Influências de fibra de aço no comportamento estrutural de vigotas reforçadas com PRFC

Ferrari, V. J.; Hanai, J. B. de

doi:10.1590/S1983-41952011000100002

Resumos

Neste trabalho, apresenta-se a metodologia utilizada e os resultados da análise do comportamento de vigotas armadas e reforçadas externamente à flexão com manta de PRFC (polímeros reforçados com fibras de carbono). Avalia-se o comportamento do reforço de vigotas de concreto comum e compara-o com o do reforço de vigotas moldadas com um compósito cimentício à base de argamassa e fibras curtas de aço. O objetivo principal foi investigar a influência do compósito cimentício (escolhido sem maiores critérios) sobre o comportamento e o modo de ruína das vigotas reforçadas. Para tanto, uma série de ensaios de flexão em três pontos em seis vigotas foi conduzida, além dos ensaios de caracterização dos materiais: ensaios de flexão em três pontos em corpos-de-prova prismáticos entalhados, ensaios de tração em barras de aço e ensaios de compressão axial em corpos-de-prova cilíndricos. Adicionalmente, uma análise de elementos finitos foi desenvolvida com objetivo de comparar os resultados obtidos com os experimentais. O ganho de tenacidade e de resistência à fissuração provocou mudanças significativas no desempenho da vigota moldada com fibras e reforçada quando comparada com a vigota reforçada de concreto comum.

compósito cimentício; vigotas reforçadas; flexão; tenacidade

In this study we present the methodology and the results from the analysis of behavior of reinforced beams and externally strengthened until the flexural with sheet of CFRP (carbon fiber reinforced polymer).The strengthening behavior of common concrete beams is analyzed and compared with the strengthening of beams molded with mortar cement composite and short steel fibers. The main objective was to investigate the influence of cement composite (chosen without major criteria) on the behavior and failure mode of the strengthened beams. Flexural tests in three points of six beams and characterization tests of materials (flexural tests in three points in engraved prismatic bodies-of-proof, strain tests in steel bars and axial compression tests in cylindrical bodies-of-proof) were carried out. In addition, a finite element analysis has been performed to compare to experimental results. The increase of toughness and crack strength lead to significant changes in the structural behavior of beams with fibers and strengthened when compared to strengthened common concrete beams.

cement composite; strengthened beams; bending; toughness

Influências de fibra de aço no comportamento estrutural de vigotas reforçadas com PRFC

V. J. Ferrari^I; J. B. de Hanai^II

^IUniversidade Estadual de Maringá, Departamento de Engenharia Agrícola, vladimirjf@hotmail.com, Rodovia PR-182, Cidade Gaúcha-PR, Brasil

^IIUniversidade de São Paulo, Departamento de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, jbhanai@sc.usp.br, São Carlos, Brasil

RESUMO

Neste trabalho, apresenta-se a metodologia utilizada e os resultados da análise do comportamento de vigotas armadas e reforçadas externamente à flexão com manta de PRFC (polímeros reforçados com fibras de carbono). Avalia-se o comportamento do reforço de vigotas de concreto comum e compara-o com o do reforço de vigotas moldadas com um compósito cimentício à base de argamassa e fibras curtas de aço. O objetivo principal foi investigar a influência do compósito cimentício (escolhido sem maiores critérios) sobre o comportamento e o modo de ruína das vigotas reforçadas. Para tanto, uma série de ensaios de flexão em três pontos em seis vigotas foi conduzida, além dos ensaios de caracterização dos materiais: ensaios de flexão em três pontos em corpos-de-prova prismáticos entalhados, ensaios de tração em barras de aço e ensaios de compressão axial em corpos-de-prova cilíndricos. Adicionalmente, uma análise de elementos finitos foi desenvolvida com objetivo de comparar os resultados obtidos com os experimentais. O ganho de tenacidade e de resistência à fissuração provocou mudanças significativas no desempenho da vigota moldada com fibras e reforçada quando comparada com a vigota reforçada de concreto comum.

Palavras-chave: compósito cimentício, vigotas reforçadas, flexão, tenacidade.

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Received: 23 Apr 2010

Accepted: 25 Oct 2010

Available Online: 04 Mar 2011

[01] FERRARI, V.J. Reforço à flexão de vigas de concreto armado com manta de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) aderido a substrato de transição constituído por compósito cimentício de alto desempenho, São Carlos, 2007, Tese (doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 322 p.
[02] BUYUKOZTURK, O.; KARACA, E. (2004). Progress on understanding debonding problems in reinforced concrete and steel members strengthened using FRP composites. Construction and Building Materials, 24, p. 9-19.
[03] WU, Z.S.;YIN, J. (2003). Structural performances f short steel-fiber reinforced concrete beams with externally bonded FRP sheets. Construction and Building Materials, 17, p.463-470.
[04] CARRAZEDO, R. (2005). Mecanismos de confinamento em pilares de concreto encamisados com polímeros reforçados com fibras submetidos à flexo-compressão. 267p. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos, 2005
[05] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos – NBR 5739. Rio de Janeiro, 1994.
[06] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa e concreto – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos – NBR 7222. Rio de Janeiro, 1994.
[07] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas à tração – NBR ISO 6892. Rio de Janeiro, 2002.
[08] RILEM TC 162-TDF. Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, Materials and Structures, v.35, p. 579-582, 2002.
[09] RILEM (1985). Draft Recommendation, 50-FMC Committee Fractures Mechanics of Concrete. Determination of fracture energy of mortar and concrete by means of three-poin bend tests on notched beams. Materials and Structures/Matériaux et Constructions, v.18, n.106, p. 285-290.
[10] FEDERATION INTERNATIONALE DE BETON – FIB (1999). Structural concrete textbook on behavior design and performance. Updated knowledge of the CEB/FIP Model Code 1990, v.1. International Federation for Structural Concrete (FIB), Switzerland.
[11] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 318M: Building code requirements for reinforced concrete. Detroit.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
21 Ago 2014
Data do Fascículo
Mar 2011

Histórico

Aceito
25 Out 2010
Recebido
23 Abr 2010

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[1] [01] FERRARI, V.J. Reforço à flexão de vigas de concreto armado com manta de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) aderido a substrato de transição constituído por compósito cimentício de alto desempenho, São Carlos, 2007, Tese (doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 322 p.

[2] [02] BUYUKOZTURK, O.; KARACA, E. (2004). Progress on understanding debonding problems in reinforced concrete and steel members strengthened using FRP composites. Construction and Building Materials, 24, p. 9-19.

[3] [03] WU, Z.S.;YIN, J. (2003). Structural performances f short steel-fiber reinforced concrete beams with externally bonded FRP sheets. Construction and Building Materials, 17, p.463-470.

[4] [04] CARRAZEDO, R. (2005). Mecanismos de confinamento em pilares de concreto encamisados com polímeros reforçados com fibras submetidos à flexo-compressão. 267p. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos, 2005

[5] [05] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos – NBR 5739. Rio de Janeiro, 1994.

[6] [06] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa e concreto – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos – NBR 7222. Rio de Janeiro, 1994.

[7] [07] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas à tração – NBR ISO 6892. Rio de Janeiro, 2002.

[8] [08] RILEM TC 162-TDF. Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, Materials and Structures, v.35, p. 579-582, 2002.

[9] [09] RILEM (1985). Draft Recommendation, 50-FMC Committee Fractures Mechanics of Concrete. Determination of fracture energy of mortar and concrete by means of three-poin bend tests on notched beams. Materials and Structures/Matériaux et Constructions, v.18, n.106, p. 285-290.

[10] [10] FEDERATION INTERNATIONALE DE BETON – FIB (1999). Structural concrete textbook on behavior design and performance. Updated knowledge of the CEB/FIP Model Code 1990, v.1. International Federation for Structural Concrete (FIB), Switzerland.

[11] [11] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 318M: Building code requirements for reinforced concrete. Detroit.