Técnicas para monitorar a abertura de fissura e a posição da linha neutra em vigas de concreto reforçado com fibras de aço submetidas à flexão

Gava, G. P.; Prudêncio Jr., L. R.; Pieri, T. S.; Silva, W. R. L da

doi:10.1590/S1983-41952009000100004

Resumos

Neste trabalho, três diferentes técnicas para medir e monitorar a abertura de fissura e a posição da linha neutra são investigadas, sendo elas: strain gauges, análise digital de imagens e transdutores de deslocamento. Foram ensaiadas à flexão vigas de concreto reforçado com fibras de aço, nas quais foram monitoradas as cargas, os deslocamentos, as deformações à compressão, a abertura de fissura e a posição da linha neutra. Para as técnicas dos transdutores de deslocamento e da análise digital de imagens são apresentadas formulações matemáticas que devem ser empregadas para a correção dos valores de abertura de fissura e posição da linha neutra em função do deslocamento e do giro da viga durante o ensaio de flexão. Os resultados mostraram que as técnicas do strain gauges e dos transdutores de deslocamento foram mais eficientes para monitorar a posição da linha neutra. Na técnica da análise digital de imagens observou-se que um pequeno erro na medição das deformações nos pontos da grade de referência colada na lateral da viga ocasionou um grande erro no valor da posição da linha neutra medido. A abertura de fissura só foi possível ser medida por meio das técnicas dos transdutores de deslocamento e da análise digital de imagens, sendo que ambas apresentaram bons resultados. Verificou-se que a melhor técnica para monitorar tanto a posição da linha neutra quanto a abertura de fissura foi a dos transdutores de deslocamento, além de ser a técnica que apresenta maior facilidade de aplicação.

concreto reforçado com fibras de aço; fibras de aço; abertura de fissura; posição da linha neutra; ensaio de flexão

In this work, three different techniques are investigated for measuring and monitoring the crack-mouth opening displacement and the depth of the neutral axis of six beams, such as: electrical resistance strain gauges, digital image processing, and displacement transducers. Steel fibers reinforced concrete beams were subjected to bending and the load, displacement, compressive strain, crack-mouth opening displacement and depth of the neutral axis were monitored. For displacement transducers and digital image processing techniques it is showed equations to be used to correct the crack-mouth opening displacement and the depth of the neutral axis due to the beam displacement and rotation. The results show that electrical resistance strain gauges and displacement transducers techniques are more efficient to monitor the depth of the neutral axis. Using the technique of digital image processing it is observed that a small error in the measurement of grid deformations causes a great error in the measurement of the neutral axis position. The crack-mouth opening displacement is measured only by image processing and displacement transducers techniques, and a good agreement between the results from these two techniques can be seen. It is verified that the best technique is the displacement transducers, because with this it is possible to monitor and measure, both, the crack-mouth opening displacement and the depth of the neutral axis. Additionally, the displacement transducers technique is easier to be applied.

steel fiber reinforced concrete; steel fiber; depth of neutral axis; crack width; flexural test

Técnicas para monitorar a abertura de fissura e a posição da linha neutra em vigas de concreto reforçado com fibras de aço submetidas à flexão

G. P. Gava ^I ; L. R. Prudêncio Jr. ^II ; T. S. Pieri ^I ^I ^I ; W. R. L da silva^I^V

^IUniversidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Curso de Engenharia Civil, gpgava@yahoo.com.br, Rua Fortaleza, nº 1740, apto. 111, Centro, CEP 85810-051, Cascavel-PR, Brasil

^I^IUniversidade Federal de Santa Catarina -UFSC, Departamento de Engenharia Civil, prudenciouk@hotmail.com, Rua Prof. Milton Sullivan, nº 107, apto. 201, CEP 88040-620, Carvoeira, Florianópolis-SC, Brasil

^I^I^IUniversidade Federal de Santa Catarina - UFSC, Departamento de Engenharia Civil, thpieri@hotmail.com. Rua Henrique Chenaud, n° 25, apto. 605, CEP 88802-390, Centro, Criciúma-SC, Brasil

^I^VUniversidade Federal de Santa Catarina - UFSC, Departamento de Engenharia Civil, wilsonecv@gmail.com, Av. Lédio João Martins, n° 356,apto. 202, CEP 88101-100, Kobrasol, São José-SC, Brasil

RESUMO

Neste trabalho, três diferentes técnicas para medir e monitorar a abertura de fissura e a posição da linha neutra são investigadas, sendo elas: strain gauges, análise digital de imagens e transdutores de deslocamento. Foram ensaiadas à flexão vigas de concreto reforçado com fibras de aço, nas quais foram monitoradas as cargas, os deslocamentos, as deformações à compressão, a abertura de fissura e a posição da linha neutra. Para as técnicas dos transdutores de deslocamento e da análise digital de imagens são apresentadas formulações matemáticas que devem ser empregadas para a correção dos valores de abertura de fissura e posição da linha neutra em função do deslocamento e do giro da viga durante o ensaio de flexão. Os resultados mostraram que as técnicas do strain gauges e dos transdutores de deslocamento foram mais eficientes para monitorar a posição da linha neutra. Na técnica da análise digital de imagens observou-se que um pequeno erro na medição das deformações nos pontos da grade de referência colada na lateral da viga ocasionou um grande erro no valor da posição da linha neutra medido. A abertura de fissura só foi possível ser medida por meio das técnicas dos transdutores de deslocamento e da análise digital de imagens, sendo que ambas apresentaram bons resultados. Verificou-se que a melhor técnica para monitorar tanto a posição da linha neutra quanto a abertura de fissura foi a dos transdutores de deslocamento, além de ser a técnica que apresenta maior facilidade de aplicação.

Palavras-chave: concreto reforçado com fibras de aço, fibras de aço, abertura de fissura, posição da linha neutra, ensaio de flexão.

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Received 19/08/2008

Accepted 29/12/2008

Available Online 03/04/2009

[01] JOHNSTON, C. D.. Fibre-reinforced cement and concrete. In: MALHOTRA, V. M. Advances in Concrete Technology - Second Edition. Ottawa, Canada: CANMET, 1994.
[02] CHEN, L.; MINDESS, S.; MORGAN, D. R.. Specimen geometry and toughness of steel-fiber-reinforced concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 6, n. 4, p. 529-541, nov. 1994.
[03] ARMELIN, H.S. Rebound and toughning mechanisms in steel fiber reinforced dry-mix shotcrete. 1997. 231f. Tese (Doutorado). University of British Columbia, Vancouver, Canadá
[04] JONES, P.A.. Flexural modelling of steel fibre reinforced sprayed concrete. 1998. 343f. PhD thesis. Loughborough University. Loughborough, England.
[05] PRUDÊNCIO JR., L.R.; AUSTIN S.; JONES, P.; ARMELIN, H.;ROBINS, P.. Prediction of steel fibre reinforced concrete under flexure from an inferred fibre pull-out response. Materials and Structures/ Materiaux et Constructions, v. 39, n. 290, p. 601-610, 2006.
[06] ROBINS, P. et al.. Flexural strain and crack width measurement of steel-fibre-reinforced concrete by optical grid and electrical gauge methods. Cement and Concrete Research, v. 31, p. 719-729, 2001.
[07] GAVA, G.P.; PIERI, T.S.; PRUDÊNCIO JR., L.R.. Ensaio de flexão de vigas de concreto reforçado com fibras de aço: influência da presença e posicionamento do entalhe e do número de fibras na seção fissurada. e-Mat - Revista de Ciência e Tecnologia de Materiais de Construção Civil. v. 1, N. 2, p. 114-127, nov. 2004.
[08] GAVA, G.P.; PRUDÊNCIO JR., L.R.; DA SILVA, W.L.A.; PIERI, T.S.. Variabilidade do ensaio de flexão em vigas de concreto reforçado com fibras de aço. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 49°, Bento Gonçalves, 2007, Anais, Bento Gonçalves, 2007, 49CBC0041.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
18 Set 2014
Data do Fascículo
Mar 2009

Histórico

Aceito
29 Dez 2008
Recebido
19 Ago 2008

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[1] [01] JOHNSTON, C. D.. Fibre-reinforced cement and concrete. In: MALHOTRA, V. M. Advances in Concrete Technology - Second Edition. Ottawa, Canada: CANMET, 1994.

[2] [02] CHEN, L.; MINDESS, S.; MORGAN, D. R.. Specimen geometry and toughness of steel-fiber-reinforced concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 6, n. 4, p. 529-541, nov. 1994.

[3] [03] ARMELIN, H.S. Rebound and toughning mechanisms in steel fiber reinforced dry-mix shotcrete. 1997. 231f. Tese (Doutorado). University of British Columbia, Vancouver, Canadá

[4] [04] JONES, P.A.. Flexural modelling of steel fibre reinforced sprayed concrete. 1998. 343f. PhD thesis. Loughborough University. Loughborough, England.

[5] [05] PRUDÊNCIO JR., L.R.; AUSTIN S.; JONES, P.; ARMELIN, H.;ROBINS, P.. Prediction of steel fibre reinforced concrete under flexure from an inferred fibre pull-out response. Materials and Structures/ Materiaux et Constructions, v. 39, n. 290, p. 601-610, 2006.

[6] [06] ROBINS, P. et al.. Flexural strain and crack width measurement of steel-fibre-reinforced concrete by optical grid and electrical gauge methods. Cement and Concrete Research, v. 31, p. 719-729, 2001.

[7] [07] GAVA, G.P.; PIERI, T.S.; PRUDÊNCIO JR., L.R.. Ensaio de flexão de vigas de concreto reforçado com fibras de aço: influência da presença e posicionamento do entalhe e do número de fibras na seção fissurada. e-Mat - Revista de Ciência e Tecnologia de Materiais de Construção Civil. v. 1, N. 2, p. 114-127, nov. 2004.

[8] [08] GAVA, G.P.; PRUDÊNCIO JR., L.R.; DA SILVA, W.L.A.; PIERI, T.S.. Variabilidade do ensaio de flexão em vigas de concreto reforçado com fibras de aço. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 49°, Bento Gonçalves, 2007, Anais, Bento Gonçalves, 2007, 49CBC0041.