em materiais da construção civil não é recente. As Escrituras Sagradas reportam seu uso desde o Antigo Egito, na fabricação de tijolos de barro, onde se lê em Êxodo 5, 6-7: “Naquele mesmo dia o Faraó deu esta ordem aos inspetores do povo e aos capatazes: não continueis a fornecer palha ao povo, como antes, para o fabrico dos tijolos” (FIGUEIREDO, 2011). Figura 1 – Atuação do aço à tração, inibindo a abertura de fissuras. Fonte: autores. O concreto compósito apresenta ganho nas suas características portantes como ganho de resistência à compressão, ductibilidade, resistência à tração e diminuição da fissuração. Esse aumento de resistência é ocasionado pelo bom comportamento à tração que o aço possui (FIGUEIREDO, 2011). O presente trabalho tem a finalidade de analisar o ganho de resistência do concreto quando incorporadas fibras metálicas, utilizando dois tipos em diferentes amostras (ver Figuras 2 e 3). Revisão bibliográfica 7

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A fabricaçao do concreto reforçado com fibras metalicas inicia-se com o estudo da dosagem do concreto que sera utilizado, a fim de definir as melhores proporçoes para se obter um traço adequado para a funçao desejada. A adiçao de fibras metalicas ao concreto tende a deixa-lo com menor abatimento quando em seu estado fresco, ou seja, a consistencia da mistura fica menos fluida. Cada tipo de fibra irá desempenhar um papel no concreto de acordo com a característica da mesma. [...] As fibras são elementos descontínuos, cujo comprimento é bem maior que a maior dimensão da seção transversal. [...] (FIGUEIREDO, 2011, p. 9) Figura 2 – Fibras metálicas corrugadas do tipo C-III. Fonte: autores. Figura 3 – Fibras metálicas ancoradas do tipo A-I. Fonte: autores. As fibras metálicas atuam como um reforço para o concreto, “costurando” suas fissuras, já que este possui comportamento frágil, resistência à tração bem inferior em relação à compressão e baixa capacidade de deformação (ver Figuras 4, 5 e 6). Já as fibras de aço, que possuem alta resistência e alto módulo de elasticidade, atuam como um reforço do concreto endurecido, podendo até substituir a armadura convencional em algumas aplicações. [...] (FIGUEIREDO, 2011, p. 19). Segundo GROSSI (2006), as fibras metálicas apresentaram, recentemente, uma notória aceitação pelo mercado mundial devido ao seu elevado módulo de elasticidade, boa aderência com a matriz e facilidade de se encontrar fabricantes deste produto. 8

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Figura 4 – Comportamento do concreto sob Figura 5 – Comportamento do concreto sob tensão, sem fibras. Fonte: Figueiredo, 2011. tensão, com fibras. Fonte: Figueiredo , 2011. Figura 6 – Representação das fibras de aço "costurando" a fissura da matriz. Fonte: autores. Materiais e Métodos Metodologia De forma a avaliar qualitativamente o desempenho das propriedades do concreto endurecido reforçado com fibras, foi criado um traço de referência (sem 9

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fibras metálicas) através do método INT (Instituto Nacional de Tecnologia) e posteriormente adaptado para seu uso acrescido das fibras. A execuçao do concreto foi realizada com o auxílio de uma betoneira em queda livre, propria para dosagens, com capacidade real de 50 litros. Para todas as betonadas houve a necessidade de umedecer o interior da mesma a fim de evitar a aderencia dos materiais na parede do balao. Desejando obter melhores resultados na execuçao do traço, encontrou-se a taxa de umidade na areia grossa e descontou a mesma da massa de agua, a fim de aproximar ao maximo o valor do abatimento de ensaio com o de projeto. Para se encontrar a taxa de umidade da areia foi utilizado o metodo da frigideira, que consiste em submeter uma pequena amostra, antes pesada, em fogo brando ate que se perca toda a umidade. Sua analise e realizada por um espelho sobre a amostra onde se pode verificar quando a evaporaçao da agua termina. Apos esse processo, pesa-se novamente a amostra, e pela diferença do primeiro peso pelo atual, encontra-se a proporçao de agua presente na amostragem. A analise das propriedades do concreto fresco foi obtida a partir do ensaio de tronco de cone conforme NBR NM 67 (1998), e posteriormente moldados os corpos de prova cilíndricos e prismaticos de acordo com a NBR 5738 (2015). Para a realizaçao dos rompimentos foram utilizadas as normas NBR 5739 (2007), NBR 7222 (2011) e NBR 12142 (2010). Para a amostragem de cada betonada foram moldados 4 corpos de prova cilíndricos, conforme recomendaçoes da NBR 12655 (2015), considerando amostragem total. Os moldes dos corpos de prova cilíndricos utilizados foram de 10x20 cm e 15x30 cm; para os prismaticos foram de 15x15x50 cm e 15x15x75 cm. As fibras foram ensaiadas de acordo com as prescriçoes da NBR 15530 (2007) para a verificaçao da qualidade das mesmas, analisando-se a variaçao dimensional, resistencia ao dobramento e verificaçao de defeitos. A avaliaçao das propriedades do concreto endurecido foi obtida a partir dos ensaios de compressao axial, traçao por compressao diametral e traçao na flexao de corpos de prova prismaticos. 10

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A idade para obtençao da resistencia para comparaçao escolhida foi de 14 dias, devido o tempo disponível para analise. Para isso foi usado o cimento de alta resistencia inicial, o qual atinge a maior parte da sua resistencia nos primeiros 7 dias, conforme NBR 5733 (1991). Dessa forma, a partir dos resultados obtidos, foi possível concluir quais os benefícios da incorporaçao de fibras no concreto e qual dentre os dois tipos e o mais recomendado para o reforço do composito. Caracterização dos materiais Para a composiçao do concreto foi utilizado o cimento CPV ARI MAX, devido o curto período de tempo que leva para atingir sua resistencia. O agregado miudo utilizado foi a areia de granulometria grossa, e o agregado graudo escolhido foi a brita 1. Ambos vieram de jazidas da cidade de Araçatuba/SP. A agua utilizada para a dosagem foi obtida a partir de um poço artesiano na cidade de Araçatuba/SP, onde esta situado o laboratorio da universidade. A massa de agua encontrada na areia em forma de umidade foi descontada da agua de amassamento, e no lugar da mesma, adicionou-se a diferença de areia. A Tabela 1 classifica as fibras conforme a NBR 15530 (2007), que trata sobre a especificação das fibras de aço para concreto. Tabela 1 – Classificação das fibras metálicas. TIPOS – FORMA DAS FIBRAS TIPO DESCRIÇAO A Ancoragem nas extremidades C Corrugada R Reta (sem ancoragem) Fonte: NBR 15530 (2007). CLASSE – PROCESSO DE PRODUÇAO CLASSES DESCRIÇAO DA DERIVAÇAO I Arame trefilado a frio II Chapa laminada cortada a frio III Arame trefilado e escarificado As fibras foram escolhidas devido aos seus diferentes formatos e limites de resistência. Os tipos que serão tratados neste trabalho são do tipo A-I (fibras ancoradas trefiladas a frio) e do tipo C-III (fibras corrugadas trefiladas e 11

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escarificadas). A Tabela 2 ilustra as resistências à tração de cada tipo de fibra escolhida. Tabela 2– Limite de resistência das fibras estudas, segundo a NBR 15530 (2007). TIPO A-I C-III Fonte: NBR 15530 (2007). LIMITE DE RESISTENCIA DO AÇO (em MPa) 1000 800 Traço do concreto O traço elaborado atraves do metodo INT (Instituto Nacional de Tecnologia) foi para a classe de resistencia C20, em condiçao de preparo “A” conforme a NBR 12655 (2015), desvio padrao de 4,0 MPa e slump 12 ± 2 cm, usual em concreto bombeavel, pensando na trabalhabilidade do mesmo. A proporçao em massa obtida foi de 1,0:1,65:2,80:0,55 (em kg) sendo, respectivamente, cimento, areia, brita e agua. A relaçao agua/materiais secos foi de 10% e o consumo de cimento de 393,41 kg/m³. A proporçao de fibras metalicas, tanto para corrugadas quanto para ancoradas, utilizadas no concreto para cada dosagem foi de 60 kg/m³. Ensaios para verificação da qualidade das fibras metálicas Três ensaios com as fibras foram realizados de acordo com os prescritos pela NBR 15530 (2007). São eles explicados:  Verificaçao dimensional: Para as fibras do tipo A-I, com comprimento menor que 35 mm, a variaçao maxima permitida em relaçao ao comprimento e de 10% para 60 fibras ensaiadas. Para as fibras do tipo C-III, analisando a mesma quantidade, a variaçao maxima permitida em relaçao ao comprimento e de 5%. Ambas atenderam a esses requisitos.  Resistencia ao dobramento: Para os dois tipos devem ser dobradas 10 unidades manualmente em um pino com 3,2 mm de diametro, em temperatura acima de 16° C e formando um angulo de 90° sem se romper, sendo o lote aprovado com no mínimo 90% das fibras ensaiadas sem quebra. Ambas foram aprovadas neste requisito. 12

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 Verificaçao de defeitos: Para ambos os tipos, uma amostra de 200 g de cada lote deve apresentar 95% da massa de fibras sem defeitos. As amostragens atenderam o requisito. Figura 7 – Verificação das dimensões das fibras corrugadas. Fonte: autores. Figura 8 – Verificação das dimensões das fibras ancoradas. Fonte: autores. Figura 9 – Pino de 3,2 mm para o ensaio de Figura 10 – Ensaio de dobramento manual dobramento das fibras. Fonte: autores. das fibras. Fonte: autores. Figura 11 – Ensaio de dobramento das fibras ancoradas. Fonte: autores. Figura 12 – Ensaio de dobramento das fibras corrugadas. Fonte: autores. 13

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Figura 13 – Pesagem das fibras ancoradas Figura 14 – Pesagem das fibras corrugadas para a verificação de defeitos. Fonte: autores. para a verificação de defeitos. Fonte: autores. Tabela 3 – Plano de amostragem para um lote. ENSAIO Dobramento Verificaçao dimensional Verificaçao de defeitos Fonte: NBR 15530 (2007). AMOSTRAGEM MINIMA 10 fibras 60 fibras 200 g PORCENTAGEM MINIMA DE FIBRAS CONFORMES 90 90 95 Execução do traço Para todos os ensaios realizados, foi obedecida a seguinte sequencia de adiçao e mistura dos materiais: primeiro, adicionou-se toda a areia e cimento, misturando ambos por 3 minutos. Em seguida, adicionou-se toda brita, misturando por mais 3 minutos. Entao, adicionou-se de forma controlada e contínua toda a agua de amassamento com a betoneira em rotaçao. A partir daí, homogeneizou-se a mistura por 5 minutos. Apos o termino da mistura, retirou-se metade do concreto para que fosse feito o slump test e a moldagem dos corpos de prova de referencia. Para todas as dosagens, antes das execuçoes dos traços, primeiramente foi realizado o procedimento para a descoberta da taxa de umidade presente na areia grossa. A massa de agua adicional encontrada na areia foi descontada posteriormente na proporçao de agua do traço. O calculo da massa de fibras foi executado para o volume restante na betoneira. Simultaneamente ao ensaio e moldagem do concreto de referencia, as fibras foram adicionadas na betoneira, sendo misturadas ao concreto por mais 5 minutos e entao realizado slump test e a moldagem dos corpos de prova com fibras. 14

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