RESUMOAs características geométricas das macrofibras poliméricas são importantes porque afetam o comportamento do concreto reforçado com fibras (CRF). Em vista da carência de publicações específicas no Brasil, adotou-se a norma europeia EN14889-2:2006 como parâmetro de referência para efetuar a caracterização. Assim, foi desenvolvido um plano experimental com o objetivo de avaliar a adequação de procedimentos de ensaio para a qualificação das macrofibras poliméricas destinadas ao CRF. Foram avaliados dois tipos de macrofibras. As medições do comprimento se efetuaram por dois métodos: o método do paquímetro, o qual consiste em uma medição manual, e o método de análise de imagens digitais, empregando o software ImageJ para processamento das imagens. Para a medição do diâmetro, além das metodologias já mencionadas, foi utilizado ainda o método da densidade, um método indireto que precisa do comprimento desenvolvido obtido por um dos métodos mencionados anteriormente. Da análise estatística se conclui que ambos os métodos de medição do comprimento são semelhantes e apresentam resultados equivalentes do ponto de vista estatístico. Porém, salienta-se que as macrofibras precisam ser previamente esticadas para ter maior exatidão nas medições com o paquímetro. Na determinação do diâmetro, o método do paquímetro tem a desvantagem de subestimar a seção transversal da macrofibra pela pressão que exercem as garras. Por outra parte, o método de imagens digitais apresenta a projeção do diâmetro em um único plano, com muita variação dimensional, porque as macrofibras são orientadas com a pressão da tampa do escâner. Assim, podem-se ter falsas projeções do diâmetro o que também depende do nível de torção das macrofibras. Conclui-se que o método do paquímetro, com o cuidado de esticar previamente as macrofibras, e o método das imagens digitais podem ser igualmente utilizados para medir o comprimento. Já para determinar o diâmetro da macrofibra, recomenda-se o método da densidade, cujos resultados não são influenciados pelo método escolhido para determinar o comprimento.

ABSTRACTThe geometric characteristics of synthetic macrofibers are important because they affect the behavior of fiber-reinforced concrete (FRC). Because there is a lack of specific, relevant publications in Brazil, the European standard EN14889-2:2006 was adopted as a reference to perform the characterization. Thus, an experimental plan was developed to assess the adequacy of testing procedures for the qualification of synthetic macrofibers for use in FRC. Two types of macrofibers were evaluated. The length measurement was performed using two methods: the caliper method, which is a manual measurement, and the digital image analysis method using the ImageJ software for image processing. These aforementioned methods were used to determine the diameter together with the density method, which is an indirect method that uses the developed length obtained by one of the previous methods. The statistical analyses revealed that the length results are similar regardless of the method used. However, the macrofibers must be pre-stretched to maximize the accuracy of caliper measurements. The caliper method for diameter determination has the disadvantage of underestimating the macrofiber cross-section because of the pressure applied by the load claws. In contrast, the digital image analysis method obtains the projected diameter in a single plane, which overestimate the diameter because the macrofibers are oriented with the pressure of the scanner cover. Thus, these techniques may result in false projections of the diameters that will depend on the level of torsion in the macrofibers. It was concluded that both the caliper method using previously stretched macrofibers and the digital imaging method can be used to measure length. The density method presented the best results for the diameter determination because these results were not affected by the method chosen to determine the length.

Este artigo faz parte de um extenso trabalho relacionado ao desenvolvimento tecnológico experimental e modelagem numérica de tubos de concreto reforçados com fibra de aço. Na primeira parte ("Tubos de concreto reforçado com fibras de aço. Parte 1: Análise tecnológica do comportamento mecânico"), foi apresentado o estudo experimental com enfoque tecnológico, abordando o procedimiento de ensaio e a discussão do comportamento estrutural obtido para cada consumo de fibra e tipo de reforço empregado. Nesta segunda parte, são abordados os aspectos de modelagem numérica. Neste sentido, se apresenta um modelo numérico para a simulação do comportamento de tubos de diâmetros inferiores a 1000 mm chamado MAP. São explicitadas as bases do modelo numérico e, posteriormente, seus resultados são confrontados com os obtidos experimentalmente, obtendo-se excelentes níveis de correlacão. Se conclui que a ferramenta numérica é útil para a otimização deste tipo de tubos, o que representa um avanço importante para a implantação das fibras estruturais como refuerço de tubos de concreto. Além disso, com o objetivo de proporcionar um exemplo de interesse estratégico, se apresenta a otimização do consumo de fibras para un tubo de 400 mm de diâmetro.

This paper is part of an extensive work about the technological development, experimental analysis and numerical modeling of steel fibre reinforced concrete pipes. The first part ("Steel fibre reinforced concrete pipes. Part 1: technological analysis of the mechanical behavior") dealt with the technological development of the experimental campaign, the test procedure and the discussion of the structural behavior obtained for each of the dosages of fibre used. This second part deals with the aspects of numerical modeling. In this respect, a numerical model called MAP, which simulates the behavior of fibre reinforced concrete pipes with medium-low range diameters, is introduced. The bases of the numerical model are also mentioned. Subsequently, the experimental results are contrasted with those produced by the numerical model, obtaining excellent correlations. It was possible to conclude that the numerical model is a useful tool for the design of this type of pipes, which represents an important step forward to establish the structural fibres as reinforcement for concrete pipes. Finally, the design for the optimal amount of fibres for a pipe with a diameter of 400 mm is presented as an illustrating example with strategic interest.

A primeira parte deste trabalho se concentra no desenvolvimento tecnológico de tubos de concreto reforçado com fibras (TCRF). São apresentados e discutidos os resultados obtidos em um estudo experimental focado no procedimento de ensaio e na resposta mecânica obtida para cada um dos teores de fibras utilizados nos tubos. Na segunda parte do trabalho ("Tubos de concreto reforçado com fibra de aço. Parte 2: Modelo numérico para simular o ensaio de compressão diametral"), se apresentam os aspectos associados à simulação numérica da resposta mecânica destes tubos. Este estudo foi levado a cabo com a finalidade de tentar reduzir algumas das incertezas relacionadas com o desempenho dos TCRF e proporcionar melhores condições para viabilizar o uso das fibras como elemento de reforço em tubos. Neste sentido, se realizou um trabalho experimental utilizando corpos-de-prova em escala real. O diâmetro destes tubos foi de 600 mm e seu comprimento de 2500 mm. Alguns dos tubos foram reforçados com armaduras convencionais e outros apenas com fibras metálicas com a finalidade de comparar as diferentes respostas mecânicas no ensaio de três cutelos. Empregaram-se dois procedimentos: numa 1ª série, o deslocamento diametral foi medido por meio de LVDTs posicionados em ambas as extremidades dos tubos, enquanto que, na 2ª série se mediu o deslocamento apenas na ponta dos tubos. Neste sentido, os resultados obtidos demonstraram que a avaliação da rigidez do sistema depende da forma de medida dos deslocamentos. Além disso, foi comprovado que o reforço de fibras metálicas era eficiente, especialmente para níveis de carga próximos às cargas de serviço. Para baixas deformações, os TCRF apresentaram um melhor desempenho em termos de resistência em comparação com os tubos de concreto armado convencional. Por último, se concluiu que o consumo de 40 kg/m3 pode ser considerado o volume crítico de fibras, pois pode obter um encruamento para a resposta estrutural do tubo.

This paper is the first part of an extensive work focusing the technological development of steel fiber reinforced concrete pipes (FRCP). Here is presented and discussed the experimental campaign focusing the test procedure and the mechanical behavior obtained for each of the dosages of fiber used. In the second part ("Steel fiber reinforced concrete pipes. Part 2: Numerical model to simulate the crushing test"), the aspects of FRCP numerical modeling are presented and analyzed using the same experimental results in order to be validated. This study was carried out trying to reduce some uncertainties related to FRCP performance and provide a better condition to the use of these components. In this respect, an experimental study was carried out using sewage concrete pipes in full scale as specimens. The diameter of the specimens was 600 mm, and they had a length of 2500 mm. The pipes were reinforced with traditional bars and different contents of steel fibers in order to compare their performance through the crushing test. Two test procedures were used in that sense. In the 1st Series, the diameter displacement was monitored by the use of two LVDTs positioned at both extremities of the pipes. In the 2nd Series, just one LVDT is positioned at the spigot. The results shown a more rigidity response of the pipe during tests when the displacements were measured at the enlarged section of the socket. The fiber reinforcement was very effective, especially when low level of displacement was imposed to the FRCP. At this condition, the steel fibers showed an equivalent performance to superior class pipes made with traditional reinforced. The fiber content of 40 kg/m3 provided a hardening behavior for the FRCP, and could be considered as equivalent to the critical volume in this condition.