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GAVA, Giovanna. Análise teórica-experimental do comportamento à flexão de vigas de concreto reforçado com fibras de aço. 311pDissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006.
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Resumo

Este trabalho teve como objetivo principal estudar, teórica e experimentalmente, o comportamento após a fissuração de vigas de concreto reforçado com fibras de aço submetidas à flexão. Foi verificada a validade de um modelo teórico-experimental desenvolvido por Prudêncio Jr. et al. (2006), que é baseado em ensaios de flexão de vigas para a obtenção de parâmetros relacionados à contribuição das fibras de aço nos esforços de tração. Foram realizados diversos estudos preliminares à validação do modelo. Inicialmente, foram desenvolvidos os procedimentos de ensaio para monitorar as cargas, os deslocamentos, as deformações e a abertura de fissuras durante o ensaio de flexão de vigas de concreto reforçado com fibras de aço. Em seguida, foi investigada a influência da presença e do posicionamento de entalhes para induzir a fissuração em local pré-determinado nos resultados dos ensaios de flexão de vigas, sendo proposta uma nova configuração de viga com entalhes laterais que apresenta resultados semelhantes aos encontrados nas vigas sem entalhes. Posteriormente, foi verificada a viabilidade técnica do emprego de transdutores de deslocamento e do processo de análise de imagens fotográficas para o monitoramento da abertura de fissuras. Comparou-se os resultados dos ensaios de flexão de vigas conduzidos de acordo com a ASTM C 1018 : 1994b e a ASTM C 1399 : 2002, no qual observou-se que o método da ASTM C 1399 : 2002 não é capaz de minimizar os efeitos da instabilidade pós-pico nos resultados dos ensaios de flexão de vigas com baixo teor de fibra. Estudou-se, também, a variabilidade dos resultados do ensaio de flexão de vigas de concreto reforçado com fibras de aço, concluindo-se que a variabilidade não está relacionada somente com a distribuição aleatória das fibras, mas também com o posicionamento, inclinação e comprimento embebido das fibras na seção fissurada. Definidos o tipo e número de vigas e a forma de condução e monitoramento do ensaio de flexão partiu-se para a validação do modelo de Prudêncio Jr. et al. (2006). O modelo foi validado com base em resultados de ensaio de flexão de vigas de concreto reforçado com três diferentes tipos de fibras empregadas em quatro teores distintos. Ao final deste trabalho são apresentadas considerações sobre os procedimentos de ensaio, forma de monitoramento das cargas, deslocamentos, posição de linha neutra e aberturas de fissuras, tipo de viga empregada e variabilidade do ensaio de flexão de vigas.

Abstract

This work aimed to study, theoretical and experimentally, the steel fiber reinforced concrete post cracking behavior. It was validated an analytical and experimental model to estimate the steel fiber reinforced concrete post cracking behavior developed by Prudêncio Jr. et al. (2006), which is based on the flexural beam test to obtain the parameters related to the tensile forces resisted by fibers. Some tests procedures were developed to evaluate the forces, displacements, strains, and crack opening during flexural tests on steel fiber reinforced concrete beams. It was investigated the influence of notches in the beam, with different locations, in the flexural beam test results. It was also proposed a new test configuration with notched beams that presented similar results to that unnotched ones. It was verified the technical viability of displacement transducer and digital image processing in the crack mouth opening measurement. It was also compared the data obtained from ASTM C 1399 : 2002 test procedure with those from ASTM C 1018 : 1994b. It was observed that the ASTM C 1399 : 2002 test procedures are not able to minimize the effect of post peak instability. It was studied the variability of the flexural test results on steel fiber reinforced concrete beams, and it was noticed that this variability is not only related to the distribution of fibers but also to the orientation, position, inclination and embedded length in the failure plane of concrete beam. After that, it was defined the configuration, number of beams, and tests procedures to be used during the validation of the analytical model. The model developed by Prudêncio Jr. et al. (2006) was validated with experimental test results of fiber reinforced concrete beams with four fiber types and three fiber contents. This model was able to predict the steel fiber reinforced concrete post cracking behavior, under flexural loads. Finally, it is discussed the tests procedures; forces, displacements, strains, neutral axis position and crack mouth opening measurement; beam test configuration and the variability of the flexural beam test results.
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