O Conceito de fluência

Conceito de fluência

O fenômeno da fluência é caracterizado pelo aumento gradativo de dedormação do material quando está sujeito a uma constante tensão ao longo do tempo.  A fluência de peças de concreto, quando submetidas a cargas de longa duração, deve-se à migração das moléculas de água adsorvida existentes na pasta endurecida de cimento.

Inicialmente, há uma relação proporcional entre tensão e deformação e, adicionalmente, há uma deformação cuja presença e magnitude são influenciadas pelo tempo durante o qual a tensão aplicada atua. A relação tensão-deformação é uma função do tempo.

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Figura 1 – Desformação de concreto submetido a carregamento constante e secagem (cf. Neville, 1997).

A fluência básica é quando há uma aplicação de tensão constante em uma peça de concreto sobe condições de umidade relativa de 100%, levando ao aumento de deformação ao longo do tempo. A fluência adicional que ocorre quando a peça sob carga também está submetida à secagem é chamada fluência por secagem. A fluência total é a soma das fluências básica e por secagem.

Em estruturas de grandes dimensões, como por exemplo, as barragens de concreto massa, a fluência básica é predominante. Em estruturas esbeltas, como as estruturas usuais dos edifícios, a fluência por secagem torna-se importante. Entretanto, analizar a fluência do concreto não é uma tarefa fácil, já que é um material que apresenta deformaçoes elasticas e viscosas de estrutura extremamente complexa, heterogênea e que varia com o tempo. A porosidade do material e a água nele presente são decisivas na magnitude da fluência do concreto.

Todavia, ainda não existem  fórmulas capazes de descrever a fluência com exatidão, o que se tem são equações empíricas e hipóteses que tentam interpretar o desempenho do concreto sujeito a um mesmo carregamento dentro de um período de tempo. Para ser controlada, é necessário as equações correntes e, em outros casos, o ensaio laboratorial e instrumentação nas edificações. 

Efeito do cimento

A causa da fluência se dá de vários efeitos, como o cimento, a geometria da peça, o tempo (idade), a umidade, os agregados e os aditivos presentes na estrutura, porém será tratato somente os efeitos do cimento.

A principal causa de deformações com relação à umidade no concreto é a pasta endurecida de cimento. Finura, resistência à compressão e a composição química são as propriedades do cimento que afetam com mais intensidade a fluência.  Quanto maior for a relação água/cimento maior será a fluência, como mostrado na figura abaixo.

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Figura 2 – Influência da relação água/ cimento na fluência de concretos (cf. Hummell).

A deformação por fluência do concreto (Ɛcc) é composta de duas partes: rápida e lenta. A fluência rápida (Ɛcca) é irreversível e ocorre nas primeiras 24 horas após a aplicação da carga que a originou. A fluência lenta é composta pela deformação lenta irreversível (Ɛccf) e deformação lenta reversível (Ɛccd). Portanto:

Ɛcc= Ɛcca + Ɛccf  + Ɛccd

Ou seja:

Ɛc,total = Ɛc + Ɛcc = Ɛc (1+ ϕ)

Com:

ϕ = ϕa + ϕf + ϕd

Sendo:

ϕa coeficiente de fluência rápida

ϕf coeficiente de deformação lenta irreversível

ϕd coeficiente de deformação lenta reversível

Diminuição da fluência no concreto

As causas de fluência foram citadas acima. Agora, essas causas serão relacionadas diretamente em estruturas de concreto simples e, também em concreto armado.

Uma boa dosagem e certa escolha dos materiais (agregados, cimentos, adições e aditivos) que fazem parte do concreto fará com que se obtenha uma diminuição na fluência, ou seja, uma escolha que reduza a retração por secagem e aumente a resistência e o módulo de elasticidade, respectivamente.