Resistência ao Cisalhamento de Vigas de Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras Híbridas

Resistência ao Cisalhamento de Vigas de Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras Híbridas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0375.2023.v44.48549

Palavras-chave:

concreto autoadensável, cisalhamento, fibras sintéticas, estruturas de concreto, vigas

Resumo

O concreto audoadensável possui vantagens construtivas em relação ao concreto convencional, tais como a redução da mão de obra e do tempo de construção, devido principalmente à sua fluidez no estado fresco. Porém, no estado endurecido mantém o baixo desempenho quando tracionado, podendo as fibras serem adicionadas à mistura, mantendo uma parcela da resistência após a fissuração. Usualmente as fibras de aço são adicionadas ao concreto, porém as fibras sintéticas vêm sendo empregadas devido ao seu menor custo e natureza não corrosiva, apresentando resistência à tração inferior. Desta forma, combinando os dois tipos de fibras busca-se aproveitar os benefícios de cada material, e este trabalho apresenta os resultados de um programa experimental para avaliar o efeito da hibridização das fibras metálicas e sintéticas, na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto autoadensável sem estribos. Os resultados demonstram que tanto fibras de aço quanto as híbridas resultam em maior resistência ao cisalhamento em relação ao concreto de referência sem fibras antes da formação da fissura de cisalhamento, entretanto as maiores vantagens são atribuídas à uma resistência residual pós-fissuração. Os resultados experimentais foram comparados com estimativas calculadas empregando equações publicadas na literatura, demonstrando a viabilidade de utilização de algumas equações existentes para concretos com adição de fibras híbridas.

Biografia do Autor

Isabela Ereno da Silva, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UFTPR/Curitiba

Estudante de pós-graduação. Universidade Tecnológica Federal – Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil

Isabela de Gois Laufer, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UFTPR/Toledo

Licenciatura. Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal - Paraná, Toledo. Paraná, Brasil

Gustavo Savaris, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UFTPR/Toledo

Professor Adjunto da Universidade Tecnológica Federal - Paraná, Toledo. Paraná, Brasil

Rodnny Jesus Mendoza-Fakhye, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UFTPR/Toledo

Professor Adjunto da Universidade Tecnológica Federal - Paraná, Toledo. Paraná, Brasil

Carlos Eduardo Tino Balestra, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UFTPR/Toledo

Professor Adjunto da Universidade Tecnológica Federal - Paraná, Toledo. Paraná, Brasil

Ana Claudia Bergmann, Universidade de Ottawa - Canadá

Professora Assistente, Universidade de Ottawa, Ottawa, Canadá.

Referências

American Concrete Institute. (2014). Committee 318: Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary (ACI 318R-14). American Concrete Institute.

American Society for Testing and Materials. (2014). ASTM Standard C469/C469M-14 Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression. ASTM International.

Ashour, S. A., Hasanain, G. S., &Wafa, F. F. (1992). Shear Behavior of High-Strength Fiber Reinforced Concrete Beams. ACI Structural Journal, 89, 176–184. DOI: https://doi.org/10.14359/2946

Blunt, J., Jen, G., & Ostertag, C. P. (2015). Enhancing corrosion resistance of reinforced concrete structures with hybrid fiber reinforced concrete. Corrosion Science, 92, 182–191. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.12.003

Brown, M. C., Ozyildirim, H. C., & Duke, W. L. (2010). Investigation of Steel and Polymer Fiber Reinforced Self-Consolidating Concrete. In C. M. Aldea & L. Ferrara (Eds.), Sp 274: Fiber reinforced self-consolidating concrete: Research and applications (Chap. 6). American Concrete Institute.

Dev, A., & Sabeena, M. V. (2018). Mechanical Properties of Hybrid Fiber Reinforced Concrete. International Research Journal of Engineering and Technology, 5(4), 2164–2168.

European Committee for Standardization. (2004). EN 1992-1-1: Eurocode 2: Design of Concrete Structures: Part 1-1—General Rules and Rules for Buildings. European Committee for Standarization.

European Federation for Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems. (2005). The European Guidelines for Self-Compacting Concrete Specification, Production and Use. www.efnarc.org

Fehling, E., Schmidt, M., Walraven, J., Leutbecher, T., & Fröhlich, S. (2014). Ultra-High Performance Concrete UHPC: Fundamentals, Design, Examples. Wilhelm Ernst & Sohn. DOI: https://doi.org/10.1002/9783433604076

Ferrara, L., Dozio, D., & Di Prisco, M. (2007). On the connections between fresh state behavior, fiber dispersion and toughness properties of steel fiber reinforced concrete. In H. W. Reinhardt, & A. E. Naaman (Eds.), Fifth International RILEM Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cement Composites (HPFRCC5) (pp. 249–258). Rilem.

Hossain, K. M. A., Lachemi, M., Sammour, M., & Sonebi, M. (2013). Strength and fracture energy characteristics of self-consolidating concrete incorporating polyvinyl alcohol, steel and hybrid fibres. Construction and Building Materials, 45, 20–29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.03.054

Imam, M., Vandewalle, L., Mortelmans, F., & van Gemert, D. (1997). Shear domain of fiber-reinforced high-strength concrete beams. Engineering Structures, 19(9), 738–747. DOI: https://doi.org/10.1016/S0141-0296(96)00150-2

Jen, G., Trono, W., & Ostertag, C. P. (2016). Self-consolidating hybrid fiber reinforced concrete: Development, properties and composite behavior. Construction and Building Materials, 104, 63–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.062

Khuntia, M., Stojakinovic, B., & Goel, S. (1999). Shear Strength of Normal and High-Strength Fiber Reinforced Concrete Beams without Stirrups. ACI Structural Journal, 96, 282–289. DOI: https://doi.org/10.14359/620

Kobayashi, K., & Cho, R. (1982). Flexural characteristics of steel fiber and polyethylene fiber hybrid-reinforced concrete. Composites, 13, 164–168. DOI: https://doi.org/10.1016/0010-4361(82)90054-4

Kwak, Y., Eberhard, M. O., Kim, W., & Kim, J. (2002). Shear Strength of Steel Fiber Reinforced Concrete Beams without Stirrups. ACI Structural Journal, 99, 530–538. DOI: https://doi.org/10.14359/12122

Lantsoght, E. O. L. (2019). Database of shear experiments on steel fiber reinforced concrete beams without stirrups. Materials, 16(6), 917. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12060917

Laufer, I. d. G., & Savaris, G. (2021). Shear strength of steel fiber self-compacting concrete beams. Semina: Ciências Exatas E Tecnológicas, 42(1), 45–62. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0375.2021v42n1p45

MM Fibers. (2023). Fibers for concrete. https://mmfibras.com.br/

Narayanan, R., & Darwish, I. Y. S. (1987). Use of Steel Fibers as Shear Reinforcement. ACI Structural Journal, 84(3), 216–227. DOI: https://doi.org/10.14359/2654

Okamura, H., & Ouchi, M. (2003). Self-Compacting Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology, 1(1), 5–15. DOI: https://doi.org/10.3151/jact.1.5

Pauw, P., Taerwe, L., Van den Buverie, N., & Moerman, W. (2008). Steel fibre concrete as an alternative for traditional shear reinforcement in pretensioned concrete beams. In R. Gettu (Ed.), BEFIB 2008 Proceedings (pp. 887–898). RILEM Publications. DOI: https://doi.org/10.1201/9781439828434.ch12

Rambo, D. A. S., Silva, F. D. A., & Toledo Filho, R. D. (2014). Effect of steel fiber hybridization on the fracture behavior of self-consolidating concretes. Cement and Concrete Composites, 54, 100–109. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.02.004

Rando, J., A. M., Guerra, L., & Morales, G. (2019). Interference from the addition of polypropylene fibers and thin basalt on mechanical strength of micro concrete. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, 40(1), 55–62. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0375.2019v40n1p55

Salvador, R. P., & Figueiredo, A. D. (2013). Análise comparativa de comportamento mecânico de concreto reforçado com macrofibra polimérica e com fibra de aço. Matéria, 18, 1273–1285. DOI: https://doi.org/10.1590/S1517-70762013000200003

Sharma, A. K. (1986). Shear strength of steel fiber reinforced concrete beams. ACI Journal, Proceedings, 83, 624–628. DOI: https://doi.org/10.14359/10559

Singh, B., & Jain, K. (2014). Appraisal of Steel Fibers as Minimum Shear Reinforcement in Concrete Beams. ACI Structural Journal, 111(5), 1191–1202. DOI: https://doi.org/10.14359/51686969

Singh, H. (2017). Steel Fiber Reinforced Concrete. Springer Singapore. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-2507-5

Souza, D. A., Melo, A. H. V., DIAS, G. S., Vasconcelos, C. V. S. A., & Barboza, A. S. R. (2018). Avaliação do comportamento no pós fissuração de concreto com reforço híbrido de fibras. In Instituto Brasileiro do Concreto, 60º Congresso Brasileiro do Concreto [Anais]. 60º Congresso Brasileiro do Concreto, Foz do Iguaçu, Brasil.

Susetyo, J., Gauvreau, P., & Vecchio, F. J. (2011). Effectiveness of Steel Fiber as Minimum Shear Reinforcement. ACI Structural Journal, 108(4). DOI: https://doi.org/10.14359/51682990

Tabatabaeian, M., Khaloo, A., Joshaghani, A., & Hajibandeh, E. (2017). Experimental investigation on effects of hybrid fibers on rheological, mechanical, and durability properties of high-strength SCC. Construction and Building Materials, 147, 497–509. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.181

Torres, J. A., & Lantsoght, E. O. L. (2019). Influence of Fiber Content on Shear Capacity of Steel Fiber-Reinforced Concrete Beams. Fibers, 7(12), 102. DOI: https://doi.org/10.3390/fib7120102

Yazdanbakhsh, A., Altoubat, S., & Rieder, K. A. (2015). Analytical study on shear strength of macro synthetic fiber reinforced concrete beams. Engineering Structures, 100, 622–632. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.06.034

Zhang, C., Han, S., & Hua, Y. (2018). Flexural performance of reinforced self-consolidating concrete beams containing hybrid fibers. Construction and Building Materials, 174, 11–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.075

Publicado

2023-12-18

Como Citar

Silva, I. E. da, Laufer, I. de G., Savaris, G., Mendoza-Fakhye, R. J., Balestra, C. E. T., & Bergmann, A. C. (2023). Resistência ao Cisalhamento de Vigas de Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras Híbridas. Semina: Ciências Exatas E Tecnológicas, 44, e48549. https://doi.org/10.5433/1679-0375.2023.v44.48549

Edição

Seção

Engenharias

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