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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34346| Título: | Análise da resistência ao cisalhamento de concreto reforçado com macro fibras de polietileno por meio do ensaio de push-off |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of the shear resistance of polyethylene macro fibers reinforced concrete through push-off test |
| Autor(es): | Silva, Isabela Ereno da |
| Orientador(es): | Savaris, Gustavo |
| Palavras-chave: | Produtos sintéticos Cisalhamento Concreto reforçado Fibras - Propriedades mecânicas Agregados (Materiais de construção) Synthetic products Shear (Mechanics) Reinforced concrete Fibers - Mechanical properties Aggregates (Building materials) |
| Data do documento: | 27-Mar-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SILVA, Isabela Ereno da. Análise da resistência ao cisalhamento de concreto reforçado com macro fibras de polietileno por meio do ensaio de push-off. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | Fibras são utilizadas como reforço estrutural em concretos, devido a possibilidade de transferência de tensões através das fissuras. Dentre suas principais finalidades pode-se citar melhoria de resistência à flexão, ao impacto e à fadiga, bem como melhoria na tenacidade e ductilidade das estruturas. Geralmente, no dimensionamento de estruturas de concreto reforçado com fibras, os valores de resistência ao cisalhamento são obtidos a partir da análise de flexão do elemento. Contudo, uma estrutura submetida a esforços puramente cortantes, tende a romper em locais de descontinuidade geométrica, sem que haja flexão. Dessa maneira, faz-se necessário um melhor entendimento sobre o comportamento de estruturas de concreto reforçado com fibras (CRF) sujeito a esforços cisalhantes. Para esta análise, um dos ensaios mais adotados é o push-off, no qual os corpos de prova são em formato de Z e suas principais vantagens são a redução das dimensões das amostras e a possibilidade de utilizar prensas mecânicas, o que proporciona maior viabilidade quanto à execução do ensaio e viabiliza estudos que demandem extensos grupos amostrais. A presente pesquisa visou estudar a resistência ao cisalhamento direto de concreto reforçado com macro fibras sintéticas, por meio do ensaio de push-off. O efeito da adição de macro fibras sintéticas à mistura do concreto foi avaliado por meio da trabalhabilidade em estado fresco, da resistência à compressão e da resistência a tração na flexão. Foi avaliada a possibilidade de utilizar equações da literatura e de prescrições normativas para estimar resistência ao cisalhamento do CRF e a possibilidade de substituição da armadura mínima de cisalhamento por macro fibras. Os volumes de fibra adicionados ao concreto foram de 0 kg/m3, 4,85 kg/m3 e 14,55 kg/m3. Realizou-se ensaios de resistência a compressão, de resistência à tração na flexão e de cisalhamento direto (push-off). Notou-se que as fibras reduziram consideravelmente a trabalhabilidade do concreto. A adição de 0,5% e 1,5% de fibras reduziu a resistência à compressão em 19,62% e 29,58%, respectivamente. Com relação à resistência à tração na flexão, a adição de fibras não influenciou na resistência do material. Apesar da adição de fibras não ter se mostrado positiva quanto à resistência do material, sua influência chamou atenção para as propriedades pós-fissuração do elemento. Os resultados apontaram que, quanto maior o volume de fibras utilizada, maior a resistência residual da matriz, mesmo após o elemento já fissurado, o que confirma a influência das fibras na redução da fragilidade do concreto. Ao avaliar a resistência ao cisalhamento, a adição de 0,5% e 1,5% de fibras acarretou redução de 19,89% e 23,41%, respectivamente. Porém, ao avaliar as resistências normalizadas, percebe-se que não há diferença estatística entre os valores, além de a redução da resistência ser de apenas 11%, para ambas as adições. Por fim, as equações preditivas se mostraram conservadoras para a mistura de referência e possivelmente aplicáveis às misturas com fibras. |
| Abstract: | Fibers are employed as structural reinforcement in concrete, due to their ability to transfer stress through cracks. Flexural, impact, fatigue resistance, and toughness and ductility improvement are examples of fiber influence on concrete mixtures. For fiberreinforced concrete designs, designers usually adopt shear strength values obtained through bending test results. However, a structure subjected to pure shear forces tends to fail at geometric discontinuity locations without flexural behavior. Therefore, a better understanding of fiber-reinforced concrete behavior under shear forces is necessary. For such analysis, one of the commonly adopted tests is the push-off test, in which specimens are in Z-shaped form. Its main advantages include the reduction of sample dimensions and the possibility of using mechanical presses, providing greater accessibility for test execution, and enabling studies with extensive sample groups. This research studied the direct shear strength of synthetic macro fiber-reinforced concrete, through push-off tests. The effect of fiber addition to the concrete mix was evaluated through workability, compressive strength, and flexural tensile strength. Behavior between mixtures with and without fibers, as well as the addition of different fiber proportions to the mixture, was compared. The possibility of minimum shear reinforcement replacement by synthetic macro fiber and the possibility of using literature and standard equations to estimate the shear strength of fiber-reinforced concrete (FRC) were also investigated. The research comprised mixtures with fiber addition of 0 kg/m3, 4.85 kg/m3, and 14.55 kg/m3. Compressive strength, toughness, and direct-shear tests (push-off) were conducted. It was observed that the fibers significantly reduced the workability of concrete. The addition of 0.5% and 1.5% fibers reduced the compressive strength by 19.62% and 29.58%, respectively. Fiber addition did not influence significatively the tensile strength in flexion. Despite the negative impact on material strength, fiber addition drew attention to the post-cracking behavior of the element. Results indicated that the higher the fiber content used, the greater was matrix`s residual strength, even after the element had already cracked, confirming the influence of fibers in reducing concrete’s brittleness. When evaluating shear strength, the addition of 0.5% and 1.5% of fibers resulted in a reduction of 19.89% and 23.41%, respectively. However, for the normalized resistances, there is no statistical difference between the values, in addition to the resistance reduction of 11%, for both fiber volumes. Predictive equations proved to be conservative for the reference mix and possibly applicable to fiber-reinforced mixes. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34346 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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