Estudo do comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto com fibras sintéticas armadas com barras de polímero reforçado com fibras de vidro e basalto

Abstract

A compreensão do comportamento mecânico das barras de polímero reforçado com fibras, assim como o desempenho em elementos estruturais, é de fundamental importância para a confiabilidade e aplicação desse novo material no mercado nacional. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi analisar a substituição parcial e total da armadura de cisalhamento por macrofibra sintética, em vigas de concreto armado com barras longitudinais e estribos compostos pelos materiais polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP) e polímero reforçado com fibra de basalto (BFRP). Em uma primeira etapa do estudo, foi realizada a caracterização do comportamento mecânico das barras de GFRP e BFRP por meio do ensaio de resistência à tração e módulo de elasticidade. Posteriormente, para cada material, foram ensaiadas 2 vigas com armadura insuficiente ao cisalhamento (com e sem macrofibras) e 2 vigas sem armadura transversal (com e sem macrofibras). Para a realização do estudo, foi utilizada macrofibra de polipropileno, no teor de 1% em volume de concreto. Pôde-se observar que a substituição total dos estribos de GFRP e BFRP por macrofibras de polipropileno no teor de 1% em volume de concreto não foi suficiente para mudar o modo de ruptura frágil por cisalhamento. Porém, a adição de fibra de polipropileno em conjunto com os estribos, com espaçamento excessivo, proporcionou a mudança do modo de ruptura frágil por cisalhamento para ruptura pseudo-dúctil de flexão por esmagamento do concreto, indicando a eficiência das fibras em substituir parte dos estribos de FRP.

Understanding the mechanical behavior of fiber reinforced polymer bars, and its performance in structural elements is of fundamental importance for the reliability and use of this new material in the national market. The objective of this work is to assess the partial replacement of shear stirrups by adding synthetic macrofibers to the concrete mixture. The work focus on reinforced concrete beams with longitudinal bars and stirrups made of polymeric bars. Glass fiber reinforced polymer (GFRP) and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) are adressed. In a first stage of the study, the characterization of the mechanical behavior of the GFRP and BFRP bars was carried out by means of tensile strength and Young’s modulus. Subsequently, for each material, 2 beams with insufficient shear reinforcement (with and without fiber) and 2 beams without transverse reinforcement (with and without fiber) were tested. To carry out the study, polypropylene macrofiber was used, with a content of 1% by volume of concrete. From the results, it could be observed that the total replacement of GFRP and BFRP stirrups by polypropylene macrofibers at a content of 1% by volume of concrete was not enough to change the brittle failure mode by shear. However, the addition of polypropylene fiber with the stirrups, with excessive spacing, provided the change from the brittle failure mode by shear to pseudo-ductile flexural failure by crushing the concrete, indicating the efficiency of the fibers to replace part of the stirrups. of FRP.