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Título: Análise experimental do comportamento estrutural em protótipos de lajes lisas em concreto armado submetidas à punção
Título(s) alternativo(s): Experimental analysis of structural behavior in prototypes of reinforced concrete flat slabs submitted to punching shear
Autor(es): Cruz, Mharessa da Rosa Machado
Orientador(es): Abdalla Filho, João Elias
Palavras-chave: Lajes de concreto
Cisalhamento
Concreto Armado
Análise estrutural (Engenharia)
Falhas estruturais
Fibras de metal
Concrete slabs
Shear (Mechanics)
Reinforced concrete
Structural analysis (Engineering)
Structural failures
Metal fibers
Data do documento: 26-Abr-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: CRUZ, Mharessa da Rosa Machado. Análise experimental do comportamento estrutural em protótipos de lajes lisas em concreto armado submetidas à punção. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: O dimensionamento de lajes lisas de concreto armado apresenta a punção como ponto crítico, dado que as tensões de cisalhamento se concentram em torno dos pilares, podendo ocorrer assim a ruptura das lajes. Atualmente, apesar das diversas pesquisas na área, ainda não há um método definitivo que solucione esse problema. As normas recomendam o uso de armaduras como estribos verticais ou conectores (studs), para combater à punção, com preferência pelos últimos. No entanto, pode haver falha por punção fora da zona reforçada por cisalhamento quando a armadura de punção não se estende adequadamente dentro da laje. Para mitigar essa deficiência, pode-se utilizar fibras na composição do concreto pois, elas ajudam a controlar as larguras das trincas, transformando a ruptura frágil em dúctil. Este estudo experimental investigou o comportamento estrutural de lajes lisas de concreto armado durante ensaios de punção. Seis lajes quadradas de 1200 x 1200 mm com 100 mm de espessura, foram testadas até a ruptura, com diferentes teores de fibras de aço (0%, 0,50% e 0,75%) e armaduras de cisalhamento tipo studs. O objetivo foi analisar não apenas a resistência das lajes, mas também o padrão de fissuração e o deslocamento vertical durante o ensaio. Os resultados indicaram que a adição de fibras de aço aumentou a carga última das lajes em comparação com as lajes de referência, sendo que um teor de fibra de 0,50% apresentou o melhor desempenho. Por outro lado, a utilização de armaduras de cisalhamento resultou em uma redução na resistência última das lajes, exceto no caso das lajes com 0,75% de fibras. A introdução da armadura de cisalhamento causou deslocamentos verticais com um aumento abrupto na laje sem fibras, ao passo que proporcionou deslocamentos mais uniformes nas lajes contendo 0,50% e 0,75% de fibras de aço.
Abstract: The design of reinforced concrete flat slabs presents punching shear as a critical point, given that shear stresses concentrate around the columns, potentially leading to slab rupture. Currently, despite numerous research efforts in the field, there is still no definitive method to solve this problem. Standards recommend the use of reinforcements such as vertical stirrups or connectors (studs) to resist punching shear, with a preference for the latter. However, punching failure can occur outside the shear reinforcement zone when punching reinforcement does not adequately extend into the slab. To mitigate this deficiency, fibers can be used in the concrete composition as they help control crack widths, transforming brittle failure into ductile failure. This experimental study investigated the structural behavior of reinforced concrete flat slabs during punching shear tests. Six square slabs measuring 1200 x 1200 mm with 100 mm thickness were tested to failure, with different percentages of steel fibers (0%, 0.50%, and 0.75%) and stud-type shear reinforcements. The objective was to analyze not only the strength of the slabs but also the crack pattern and vertical displacement during the test. The results indicated that the addition of steel fibers increased the ultimate load of the slabs compared to the reference slabs, with a fiber content of 0.50% showing the best performance. On the other hand, the use of shear reinforcements resulted in a reduction in the ultimate strength of the slabs, except in the case of slabs with 0.75% fibers. The introduction of shear reinforcement caused vertical displacements to abruptly increase in the slab without fibers, while providing more uniform displacements in the slabs containing 0.50% and 0.75% steel fibers.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34611
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