1 Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto Antonio D. de Figueiredo ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL Tubos de Concreto Tubos de Concreto
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Tubos de concreto com fibras para águas pluviais e esgoto
Antonio D. de Figueiredo
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL
Tubos de ConcretoTubos de Concreto
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Principais Aplicações
Tripé das obras de engenharia
Pro
jeto
bas
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m
mo
del
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ável
Controle da qualidade do
produto
Controle da qualidade do
produto
Con
trole
da
qual
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xecu
ção
Con
trole
da
qual
idad
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xecu
ção
EMPREENDIMENTOControle de produção e Controle de recebimento
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Obras de Saneamento Básico
O bom desempenho de uma obra de infra-estrutura depende de 3 fatores fundamentais:– Elaboração de um Projeto adequado a
realidade de uma população;– Aquisição de um Produto que atenda os
requisitos especificados em projeto;– Execução que resulte em uma Obra
econômica, segura, durável e que atenda as anseios da população;
COMPARAR SISTEMA COMPLETO E NÃO APENAS PREÇO UNITÁRIO DOS PRODUTOS!
Custo global e desempenho global é que devem ser otimizados.
üExistência de Normalização do Sistema proposto e
üConformidade com especificação.
Comparação de Custos
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Analisar as variáveis intervenientes:üCondições ambientais;
üSolicitações (carregamentos, agentes agressivos, etc.);
üManutenção;
üImpacto no entorno da obra.
Comparação de Custos
ProjetoProjeto
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ProjetoProjeto• Dimensionamento hidráulicoüCaracterísticas geométricas;üVazão, declividade e profundidade;üLocação em planta e cortes;üMedidas de proteção contra erosão e
entupimentos.• Dimensionamento de cargas atuantesüDeterminação de carregamentos;üDimensionamento do tubo.
Projeto Estrutural
Carga total / Fe = Carga de Fissura (Ruptura)
Fe = fator de equivalência (conforme bases de assentamento)
Carga total = carga de terra + carga móvel + carga localizada
Onde :
Carga Fissura = carga de resistência mínima do tubo - ABNT
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Classes de Tubo - ABNTRESISTÊNCIA DOS TUBOS DE CONCRETO PARA ESGOTO SANITÁRIODIÂMETRO
NOMINAL
(MM) EA2 EA3 EA4 EA2 EA3 EA4
300 18 27 36 27 41 54400 24 36 48 36 54 72
500 30 45 60 45 68 90
600 36 54 72 54 81 108
700 42 63 84 63 95 126
800 48 72 96 72 108 144
900 54 81 108 81 122 162
1000 60 90 120 90 135 180
1100 66 99 132 99 149 198
1200 72 108 144 108 162 216
1500 90 135 180 135 203 270
1750 105 158 210 158 237 315
2000 120 180 240 180 270 360
CARGAS MÍNIMAS DE FISSURA
(kN/m)
CARGAS MÍNIMAS DE RUPTURA
(kN/m)
Controle de Qualidade
Norma Técnica do material não pode ser ignorada !Norma Técnica do material não pode ser ignorada !Norma Técnica do material não pode ser ignorada !
üNBR 8890/2007 – Tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - Requisitos e Métodos de Ensaios
üNBR 15319/2006 – Tubos de concreto, de seção circular, para cravação - Requisitos e Métodos de Ensaios
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O controle de recebimento dos tubos previsto na NBR 8890/2007 prevê :üinspeção visual e dimensional, ücompressão diametral, üpermeabilidade e estanqueidade da junta, eüabsorção.
O controle de recebimento dos tubos previsto O controle de recebimento dos tubos previsto na NBR 8890/2007 prevê :na NBR 8890/2007 prevê :üüinspeção visual e dimensional, inspeção visual e dimensional, üücompressão diametral, compressão diametral, üüpermeabilidade e estanqueidade da permeabilidade e estanqueidade da junta, ejunta, eüüabsorção.absorção.
Controle de Produto Acabado
ProdutoProdutoüinspeção visual e
dimensional,üüinspeção visual e inspeção visual e
dimensional,dimensional,
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absorção
estufa
balança
equipamentos para fervura dos corpos
de prova
Controle de Produto Acabado
Fibras de aço
• A utilização do concreto reforçado com fibras de aço ocorre no Brasil há vários anos.
• Isto veio acontecendo sem que se tivesse à disposição qualquer norma nacional sobre o assunto.
• Houve a publicação, pela ABNT, da norma NBR 15530:07 – Fibras de aço para concreto -Especificação.
• Diversas aplicações
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Construção de túneis com concreto projetado reforçado com fibras de aço
Caves na Califórnia
Channel Tunnel Rail Link - London
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Channel Tunnel Rail Link - London
Segmentos com fibras de aço e polipropileno
Tubos de concreto para água pluvial e esgoto
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Introdução
• Trabalhos anteriores:– Avaliação comparativa de desempenho
(CHAMA NETO e FIGUEIREDO, 2003).– Caracterização do comportamento mecânico
do componente (FIGUEIREDO et al, 2007).• Viabilização do uso das fibras de aço na
revisão da norma NBR 8890 - Tubo de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários.
Introdução
• A concepção da NBR é similar à norma européia NBN EN1916 Concrete pipesand fittings, unreinforced, steel fibre andreinforced, com algumas inovações na avaliação do componente.
• É a primeira norma do Brasil a parametrizar o uso do concreto reforçado com fibras de aço.
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Introdução
• Desenvolvida em paralelo com a norma de especificação da própria fibra (NBR 15530:07).
• Aqui serão comentados os aspectos específicos do uso da fibra na produção dos tubos.
• Especialmente: ensaio de compressão diametral.
Produção dos tubos
• Tubos são componentes pré-moldados de concreto, controlados como produto acabado.
• Pode possuir marca de conformidade ou certificado de conformidade de terceira parte.
• Preocupação SABESP: controle de recepção.
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Produção de tubos
Produção de tubos
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Produção de tubos
Concepção da norma para o uso das fibras
• A nova norma considera os tubos produzidos com CRFA como tubos reforçados.
• Podem ser utilizados nas mesmas condições que aqueles armados convencionalmente.
• Deve haver identificação específica para os tubos reforçados com fibras.
• Não se permite troca do tipo de reforço sem prévia qualificação específica.
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Concepção da norma para o uso das fibras
• A norma, prevê um plano de controle dos tubos que chegam à obra abordando:– Tolerâncias dimensionais;– Defeitos;– Capacidade resistente (ensaio de
compressão diametral).
Princípios básicos da engenharia:
• Não houve revogação da necessidade do controle da qualidade em nenhum setor da engenharia.
• É inconcebível utilizar tubos sem controle de aceitação do componente, qualquer que seja o reforço.
• Princípio básico: o controle da qualidade não pode ser baseado em critérios intuitivos como:– Amizade– Confiança– Necessidade de redução de custo,
– Etc.
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Concepção da norma para o uso das fibras
• Os tubos reforçados com fibras seguem a mesma classificação adotada para os tubos de concreto armado convencional.
• Parâmetros básicos de classificação:– Carga de fissura - tubos armados.– Carga mínima isenta de dano - tubos reforçados
com fibras.
• Estas cargas são determinadas no ensaio de compressão diametral.
Diferença básica entre fibra e tela: reforço da espessura do tubo
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Trabalho da Fibra: ponte de transferência de tensão na fissura
Super fissura
Fibra longa
Eliminação de fragilidade• Constatou-se uma razoável capacidade de
suporte pós-fissuração mesmo para baixos teores em tubos não conformes segundo a norma.
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Ensaio de compressão
diametral
“Filosofia”
P
D
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“Filosofia”
P
D
“Filosofia”
P
D
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Ensaio de compressão diametral
• A norma prevê dois procedimentos diferentes para a qualificação dos tubos, sejam eles armados convencionalmente ou com fibras.
• Apesar de algumas diferenças o princípio básico do ensaio é muito similar.
• O nível das exigências é mais alto para os tubos de CRFA.
Ensaio de compressão diametral
• No ensaio do tubo convencional submete-se o mesmo a um carregamento contínuo até a sua ruptura e determina-se:– carga de fissura (0,25 mm)– carga de ruptura (máxima).
• No ensaio do tubo de CRFA o procedimento visa também verificar o nível de resistência pós-fissuração (ductilidade).
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Ensaio de compressão diametral:
O ensaio para tubos de
concreto com fibras
Ensaio de compressão diametral
• A norma prevê para a carga de classificação do componente que:– Os tubos que forem reforçados com
fibras não poderão apresentar qualquer dano
– Os tubos convencionalmente armados poderão apresentar fissuras com aberturas de até 0,25mm
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Ensaio de compressão diametral
• As diferenças no procedimento de ensaio não implicam numa resposta diferente do componente (FIGUEIREDO et al, 2007), podendo-se comparar os resultados diretamente.
Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma
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Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma
Ensaio monitorado de tubo de CRFA em conformidade com a norma
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Ensaio de compressão diametral
40kg/m3 NBR - Araraquara
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8
Deformação diametral média (mm)
Car
ga
(kN
)
Instabilidade
Carga máxima
Inicio da fissuração
Ensaio de compressão diametral
40kg/m3 EN1916 - Araraquara
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8
Deformação diametral média (mm)
Car
ga
(kN
)
Manutenção da carga de 120kN
Carga máxima
Carga máxima no re-carregamento
Descarregamento
Re-carregamento
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Ensaio de compressão diametral
0
50
100
150
200
250
5 15 25 35 45
Teor de fibras (kg/m3)
Car
ga n
a de
form
ação
crí
tica
de r
e-ca
rreg
aem
nto
(mm
)
EN1916
NBR
Linear (EN1916)
Linear (NBR)
Demais exigências
• Um único tipo de fibra pode ser utilizado no reforço dos tubos: A I– aço trefilado– resistência mínima do aço de 1000 MPa– ancoragem em gancho– fator de forma mínimo de 40.
• Objetivo: otimizar a capacidade de reforço da fibra para o tubo dado que a resistência da fibra tem papel preponderante para isto. Já foi comprovado em estudos anteriores (CHAMA NETO, FIGUEIREDO, 2003).
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Demais exigências
• A norma admite que surjam fibras aparentes na superfície externa do tubo, não definindo isto como causa de rejeição do tubo.
• Não se admite fibras aparentes na superfície interna e na ponta do tubo, dado que isto pode comprometer o desempenho do componente.
Demais exigências
• Os tubos produzidos com concreto com fibras deverão também atender a todos os requisitos estabelecidos para o concreto:– Permeabilidade– Estanqueidade– Absorção– Tolerância dimensional.
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Comentários finais
A norma apresenta uma postura inovadora mas conservadora:ü Introduz uma nova tecnologia no mercado
brasileiroüO uso do concreto com fibras estará restrito a
tubos com diâmetro nominal igual ou inferior a um metro.üExigências maiores para o tubo com fibras em
relação ao armado convencional (carga de fissura – carga isenta de dano)– Melhor comportamento mecânico– Maior durabilidade
Comentários finais
Esta norma é uma grande inovação:üFoi publicada antes mesmo de se ter uma
aplicação regular do produto.ü Introduziu algumas novidades em relação à
normalização internacional como a exigência de se controlar a carga máxima pós-fissuração.
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Obrigado!