Comportamento ao cisalhamento de vigas produzidas com concretos de ultra-alto desempenho

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Agustini, Matheus
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234813
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2022.
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No entanto, o conhecimento obtido relacionado ao comportamento mecânico de estruturas produzidas com UHPC e com UHPFRC não acompanhou o progresso do conhecimento ao nível do material, o que impossibilitou o desenvolvimento de códigos internacionais que padronizem métodos de dimensionamento de estruturas produzidas com esses concretos. Diante disso, esta pesquisa buscou analisar a influência do tipo de concreto e de reforço transversal no comportamento mecânico, em relação ao cisalhamento, de vigas produzidas com UHPC e com UHPFRC. Para isso, o programa experimental da pesquisa foi desenvolvido em duas etapas distintas. A primeira etapa procurou caracterizar o UHPC e o UHPFRC quanto às suas propriedades físicas no estado fresco e mecânicas no estado endurecido. A segunda etapa consistiu na produção e na análise experimental de vigas produzidas com UHPC, sem e com armadura transversal, e com UHPFRC, ensaiadas à flexão a quatro pontos. O ensaio permitiu avaliar o padrão de fissuração e aferir os valores de carga de fissuração, de capacidade de carga e de deslocamento vertical no centro do vão e nos vãos de cisalhamento das vigas. Em seguida, os resultados experimentais foram comparados às estimativas teóricas. De modo geral, os resultados indicaram que as principais contribuições do reforço de fibras de aço ao UHPFRC, em relação ao UHPC, estiveram relacionadas à resistência à tração na flexão, que aumentou, aproximadamente, 65% e ao comportamento pós-fissuração. No que se refere às vigas avaliadas, contatou-se que as vigas produzidas com UHPC sem reforço transversal apresentaram baixa resistência ao cisalhamento, enquanto a armadura transversal e o reforço de fibras de aço promoveram um aumento da capacidade de carga. A rigidez das vigas não foi influenciada pela presença de armadura transversal, enquanto o reforço de fibras de aço tornou as vigas produzidas com UHPFRC significativamente mais rígidas. Enquanto a armadura transversal apenas restringiu a abertura das fissuras de cisalhamento, o reforço de fibras de aço também impediu o prolongamento dessas fissuras, de maneira que as vigas de UHPFRC apresentaram diversas fissuras independentes. As estimativas teóricas mostraram uma boa previsão dos resultados experimentais apenas para as vigas com reforço transversal, cuja variação máxima foi de, aproximadamente, 5%. Além disso, quando comparados os efeitos promovidos pelo uso do UHPC com armadura transversal e do UHPFRC na capacidade de carga teórica, ao cisalhamento, de vigas de concreto armado, percebeu-se um maior potencial do aumento dessa capacidade relacionado ao reforço de fibras de aço.Abstract: Although conventional concrete has developed technically and scientifically in the last century, some deficiencies remain inherent to the mechanical behavior of this material, such as the low tensile strength. Therefore, special concretes emerged, such as Ultra-High Performance Concrete ? UHPC and Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete ? UHPFRC, which seek to overcome the intrinsic vulnerabilities of conventional concretes, improving their mechanical and durability properties. However, the knowledge obtained related to the mechanical behavior of structures produced with UHPC and UHPFRC did not keep up with the progress of knowledge at the material level, which made it impossible to develop international codes that standardize design methods for structures produced with these concretes. This research analyzes the influence of the type of concrete and transversal reinforcement on the mechanical behavior, in relation to shear, of beams produced with UHPC and UHPFRC. For this, the experimental research program was developed in two distinct stages. The first step sought to characterize the UHPC and the UHPFRC as to their physical properties in the fresh state and mechanical properties in the hardened state. The second stage consisted of the production and experimental analysis of beams produced with UHPC, without and with transverse reinforcement, and with UHPFRC, tested at four points bending. The test allowed to evaluate the cracking pattern and to measure the cracking load, load capacity and vertical displacement values in the center and in the shear spans of the beams. The experimental results were compared to theoretical estimates. In general, the results indicated that the main contributions of steel fiber reinforcement to the UHPFRC, in relation to UHPC, were related to flexural tensile strength, which increased by approximately 65%, and to the post-cracking behavior. About the beams evaluated, it was found that beams produced with UHPC without transverse reinforcement showed low shear strength, while transverse reinforcement and steel fiber reinforcement promoted an increase in load capacity. The rigidity of the beams was not influenced by the presence of transverse reinforcement, while the steel fiber reinforcement made the beams produced with UHPFRC significantly stiffer. While the transverse reinforcement only restricted the opening of the shear cracks, the steel fiber reinforcement also prevented the extension of these cracks, so that the UHPFRC beams presented several independent cracks. Theoretical estimates showed a good prediction of experimental results only for beams with transversal reinforcement, whose maximum variation was approximately 5%. In addition, when comparing the effects promoted using UHPC with transverse reinforcement and UHPFRC on the theoretical shear load capacity of reinforced concrete beams, a greater potential for the increase of this capacity related to the reinforcement of steel fibers was noticed.Pinto, Roberto Caldas de AndradeUniversidade Federal de Santa CatarinaAgustini, Matheus2022-05-19T14:49:36Z2022-05-19T14:49:36Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis173 p.| il., gráfs.application/pdf374427https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234813porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-05-19T14:49:36Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/234813Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-05-19T14:49:36Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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