Comportamento à flexão de lajes mistas de concreto reforçado com fibras de aço e fôrma permanente de polímero reforçado com fibras

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Layane Silva
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48861
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.
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spelling Comportamento à flexão de lajes mistas de concreto reforçado com fibras de aço e fôrma permanente de polímero reforçado com fibrasPolímerosConcreto Autoadensável Reforçado com FibrasEstruturas mistasLajes mistasDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.Nos últimos anos, estruturas com fôrmas permanentes fabricadas com materiais compósitos têm ganhado destaque nos meios acadêmicos e na indústria da construção civil. Este destaque é devido à resistência à corrosão, alta capacidade de carga, baixa densidade, resistência à fadiga e facilidade de manuseio do material. No entanto, por se tratar de um novo método, existem desafios a serem superados e escassez de dados experimentais disponíveis por se tratar de um novo método. Neste trabalho foi proposto um sistema de lajes mistas inovador, constituído por uma fôrma permanente de Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV) e Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras de Aço (CARFA). A fôrma proposta possui uma seção transversal trapezoidal e dupla função na laje mista, sendo fôrma no estágio inicial, e armadura nas condições de uso. Por outro lado, o CARFA foi escolhido para substituir a armadura tradicional utilizada para combater os efeitos da retração, geralmente constituída por uma tela de aço soldada. A escolha pelo CARFA também se deve às suas propriedades inerentes, possibilitando ganhos de produtividade no processo construtivo, e à hipótese levantada de que o uso do concreto com fibras pode conferir um comportamento mais dúctil para o elemento estrutural, a ser verificada nos testes realizados. O trabalho foi realizado de acordo com as seguintes etapas: 1) revisão bibliográfica; 2) elaboração de um modelo analítico e pré-dimensionamento das lajes; 3) produção das fôrmas permanentes de PRFV; 4) caracterização dos PRFV; 5) produção das lajes mistas; 6) caracterização do CARFA; 7) realização dos ensaios de flexão à quatro pontos e 8) análise dos resultados. O modelo analítico foi inspirado nas normas ABNT NBR 8800, ACI 440.R e ACI 440.2R, desprezando a resistência à tração do concreto e a resistência à compressão do polímero. A produção das fôrmas dividiu-se entre a fabricação de placas retas e a fabricação das fôrmas trapezoidais, sendo realizadas por meio do método de infusão de resina com auxílio do vácuo. Posteriormente, foram caracterizadas pela etapa subsequente por meio do ensaio de tração direta. Após a caracterização dos PRFV foi realizada a produção das lajes mistas, aplicando-se um tratamento de areia na superfície da fôrma permanente de PRFV. A caracterização do concreto se sucedeu após o período de 28 dias e a determinação do comportamento da laje mista se deu por meio do ensaio de flexão à quatro pontos para um vão livre de 1800 mm. Ao total foram analisados dois tipos de lajes mistas, tendo como parâmetro principal a variação da espessura da fôrma permanente por meio da concentração de fibras unidirecionais utilizadas. O comportamento de flexão da laje mista revelou um modo predominante de falha por flexão, com deslocamentos significativos e comportamento pseudo-dúctil. As lajes demonstraram uma ação compósita eficaz, com comportamento linear até a carga de desprendimento inicial da fôrma, influenciada pela espessura. Lajes com fôrmas mais espessas apresentaram cargas de desprendimento e deslocamentos menores. O estudo demonstra que a laje mista proposta apresenta comportamento estrutural adequado e tem potencial para ser aplicado na indústria da construção civil.The structures with permanent formwork made of composite materials have gained prominence in the civil construction industry in recent years due to their resistance to corrosion, high load capacity, low density, fatigue resistance, and ease of handling. However, despite the growth of research in this field, being a new method, there are challenges to be overcome and a scarcity of available experimental data. In this work, an innovative system of composite slabs was proposed, consisting of a permanent formwork made of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) and Steel Fiber-Reinforced Self-Compacting Concrete (SFRSCC). The proposed component has a trapezoidal cross-section and serves a dual function in the composite slab, acting as formwork in the initial stage and reinforcement in service conditions. On the other hand, SFRSCC was chosen to replace the traditional reinforcement used to counteract the effects of shrinkage, usually consisting of welded steel mesh. The choice of SFRSCC is also due to its inherent properties, allowing for productivity gains in the construction process, and the hypothesis that the use of fiber-reinforced concrete may confer a more ductile behavior to the structural element, which will be verified in the tests carried out. The work was carried out according to the following steps: 1) literature review; 2) development of an analytical model and preliminary design of the slabs; 3) production of permanent GFRP formworks; 4) characterization of GFRP; 5) production of composite slabs; 6) characterization of SFRSCC; 7) four-point bending tests; and 8) analysis of the results. The analytical model was inspirated on NBR 8800, ACI 440.R, and ACI 440.2R, disregarding the tensile strength of the concrete and the compressive strength of the polymer. The production of formworks was divided between the manufacture of flat sheets and the manufacture of trapezoidal sheets, carried out using the vacuum infusion method. Subsequently, they were characterized through direct tensile tests. After the characterization of GFRP, the production of composite slabs was carried out, applying a sand treatment to the surface of the permanent GFRP formwork. The characterization of the concrete was carried out after a period of 28 days, and the behavior of the composite slab was determined through four-point bending tests for a clear span of 1800 mm. In total, two types of composite slabs were analyzed, with the main parameter being the variation in the thickness of the permanent formwork through the concentration of unidirectional fibers used. The flexural behavior of the composite slab revealed a predominant mode of failure by bending, with significant displacements and pseudo-ductile behavior. The slabs demonstrated effective composite action, with linear behavior up to the initial detachment load of the formwork, influenced by its thickness. Slabs with thicker sheets showed lower detachment loads and displacements. The study demonstrates that the proposed composite slab exhibits suitable structural behavior and has potential for application in the civil construction industry.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção CivilLameiras, Rodrigo de MeloSouza, Layane Silva2024-07-15T18:16:38Z2024-07-15T18:16:38Z2024-07-152023-07-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOUZA, Layane Silva. Comportamento à flexão de lajes mistas de concreto reforçado com fibras de aço e fôrma permanente de polímero reforçado com fibras. 2023. xxiv, 125 f., il. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48861A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-15T18:16:38Zoai:repositorio.unb.br:10482/48861Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-15T18:16:38Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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