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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36247| Título: | Contribuição sobre o comportamento do concreto de altíssimo desempenho reforçado por fibras hibridizadas (HyUHPFRC) |
| Título(s) alternativo(s): | Contribution on the behavior of hybrid fiber-reinforced ultra-high-performance concrete (HyUHPFRC) |
| Autor(es): | Silveira, Guilherme Santos da |
| Orientador(es): | Gidrão, Gustavo de Miranda Saleme |
| Palavras-chave: | Hibridização Concreto de alta resistência Agregados (Materiais de construção) Fibras Hybridization High strength concrete Aggregates (Building materials) Fibers |
| Data do documento: | 27-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | SILVEIRA, Guilherme Santos da. Contribuição sobre o comportamento do concreto de altíssimo desempenho reforçado por fibras hibridizadas (HyUHPFRC). 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | O concreto de altíssimo desempenho reforçado por fibras (UHPFRC) tem se destacado em aplicações estruturais críticas devido às suas propriedades mecânicas superiores. A hibridização com fibras metálicas e de polivinil álcool (PVA) no UHPFRC (HyUHPFRC) busca otimizar essas propriedades, explorando os efeitos sinérgicos dos micromecanismos de resistência. Esses efeitos influenciam nos comportamentos dos compósitos, dessa maneira, este trabalho apresenta uma contribuição da compreensão e análise micromecânica das fibras hibridas incoporando estes fenômenos no comportamento à tração do compósitos, explorando suas influências nas propriedades mecânicas e função da emissão de dióxido de carbono (CO2). Este estudo avança na compreensão da análise micromecânica das fibras híbridas, incorporando fenômenos como o Pulley-friction effect e o Cook-Gordon effect, investigados experimentalmente por microscopia e numericamente pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). Adicionalmente, foi conduzida uma análise de fraturamento combinada aos micromecanismos, permitindo ajustar a tensão de aderência das fibras de PVA. A hibridização melhorou significativamente as propriedades mecânicas do HyUHPFRC, com ganhos de 50% na tensão de tração, 8% na compressão e 87% na flexão em comparação ao UHPFRC convencional. O material apresentou um comportamento gradativo de strain-hardening, com energia de fratura 10 vezes superior e pseudo strain-hardening 30% maior. A substituição parcial de fibras metálicas por PVA reduziu as emissões de CO2 em 30%, mas impactou a trabalhabilidade devido às características higroscópicas das fibras de PVA. A nova lei constitutiva acoplada ao fraturamento proposta garantiu uma melhor previsão do comportamento híbrido, ajustando o comportamento pós-pico das amostras. Dessa forma, o trabalho contribui para avanços em engenharia de estruturas e materiais, oferecendo uma abordagem sustentável e robusta para modelagem de compósitos híbridos. |
| Abstract: | Ultra-high-performance fiber-reinforced Concrete (UHPFRC) has gained prominence in critical structural applications due to its superior mechanical properties. The hybridization of UHPFRC with steel and polyvinyl alcohol (PVA) fibers (HyUHPFRC) aims to optimize these properties by leveraging the synergistic effects of micromechanical resistance mechanisms. These mechanisms significantly influence the composite’s behavior. Therefore, this work contributes to the understanding and micromechanical analysis of hybrid fibers, incorporating phenomena such as the Pulley-friction effect and the Cook-Gordon effect into the tensile behavior of the composite while exploring their influence on mechanical properties and carbon dioxide (CO2) emissions. This study advances the micromechanical analysis of hybrid fibers, combining experimental investigations through microscopy and numerical simulations using the Finite Element Method (FEM). Additionally, a fracture analysis was conducted in conjunction with micromechanical studies, enabling the adjustment of the bond stress of PVA fibers. Hybridization significantly improved the mechanical properties of HyUHPFRC, achieving a 50% increase in tensile strength, an 8% increase in compressive strength, and an 87% increase in flexural strength compared to conventional UHPFRC. The material exhibited a gradual strain-hardening behavior, with fracture energy 10 times higher and pseudo-strain-hardening 30% greater. The partial replacement of steel fibers with PVA reduced CO2 emissions by 30% but impacted workability due to the hygroscopic characteristics of PVA fibers. The proposed constitutive law coupled with fracture analysis ensured better prediction of hybrid behavior, accurately adjusting the post-peak response of the samples. Thus, this work contributes to structural and materials engineering advancements, offering a sustainable and robust approach to modeling hybrid composites. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36247 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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