Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/89194
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
id UFPR_516bce8b693ef471f4d74150dad5b8a8
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/89194
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Pieralisi, Ricardo, 1989-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia CivilMachado, Roberto Dalledone, 1957-Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos2024-08-05T12:56:15Z2024-08-05T12:56:15Z2024https://hdl.handle.net/1884/89194Orientador: Prof. Dr. Roberto Dalledone MachadoCoorientador: Prof. Dr. Ricardo PieralisiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 05/07/2024Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia CivilResumo: Vigas de concreto armadas com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (Glass Fiber Reinforced Polymer - GFRP) apresentam menor capacidade de cisalhamento que vigas de concreto armadas com barras de aço. A utilização do concreto reforçado com fibras de aço (Steel Fiber Reinforced Concrete - SFRC) juntamente com barras de GFRP se apresenta como uma opção viável para acréscimo da capacidade de cisalhamento dessas vigas, podendo ainda, eliminar o uso de estribos. Assim, esta pesquisa tem como objetivo investigar o comportamento ao cisalhamento de vigas armadas longitudinalmente com barras em GFRP, sem estribos e com adição de fibras metálicas. Oito vigas com dimensões (15x30x205) cm e quatro volumes de fibras de aço (0, 0,5%, 0,75% e 1,0%) foram moldadas, mantendo-se constante o vão de cisalhamento com relação a/d de 3,0, taxa de armadura longitudinal de 0,58% e resistência característica à compressão do concreto, aos 28 dias, em aproximadamente 56,5 MPa. Ensaios de flexão em três pontos foram realizados nas vigas, sendo monitorado: carga, deslocamento vertical, deformações (através do uso de strain gauges). Correlação de imagem digital (Digital Image Correlation - DIC) foi utilizada para monitoramento de aberturas e deslizamentos das fissuras das vigas, especialmente da fissura crítica. Teste indutivo e microtomografia foram realizados para análise do consumo e orientação das fibras de testemunhos das vigas. Os resultados observados foram: a) no comportamento carga x deflexão, a incorporação de fibras resultou em um aumento considerável da capacidade de carga em relação às vigas sem fibras, entretanto, o acréscimo no volume de fibras não ocasionou acréscimo significativo da capacidade de carga entre as vigas com SFRC; b) na avaliação do padrão de fissuração e modo de falha, a maioria das vigas rompeu por diagonal tension (tração diagonal) com exceção de uma viga, com 1,0% de fibras, que teve uma falha por flexão/cisalhamento; c) quanto à fissura diagonal crítica, observou-se uma redução do ângulo médio dessa fissura entre as vigas SFRC conforme o acréscimo do volume de fibras; d) aberturas de fissuras, com mais de 3,5 mm, já foram alcançadas mesmo nas vigas com menor volume de fibras (0,5%), sendo esse volume de fibras ótimo para as condições adotadas nessa pesquisa; e) as deformações nas barras de GFRP foram maiores nas vigas SFRC; f) um modelo analítico, de previsão de capacidade de carga, derivado da contribuição do concreto segundo recomendações do ACI 440.11 e da contribuição das fibras segundo recomendações da RILEM resultou em uma boa aproximação com os resultados experimentais. Ainda, uma análise numérica foi conduzida em modelos 2D e 3D. Adotou-se uma análise inversa para determinação do comportamento à tração do concreto SFRC. Concluiu-se que o modelo numérico, validado a partir dos resultados experimentais, reproduziu adequadamente o comportamento das vigas. Uma análise paramétrica foi realizada, com o modelo 3D da viga SFRC0,75, sendo possível investigar o efeito do tipo de armadura (GFRP para aço), da taxa de armadura de GFRP e da relação a/d no comportamento estrutural das vigas SFRC.Abstract: Beams made of concrete reinforced with longitudinal bars of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) exhibit lower shear capacity compared to concrete beams reinforced with steel bars. The use of Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) together with GFRP bars presents itself as a viable option for increasing the shear capacity of these beams, potentially eliminating the need for stirrups. Thus, this research aims to investigate the shear behavior of beams longitudinally reinforced with GFRP bars, without stirrups, and with the addition of metallic fibers. Eight beams with dimensions of (15x30x205) cm and four volumes of steel fibers (0, 0.5%, 0.75%, and 1.0%) were cast, maintaining a constant shear span-to-depth ratio of 3.0, longitudinal reinforcement rate of 0.58%, and characteristic compressive strength of concrete at 28 days of approximately 56.5 MPa. Three-point bending tests were conducted on the beams, monitoring load, vertical displacement, and deformations (using strain gauges). Digital Image Correlation (DIC) was used to monitor crack openings and displacements of the beams, especially the critical crack. Inductive testing and microtomography were performed to analyze the consumption and orientation of the fibers in the beam specimens. The observed results were: a) in the load-displacement behavior, the inclusion of fibers resulted in a considerable increase in load capacity compared to beams without fibers, however, increasing the volume of fibers did not lead to a significant increase in load capacity among the SFRC beams; b) in evaluating the crack pattern and failure mode, most beams failed due to diagonal tension with the exception of one beam, with 1.0% fibers, which failed due to flexure/shear; c) regarding the critical diagonal crack, a reduction in the average angle of this crack was observed among SFRC beams as the volume of fibers increased; d) crack openings larger than 3.5 mm were already achieved even in beams with lower fiber volume (0.5%), indicating that this fiber volume was optimal for the conditions adopted in this research; e) deformations in the GFRP bars were greater in SFRC beams; f) an analytical model for predicting load capacity, derived from concrete contribution according to ACI 440.11 recommendations and fiber contribution according to RILEM recommendations, resulted in a good approximation with experimental results. In conclusion, a numerical analysis was conducted on 2D and 3D models. An inverse analysis was adopted to determine the tensile behavior of SFRC concrete. It was concluded that the numerical model, validated based on experimental results, adequately reproduced the behavior of the beams. A parametric analysis was performed, with the 3D model of the SFRC0.75 beam, making it possible to investigate the effect of reinforcement type (GFRP vs. steel), GFRP reinforcement rate, and the shear span-to-depth ratio on the structural behavior of SFRC beams.1 recurso online : PDF.application/pdfVigas de concretoConcreto armadoCisalhamentoFibras de vidroPolimerosEngenharia CivilComportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - GABRIELA MAZUREKI CAMPOS BAHNIUK.pdfapplication/pdf24517341https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/89194/1/R%20-%20T%20-%20GABRIELA%20MAZUREKI%20CAMPOS%20BAHNIUK.pdf0d6ab4d1db240bcb477319e295029010MD51open access1884/891942024-08-05 09:56:15.509open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/89194Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-08-05T12:56:15Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
title Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
spellingShingle Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos
Vigas de concreto
Concreto armado
Cisalhamento
Fibras de vidro
Polimeros
Engenharia Civil
title_short Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
title_full Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
title_fullStr Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
title_full_unstemmed Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
title_sort Comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado com barras longitudinais de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) e adições de fibras metálicas
author Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos
author_facet Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Pieralisi, Ricardo, 1989-
Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Machado, Roberto Dalledone, 1957-
dc.contributor.author.fl_str_mv Bahniuk, Gabriela Mazureki Campos
contributor_str_mv Machado, Roberto Dalledone, 1957-
dc.subject.por.fl_str_mv Vigas de concreto
Concreto armado
Cisalhamento
Fibras de vidro
Polimeros
Engenharia Civil
topic Vigas de concreto
Concreto armado
Cisalhamento
Fibras de vidro
Polimeros
Engenharia Civil
description Orientador: Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
publishDate 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-08-05T12:56:15Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-08-05T12:56:15Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/89194
url https://hdl.handle.net/1884/89194
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 1 recurso online : PDF.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/89194/1/R%20-%20T%20-%20GABRIELA%20MAZUREKI%20CAMPOS%20BAHNIUK.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 0d6ab4d1db240bcb477319e295029010
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813898831307210752

Registros relacionados