Aderência entre o concreto e armadura
Uma ótima Aderência entre o concreto e armadura é de fundamental importância para a existência do Concreto Armado, o que subentende o trabalho solidário e conjunto entre os dois materiais. Com a aderência procura-se garantir que não ocorra escorregamento relativo entre o concreto e as barras de aço.
O fenômeno da aderência envolve dois aspectos: o mecanismo de transferência de força da barra de aço para o concreto que a envolve e a capacidade do concreto resistir às tensões oriundas dessa força.
A transferência de força é possibilitada por ações químicas (adesão), por atrito e por ações mecânicas, e pode ser estudada considerando diferentes estágios, dependentes da intensidade da força, da textura da superfície da barra de aço e da qualidade do concreto.
Existe uma classificação da aderência em três parcelas (por adesão, por atrito e mecânica),
meramente esquemática, pois não é possível determinar precisamente a contribuição de cada uma
delas individualmente.
Aderência entre o concreto e armadura por Adesão
Após o lançamento do concreto fresco sobre uma chapa de aço (Figura 1), durante o endurecimento do concreto ocorrem ligações físico-químicas com a chapa de aço na interface, que faz surgir uma resistência de adesão, indicada pela força Rb1, que se opõe à separação dos dois materiais. A contribuição da adesão à aderência é pequena.
Aderência entre o concreto e armadura por Atrito
Ao se aplicar uma força que tende a arrancar uma barra de aço inserida no concreto, verifica-se que a força de arrancamento (Rb2– Figura 2) é muito superior à força Rb1relativa à aderência por adesão. Considera-se que a superioridade da força Rb2 sobre a força Rb1 é devida às tensões de cisalhamento τb, que originam forças de atrito que opõem-se ao deslocamento relativo entre a barra de aço e o concreto. Existe, portanto, uma contribuição do atrito à aderência.
A intensidade das forças de atrito da aderência entre o concreto e armadura depende do coeficiente de atrito entre o concreto e o aço, e quando existir, da intensidade de forças de compressão transversais ao eixo da barra (Pt- Figura3), provenientes da retração do concreto, de ações externas, etc.
Aderência Mecânica
A aderência mecânica é aquela proporcionada pelas saliências (também chamadas nervuras ou mossas) existentes na superfície das barras de aço de alta aderência, e às irregularidades da laminação no caso das barras lisas. As saliências criam pontos de apoio no concreto, que causam uma resistência ao escorregamento relativo entre a barra e o concreto (Figura 4). A aderência mecânica é a parcela mais importante e de maior intensidade da aderência total.
ADERÊNCIA E FENDILHAMENTO
Quando as tensões de confinamento são grandes o suficiente para prevenir o fendilhamento do cobrimento de concreto, a ruptura da aderência ocorre pelo arrancamento da barra, modificando o mecanismo de transferência de força de apoio das saliências no concreto para forças de atrito, em função da resistência ao cisalhamento dos consolos de concreto existentes (Figura 7b).
A força Rs de arrancamento na barra de aço leva à ocorrência de três tensões diferentes:
tensões tangenciais (τb) na interface aço-concreto (Figura 10), tensões diagonais de compressão(σce) e tensões transversais de tração (σtt). As tensões σce são referentes às linhas tracejadas na Figura 9, e as tensões σtt são referentes às linhas contínuas.
As tensões de tração, aproximadamente perpendiculares à barra, produzem no concreto um esforço de tração transversal denominado “esforço de fendilhamento”, que pode alcançar no máximo 0,25 da força de tração na barra (R s). O esforço de fendilhamento pode dar origem às chamadas “fissuras de fendilhamento”, como mostradas na Figura 11 e na Figura 12.
Como afirma FUSCO (2000), o importante na ancoragem de barras tracionadas é “garantir a manutenção da integridade das bielas diagonais comprimidas e assegurar que os esforços transversais de tração possam ser adequadamente resistidos.” Nas vigas há um efeito favorável proporcionado pelas bielas comprimidas de concreto, devidas às forças cortantes (Figura 14). Além disso, os estribos atuam como “armadura de costura”, ao resistirem às tensões transversais de tração, e quanto mais próximos entre si, melhor.
As bielas são os volumes de concreto entre as fissuras mostradas na Figura 10, e que resistem às tensões σce.
Os esforços transversais, devidos às tensões σtt podem ser resistidos por armaduras, como mostrado na (Figura 13).
BOA E DE MÁ ADERÊNCIA
Ensaios experimentais realizados mostraram que a resistência de aderência, de barras de aço posicionadas na direção vertical, é significativamente maior que a resistência de aderência de barras posicionadas na horizontal. Para as barras horizontais, a distância ao fundo ou ao topo da fôrma (superfície de concreto) determina a qualidade da aderência entre o concreto e a barra de aço. Assim ocorre porque, durante o adensamento e o endurecimento do concreto, a sedimentação do cimento e principalmente o fenômeno da exsudação 1, tornam o concreto da camada superior mais poroso, podendo diminuir a aderência à metade daquela das barras verticais.
Em determinadas situações, que dependem basicamente da inclinação e da posição da barra de aço na massa de concreto (Figura 15), a NBR 6118 (item 9.3.1) define situações chamadas “boa” e “má” aderência. “Consideram-se em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam em uma das posições seguintes:
a) com inclinação maior que 45º sobre a horizontal;
b) horizontais ou com inclinação menor que 45º sobre a horizontal, desde que: – para elementos estruturais com h<60 cm, localizados no máximo 30 cm acima da face inferior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima;
– para elementos estruturais com h ≥ 60 cm, localizados no mínimo 30 cm abaixo da face superior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima.
Os trechos das barras em outras posições, e quando do uso de formas deslizantes, devem ser considerados em má situação quanto à aderência.”
