Encontro Nacional BETÃO ESTRUTURAL - BE2012
FEUP, 24-26 de outubro de 2012
Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
Maria Elizabeth
Nóbrega1
Evandro da S.
Goulart2
Josiane Lima da
Silva3
Paulo José
Barreto Teixeira4
RESUMO
O presente trabalho tem por objetivo apresentar e discutir os resultados de ensaios de arrancamento
realizados em barras de armaduras de amostras de uma laje deteriorada, a fim de avaliar a aderência de
barras corroídas ao concreto. A aderência das barras ao concreto depende de alguns fatores principais
tais como a rugosidade da barra, a resistência do concreto, a posição e orientação da barra durante a
concretagem, o estado de tensão, as situações de confinamento, a espessura de cobrimento da barra e a
presença de ferrugem. O surgimento de falhas de construção associadas à exposição aos agentes
atmosféricos e à falta de manutenção conduz, na maioria dos casos, ao desencadeamento de processos
de deterioração durante a vida útil da estrutura, muitas vezes de forma acelerada e generalizada. A laje
de uma de uma construção deteriorada foi submetida a um extenso programa de inspeção que detectou
estágio avançado de corrosão das armaduras, inclusive com risco de desprendimento de placas de
concreto de sua face inferior. Diante disso, os donos da obra decidiram-se pela demolição da laje e,
com o objetivo de aumentar o conhecimento técnico sobre o tema, resolveram extrair amostras de
trechos desse elemento para a realização de ensaios laboratoriais.
Palavras-chave: Aderência de Concreto; Barras Confinadas; Ensaios de Aderência
1. INTRODUÇÃO
O modelo de ensaio adotado baseou-se no Pull Out Test, Teste de Arrancamento Direto, normalizado
pela RILEM e largamente conhecido pela comunidade técnica. Este tipo de ensaio possui
características simples de execução, onde uma barra inserida num prisma de concreto é arrancada do
mesmo, por meio de uma força de tração aplicada em uma de suas extremidades. Na outra
extremidade da barra lê-se os deslocamentos relativos (deslizamentos) entre o concreto e a armadura,
com o auxílio de um transdutor de deslocamentos. As dimensões adotadas para os corpos de prova,
cortados da estrutura da laje, procuraram garantir a proporcionalidade entre o diâmetro da barra e o
comprimento de aderência e minimizar o efeito das armaduras transversais existentes na laje.
Durante o processo de demolição surgiu a oportunidade de retirar alguns corpos de provas de alguns
módulos de lajes, para a análise experimental no Laboratório de Estruturas e Materiais da Faculdade
de Engenharia da UERJ (Universidade do Estado do Rio de Janeiro), com o objetivo de avaliar a
aderência Aço-Concreto.
Foram retirados 37 corpos de provas divididos em seguintes módulos:
Módulo 1 – 6 corpos de provas;
Módulo 2 – 6 corpos de provas;
1
Faculdade de Engenharia da UERJ, Dep. de Estruturas e Fundações, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
Faculdade de Engenharia da UERJ, Dep. de Estruturas e Fundações, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
3
Faculdade de Engenharia da UERJ, Dep. de Estrut. e Fundações, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
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Faculdade de Engenharia da UERJ, Dep. de Estrut. e Fundações, Rio de Janeiro, Brasil. [email protected]
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Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
Módulo 4 – 11 corpos de provas;
Módulo 5 – 6 corpos de provas;
Módulo 11- 2 corpos de provas;
Módulo 12 – 6 corpos de provas;
Neste artigo pretende-se apresentar e discutir os resultados dos ensaios de aderência desses módulos
de lajes.
2. Metodologia
A extração das lajes para a confecção dos corpos de provas foi realizado com maquinário pesado, e se
fez necessário um acompanhamento por parte dos envolvidos nos ensaios para danificar o mínimo
possível os corpos de provas das lajes.
Foram efetuados nessa etapa cortes laterais nos módulos das lajes da utilizando uma máquina de serra,
para facilitar o içamento da mesma (Figura 1)
Figura 1. Içamento da Laje.
Com os módulos de laje no solo foram feitas as medições das dimensões e a separação das lajes das
vigas, e corte dos CP’s para serem ensaiados (Figura 2, Figura 3 e Figura 4).
Figura 2. Medições dos módulos da laje.
Figura 3. Separação da Laje das Vigas.
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Maria Elizabeth Nóbrega, Evandro Goulart, Josiane Silva e Paulo Teixeira
Figura 4. Formato e identificações dos CP’s.
Não foi possível a retirada de amostras de todos os que estavam subdivididos de acordo com a planta
chave da obra (Figura 5). Por se tratar de um processo de logística bastante elaborada, devido às
dimensões exigidas para o ensaio, foram necessários cuidados especiais para a manutenção das
características do concreto, para evitar a presença de fissuras indesejáveis durante o manuseio das
peças.
Figura 5. Planta chave da obra.
Os corpos de provas retirados dos diversos módulos foram classificados no laboratório, com as
seguintes características nominais iniciais (Tabela 1), tendo assim suas dimensões e eventual presença
de armaduras transversais (confinamento).
A Figura 6 abaixo apresenta as características dos CP´s para melhor identificação das dimensões.
Figura 6. Croquis do corpo de prova.
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Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
A seguir informações adicionais sobre a característica do material da laje da marquise:
• Aço CA 50 liso com diâmetro de Ø 5 mm;
• Em alguns casos camada de aproximadamente 5 cm de argamassa (não previsto no projeto original)
para o escoamento da água da chuva (Figura 7);
• Brita 0 e 1 utilizada no concreto;
• Diversas posições de armaduras transversais (confinamento) (Figura 8 e Figura 9);
Figura 7. Camada de Argamassa.
Quadro 1. Características Nominais iniciais e quantidade de confinamentos
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Figura 8. Armadura transversal em uma direção.
Figura 9. Armadura transversal em duas direções.
Com relação as dimensões dos corpos de prova as recomendações para esse tipo de ensaio encontra-se
em (RILEM)(1983) onde é sugerido a proporção de 10 vezes o diâmetro da barra de aço ( Ø = 5 mm)
para a altura do corpo de prova que nesse caso seria de 5 cm. No entanto, a fim de evitar a perda
desses corpos de prova provenientes dessa estrutura deteriorada, decidiu-se considerar altura de 7 cm
(Lado 2 e Lado 4 – Figura 6) .
Figura 10. Arranjo de ensaio.
O procedimento para o redimensionamento do corpo de prova foi colocar em um modelo padrão com
altura de 7cm.
Com o padrão definido, realizou-se o corte utilizando uma máquina de serra e água, para não danificar
os corpos de provas e, em alguns casos, foi necessária a retirada de uma camada de argamassa dos
corpos de provas para ficar na largura real da laje (Figura 11).
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Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
Figura 11. Redimensionamento dos Corpos de Provas.
Foram avaliados para cada corpo de prova, a dimensão, a qualidade da barra de aço quanto ao sua
oxidação e sua perpendicularidade em relação ao corpo de prova e a presilha do equipamento de
ensaio.
3. Análise dos Ensaios e Resultados
No Quadro 3 identificamos os corpos de provas, sua carga de ruptura, quantidade de barras tranversais
e tipo de ruptura ocorreu se foi na barra de aço ou por fendilhamento do concreto.
Considerando os dados do Quadro 3, observou-se que dentre os 10 corpos de prova sem a presença de
armadura transversal, 60% deles apresentaram ruptura por fendilhamento e 40% romperam na barra de
aço.
No Figura 12, estão as cargas de rompimento em corpos de provas sem nenhuma barra transversal.
Figura 12. Cargas de Ruptura (kN) sem barras transversais.
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Maria Elizabeth Nóbrega, Evandro Goulart, Josiane Silva e Paulo Teixeira
Quadro 3. Cargas máximas de ruptura (kN).
MÓDULOS
M1
M2
M4
M5
M11
M12
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
1
2
1
2
3
4
5
6
CARGA DE RUPTURA (KN)
11,15
9,25
5,85
7,50
4,20
7,20
8,40
9,25
6,55
7,45
7,95
12,45
8,00
7,10
FISSURADO
10,80
7,40
6,05
9,00
3,65
10,80
7,65
7,25
11,95
11,60
7,30
8,90
10,65
9,00
8,15
4,40
7,40
7,00
4,70
6,15
FISSURADO
7,25
CONFINAMENTO
TIPO DE RUPTURA
(BARRAS TRANSVERSAIS)
2
AÇO
0
AÇO
1
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
0
FENDILHAMENTO - SEM LEITURA
1
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
1
AÇO BASE DO CP
1
AÇO
0
FENDILHAMENTO
0
FENDILHAMENTO
1
AÇO
1
AÇO
1
AÇO
1
FISSURADO
1
AÇO
1
FENDILHAMENTO
1
AÇO
1
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
1
AÇO
1
AÇO
1
AÇO
0
AÇO
1
FENDILHAMENTO
0
AÇO
1
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
0
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
0
FENDILHAMENTO
1
FENDILHAMENTO
0
AÇO
1
FENDILHAMENTO
0
FENDILHAMENTO
1
FISSURADO
1
DESLIZAMENTO/ROMPIMENTO NO AÇO
Com uma barra transversal, obteve-se 26 corpos de provas sendo que 10 romperam no aço, 14 por
fendilhamento e 2 corpos de provas não puderam ser avaliados pois estavam fissurados. Sendo assim,
54 % romperam no aço, 38% romperam por fendilhamento e 8% não pode ser avaliados devido a
fissuras. As cargas de rompimento estão no Figura 13.
Figura 13. Carga de Ruptura (kN) com 1 barra transversal.
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Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
Percebe-se pelos resultados que, além da corrosão da armadura, a presença de armadura transversal
também interferiu nos resultados dos ensaios, pois tivemos uma maior porcentagem (54%) de
rompimento no aço nesses casos.
Figura 14. Carga x Deslocamento, Nenhuma Barra Transversal.
Na Figura 14 do corpo de prova M2-4, observa-se a curva de deslocamento para uma situação sem
barras transversais. Na Figura 15 do corpo de prova M12-1, observa-se a curva de deslocamento para
uma situação com uma barra transversal. Em ambos os casos houve ruptura por fendilhamento, porém
o M12-1 que apresenta uma barra transversal apresentou um menor deslizamento final.
Figura 15. Carga x Deslocamento, Uma Barra Transversal.
CONCLUSÕES
Os resultados preliminares dos ensaios de aderência de barras corroídas com armaduras transversais
mostraram os seguintes aspectos:
- Quando temos presença de barras transversais, a maioria dos resultados mostrou que a ruptura
ocorreu no aço, principalmente pelo grau de deterioração por oxidação do aço dos corpos de provas
(Figura 16).
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Figura 16. Barra de Aço Corroída.
- Nós casos onde houve ruptura por fendilhamento, percebeu-se um padrão de fissuração vertical como
esperado (Figura 17).
Figura 17. Ruptura Por Fendilhamento.
- Nos casos que apresentavam armadura transversal e romperam por fendilhamento, observa-se o
mesmo padrão de fissura vertical, porém passando próximo da posição da barra transversal (Figura
18).
Figura 18. Ruptura por Fendilhamento com barra transversal.
Os resultados deste trabalho representam as primeiras análises dos dados obtidos até o momento,
sendo importante salientar que os ensaios ainda estão em andamento e que somente após o término das
atividades experimentais será possível uma avaliação mais aprofundada dos mesmos gerando
conclusões mais detalhadas.
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Estudo da aderência aço-concreto em barras corroídas
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Laboratório de Engenharia Civil (LEC) - UERJ, à CAPES e ao CNPq pelo
apoio necessário à condução da pesquisa.
REFERÊNCIAS
[1] Barbosa, M. T. G., Avaliação do Comportamento da Aderência em Concretos de Diferentes
Classes de Resistência, Tese de Doutorado. Coppe/Ufrj, Brasil. Outubro 2001.
[2] CEB, Bond of Reinforced Bars With Small Diameters Determined by Pull-Out Test, In: Bulletim
D’Informations 186, pg. 59- 96, Paris. Junho 1988..
[3] Fernandes, Dennis Videira. Estudo da aderência de barras de aço coladas ao concreto com resina
Epóxi, Dissertação de Mestrado, UERJ, Rio de Janeiro, 2011.
[4] Tavares, M.E.N, Ensaios de arrancamento em barras nervuradas, Seminário de Doutorado,
Coppe/UFRJ, Brasil. Março 1997.
[5] Standard RILEM/CEB/FIP, Recommendation RC-6, Bond test for Reinforcement Steel- Pull –
Out Test, Concrete Reinforcement Technology, Paris. 1983.
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