Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178
Anais do II Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420
25 e 26 de setembro de 2012
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 Tecnologias
[email protected]
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 identificar 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 literaturas 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 Conhecimento – Sub-Área do Conhecimento – 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 variação do diâmetro da garrafa PET ao longo do comprimento da garrafa.
O crescimento científico do aluno será muito
grande visto o ineditismo desta pesquisa, e a maturidade do grupo de pesquisas da PUC será maior, a
nível nacional e internacional, dando subsídios para
o meio técnico quanto ao uso deste material sustentável na construção civil, principalmente na região
Ana Elisabete Paganelli Guimarães de
Avila Jacintho
Tecnologia do Ambiente Construído
Centro de Ciências Exatas, Ambentais e de Tecnologias
[email protected]
metropolitana de Campinas. Visa-se a intensa participação do grupo de pesquisas da PUC-Campinas
Tecnologia do Ambiente Construído com o grupo de
pesquisa do prof. Michel Lorrain do INSA de Toulouse 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 condizentes com as literaturas técnicas no que se refere
ao uso de garrafas PET como molde para os protótipos utilizados no ensaio de arrancamento. Esses
ensaios foram idealizados primeiramente na França,
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pelo pesquisador Michel Lorrain do INSA de Toulouse 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 aderência 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 digitalização 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 garrafa 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 determinar as tensões existentes na garrafa. A figura 2 mostra o scanner tridimensional a laser. O EXAscan torna possível realizar exigentes projetos de digitalização em 3D com um nível de detalhe e precisão que
nenhum outro sistema de scanner de mão pode alcançar. 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 simplicidade do corpo-de-prova, possibilidade de se isolar
as variáveis que influenciam a aderência, e a possibilidade 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, principalmente para pesquisar o comportamento de barras de diferentes perfis e avaliar a aderência das
barras em concretos de diferentes qualidades assim
como para determinar o efeito da influência da direção de concretagem, entre outros (BARBOSA,
2002).
Obteve-se como resultado após o scaneamento da garrafa PET a área de contato onde o
concreto estará localizado, para a moldagem do ensaio de arrancamento. Ao acompanhar os ensaios
experimentais em paralelo a pesquisa pode-se concluir 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 garrafa com uma tinta fosca para que o scanner reconheça o objeto e foram colocados alguns pontos reflexivos para facilitar a digitalização. A figura 3 apresenta a digitalização da garrafa PET.
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Figura 3: Digitalização da garrafa PET.
No caso das barras de aço foram digitalizadas as barras de 8 mm, 10 mm e 12,5 mm de diâmetro. Houve uma dificuldade em determinar a altura das nervuras nas barras de 8,0mm, partiu-se então para obter as medidas com um paquímetro eletrônico com precisão de 0,01mm. Observa-se que
com a barra de 12,5 mm de diâmetro a imagem ficou mais definida e as nervuras bem formadas, podendo com isso obter as medidas necessárias.
A comparação que propomos fazer se resumiu na variação das barras de aço. Podemos observar que com os ensaios experimentais de arrancamento da barra de aço do concreto moldado na garrafa PET há uma maior área de tensão para as barras cm maior diâmetro que no caso estudado é a de
12,5mm. A figura 4 apresenta a 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 barra de aço de 8,00mm,10,0mm 12,5mm de diâmetro
com a utilização do programa MESHLAB. Determinou-se o diâmetro da garrafa em três pontos, obteve-se obtivemos três diâmetros da garrafa em posições diferentes, P1.: 103,17mm; P2: 102,11mm;
P3.:101,55mm. Devido à variação das barras foram
calculadas as áreas. Segue uma tabela com as medidas calculadas e os respectivos diâmetros das barras.
S1
S2
S3
Figura 4: Digitalização da barra de aço.
Ao comparar os resultados com a bibliografia 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 7: Digitalização da barra de aço.
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r1
Figura 8: Visualização de r1
r1: representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 8,00 mm.
r3
Figura 10: Visualização de r3
r3 representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 12,5 mm.
r
2
Figura 9: Visualização de r2
r2 representa o trecho de concreto para o diâmetro
de 10,00 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 diâmetro, maior a área da barra e, consequentemente,
maior será a tensão instalada nela, levando a elevadas tensões radiais de tração.
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Observou-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 aderência passa a ser governada pela aderência 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 concreto 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 buraco no concreto com diâmetro igual à soma do diâmetro da barra mais duas vezes a altura das nervuras), 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 inovação 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 posição da armadura no desenvolvimento das tensões 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 construção civilcom o auxílio do Scanner Tridimensional 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,
vol.
1,
n.
1,
p.1-3