Rodolfo Giacomim Mendes de Andrade
Título
ESTRUTURA PRÉ-FABRICADA DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO PARA PONTILHÕES RODOVIÁRIOS
Resumo
Pontilhões de concreto armado existentes nas rodovias brasileiras têm sido, em geral, relegados a segundo plano quanto à inspeção e à manutenção. Neste cenário, torna- se atrativo adotar materiais cimentícios mais resistentes às intempéries, resultando, portanto, em maior durabilidade destas estruturas. Assim, este trabalho visa desenvolver uma concepção de pontilhão rodoviário e urbano composto por módulos celulares pré-fabricados de concreto de alto desempenho reforçado com fibras de aço (CADRFA), protendidos com cabos externos à massa de concreto, e demonstrar o atendimento aos requisitos de projeto dispensando armaduras passivas de aço e, com isso favorecer a durabilidade. Para tanto, as leis constitutivas de comportamento à compressão e à tração foram obtidas de corpos de prova moldados com CADRFA e de testemunhos extraídos de um protótipo de seção transversal celular. Dois métodos de predição da dispersão das fibras para determinação do coeficiente de orientação foram aplicados cujos resultados são analisados, auxiliados por digitalização dos testemunhos via tomografia computadorizada. Por fim, foi realizado o ensaio de um modelo do pontilhão protótipo com um tramo curto da longarina celular protendida, sem armadura passiva, submetido a esforços cortantes para observação da evolução da fissuração por cisalhamento; este comportamento foi também analisado por meio de modelos numéricos em elementos finitos. Os resultados indicam ser possível eliminar tanto a armadura passiva transversal das almas, quanto a longitudinal na mesa inferior, além de ressaltar a importância do fator de orientação ao utilizar um material fibroso para o dimensionamento estrutural.
Abstract
In general, short-span reinforced concrete highway bridges in Brazil have been neglected regarding inspection and maintenance. In this scenario, the adoption of cementitious materials is found attractive due to their resistance to different weather conditions, therefore resulting in an increased structural durability. Thus, this work aims to develop a High-Performance Fibre-Reinforced Concrete (HPFRC) short span highway bridge comprising prefabricated cellular modules, with external prestress cables inside the cross-section core, and to demonstrate it fulfil the design project requirements dismissing passive reinforcement bars, and thereby favouring durability. Given that, the constitutive laws for compression and tension behaviours were obtained from specimens moulded with HPFRC and from specimens extracted from a box girder mock-up. Two methods to determine fibre orientation factor and then predict fibre dispersion were applied, followed by results analysis aided by computer tomography images of scanned specimens. Finally, a prestressed short-span box girder mock-up was tested under shear force and the evolution of shear cracks were observed; this behaviour was also analysed via finite element numerical models. The results indicate that it is possible to dismiss both passive transverse (webs) and longitudinal (bottom flange) reinforcements and highlight the importance of the orientation factor when designing a structure with a fibre-reinforced material.
