Similaridades entre resistência à punção em lajes-cogumelo e ao cisalhamento em vigas de concreto armado com fibras de aço

Similarities between punching and shear strength of steel fiber reinforced concrete (SFRC) slabs and beams

Similarities between punching and shear strength of steel fiber reinforced concrete (SFRC) slabs and beams

Similaridades entre resistência à punção em lajes-cogumelo e ao cisalhamento em vigas de concreto armado com fibras de aço

J.b. De Hanai ^I ; K.m.a. Holanda ^{I I}

^IEscola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Estruturas, e-mail: [e-mail], Av. Trabalhador Sao-Carlense, 400, São Carlos - SP, 13566-590, Brasil

^IIConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), e-mail: [e-mail], SEPN 509, Bloco A, Ed. Nazir I, Brasilia - DF, 70750-501, Brasil

ABSTRACT

This paper discusses the influence of steel fiber in both punching strength of flat slabs and shear strength of concrete beams. Similarities in the structural behavior were observed in an experimental analysis of analogous slabs and beams. The analogous slabs and beams had the same height, longitudinal reinforcement ratio and concrete properties. Concrete mixtures were designed to attain different strength levels, from ordinary to high-strength range. Hooked-end steel fibers with circular section and rectangular section and different aspect ratios were used. Ultimate load capacity and ductility of analogous slabs and beams showed the same performance tendencies as the fiber contente varied from 0% to 2%. Analytical investigations were developed to evaluate the ultimate load capacity of slabs and beams. The main conclusions are: a) shear tests on prismatic beams provide useful information for steel fiber reinforced concrete (SFRC) mixture design for slab application; b) theoretical strength models that have a linear dependence on fiber content can be used to predict the effect of fiber addition.

Keywords: punching shear; shear strength; flat slab; beam; steel fiber reinforced concrete (SFRC).

RESUMO

O artigo analisa a influência da adição de fibras de aço ao concreto, tanto na resistência à punção em lajes-cogumelo quanto na resistência ao cisalhamento em vigas de concreto armado. Pela análise dos resultados de ensaios de modelos estruturais de lajes e vigas em condições análogas, foram identificadas similaridades de efeitos no seu comportamento estrutural. As lajes e vigas análogas testadas tinham a mesma altura, taxa de armadura longitudinal e propriedades do concreto. Os concretos aplicados foram dosados para atingir diferentes níveis de resistência, inclusive aquelas consideradas elevadas. As fibras empregadas eram de fios de seção transversal circular e retangular, com ganchos nas extremidades e diferentes relações de aspecto. A capacidade resistente última e a ductilidade das lajes e vigas análogas mostraram as mesmas tendências, conforme o volume de fibras de aço variou entre 0% e 2%. Desenvolveu-se uma análise teórica para avaliar a capacidade resistente última das lajes e vigas, sendo que as principais conclusões foram: a) os ensaios de flexão sobre prismas de concreto fornecem informações muito úteis para a dosagem de concretos com fibras de aço e sua aplicação em lajes sujeitas à punção; b) modelos teóricos que assumem uma dependência linear entre capacidade resistente (à punção e ao cisalhamento) e o volume de fibras oferecem resultados satisfatórios para dimensionamento.

Palavras-chave: concreto com fibras; laje-cogumelo; vigas; punção; cisalhamento.

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• [01] Swamy R.N., Ali S.A.R. Punching shear behavior of reinforced slab-column connections made with steel fiber concrete. Journal of the American Concrete Institute 1982;79(5):392-406.
• [02] Alexander S.D.B., Simmonds S.H. Punching shear tests of concrete slabs-column joints containing fiber reinforcement. ACI Structural Journal 1992;89(4):425-432.
• [03] Theodorakopoulos D.D., Swamy N. Contributions of steel fibers to the strength characteristics of lightweight concrete slab-column connections failing in punching shear. ACI Structural Journal 1993;90(4):342-355.
• [04] Tan K.H., Paramasivam P. Punching shear strength of steel fiber reinforced concrete slabs. Journal of Materials in Civil Engineering 1994;6(2):240-253.
• [05] Shaaban A.M., Gesund H. Punching shear strength of steel fiber reinforced concrete flat plates. ACI Structural Journal 1994;91(4):406-414.
• [06] Harajli M.H., Maalouf D., Khatib H. Effect of fibers on the punching shear strength of slab-column connections. Cement & Concrete Composites 1995;17(2):161-170.
• [07] Hughes B.P., Xiao Y. Flat slabs with fibre or link reinforcement at slab-column connections. Institution of Civil Engineers Structures & Buildings1995;110:308-321.
• [08] Prisco M., Felicetti R. Some results on punching shear in plain and fibre-reinforced micro-concrete slabs. Magazine of Concrete Research 1997;49(180):201-219.
• [09] McHarg P.J., Cook, W.D., Mitchell D., Yoon Y.S. Benefits of concentrated slab reinforcement and steel fibers on performance of slab-column connections. ACI Structural Journal 2000;97 (2):225-234.
• [10] Zambrana Vargas E.N. Punching shear strength of high strength concrete flat slabs with steel fibers. MSc dissertation. University of Sao Paulo at São Carlos, 1997 (in Portuguese).
• [11] Azevedo A.P. Resistance and ductility of slab-column connections on high strength concrete flat slabs with steel fibers and shear reinforcement. MSc dissertation. University of Sao Paulo at Sao Carlos, 1999 (in Portuguese).
• [12] Holanda K.M.A. Analysis of strength mechanisms and similarities between punching shear in flat slabs and shear in beams made of steel fiber reinforced concrete. PhD thesis. University of Sao Paulo at Sao Carlos, 2002 (in Portuguese).
• [13] ACI 318M-02. Building code requirements for structural concrete. American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2002.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Set 2014
• Data do Fascículo
  Mar 2008