Influência da adição de fibras no comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto de alta resistência

dc.contributor.advisor-co1Almeida, Ricardo Laguardia Justen de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7352278288074474
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4251-1146
dc.contributor.advisor1Parsekian, Guilherme Aris
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7798651726059215
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5939-2032
dc.contributor.authorVaz, Viviane Visnardi
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4189810592993079
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-7840-0221
dc.contributor.refereeLima, Paulo Roberto Lopes
dc.contributor.refereeResende, Thomás Lima de
dc.contributor.refereeButtignol, Thomaz Eduardo Teixeira
dc.contributor.refereeAlmeida Filho , Fernando Menezes de
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/5331705076186659
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2304352538634880
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1706480855758549
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0447825383222965
dc.date.accessioned2026-02-27T12:19:46Z
dc.date.issued2026-01-27
dc.description.abstractThe understanding of shear behavior in reinforced concrete beams is a relevant topic in structural engineering, especially with the introduction of fibers into the cementitious matrix, which increases the complexity of the resisting mechanisms but provides gains in ductility, residual strength, and crack control. Research has focused on conventional-strength concretes, leaving gaps regarding the performance of high-strength concretes (C55–C90) with diverse types and dosages of fibers and their behavior in beams without transverse reinforcement. This study investigated the contribution of fibers to the shear resistance of high-strength fiber-reinforced concrete (HSFRC) beams without stirrups and conducted a critical assessment of the applicability of the design equations of ABNT NBR 16935 (2021) for estimating the shear capacity of these beams, which are currently not addressed by the standard. The results were compared with recent international guidelines from Eurocode 2 (2023) (EC2) and the fib Model Code 2020 (2024) (MC2020). The experimental program included the mechanical characterization of C55, C70, and C90 concrete reinforced with steel fibers and macro-synthetic fibers (0.5% and 1.0%), comprising compressive strength, elastic modulus, residual flexural tensile strength, and direct shear strength tests using the JSCE-SF6 and push-off methods. HSFRC beams without transverse reinforcement were evaluated to evaluate the influence of concrete strength, fiber type, and fiber dosage on shear behavior. Digital image correlation (DIC) was employed in selected tests to analyze the cracking process. The results showed that fiber addition increased the cracking load, controlled crack opening, and enhanced shear resistance, particularly in the case of steel fibers. The direct shear test methods exhibited significant variability in their results, indicating the need for standardization. The analysis revealed that ABNT NBR 16935 (2021) tends to overestimate the shear capacity of HSFRC beams, whereas the EC2 and MC2020 formulations proved to be more conservative. A calibration of the EC2 equations was proposed, resulting in improved agreement with the experimental results and reduced dispersion. These findings provide a relevant contribution to Brazilian standardization, aligned with experimental evidence and international trends, enabling the safe and economical use of fiber-reinforced concrete in structural elements.
dc.description.resumoA compreensão do cisalhamento em vigas de concreto armado é um tema relevante da engenharia estrutural, especialmente com a introdução de fibras na matriz cimentícia, que aumenta a complexidade dos mecanismos resistentes, mas proporciona ganhos em ductilidade, resistência residual e controle da fissuração. As pesquisas concentram-se majoritariamente em concretos de resistência convencional, deixando lacunas quanto ao desempenho de concretos de alta resistência (C55–C90) com diferentes tipos e teores de fibras e seu comportamento em vigas sem estribos. Este trabalho investigou a contribuição das fibras na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto de alta resistência reforçado com fibras (CARRF) sem armadura transversal, bem como realizou uma avaliação crítica da aplicação das equações da ABNT NBR 16935 (2021) para a estimativa da capacidade resistente dessas vigas, atualmente não contempladas pela referida norma. Os resultados foram comparados com diretrizes recentes do Eurocode 2 (2023) (EC2) e do fib Model Code 2020 (2024) (MC2020). O programa experimental contemplou a caracterização mecânica de concretos C55, C70 e C90 com fibras de aço e macrofibras poliméricas (0,5% e 1,0%), incluindo ensaios de resistência à compressão, módulo de elasticidade, resistências residuais à tração na flexão e resistência ao cisalhamento direto pelos métodos JSCE-SF6 e tipo Push-off. Vigas sem armadura transversal de CARRF foram ensaiadas para avaliar a influência da resistência do concreto, do tipo e do teor de fibras no comportamento ao cisalhamento. Empregou-se a correlação de imagem digital (CID) para análise do processo de fissuração em alguns ensaios. Os resultados mostraram que a adição de fibras aumentou a carga de fissuração, controlou a abertura das fissuras e elevou a capacidade resistente ao cisalhamento, sobretudo no caso das fibras de aço. Os métodos de ensaio de cisalhamento direto apresentam variações significativas em seus resultados, indicando a necessidade de padronização. A análise revelou que a ABNT NBR 16935 (2021) tende a superestimar a capacidade resistente ao cisalhamento das vigas de CARRF, enquanto as formulações do EC2 e do MC2020 mostraram-se mais conservadoras. Foi proposta uma calibração das equações do EC2, com resultado mais ajustado aos resultados experimentais e de menor dispersão. O resultado permitiu uma contribuição relevante para a normalização brasileira, alinhada às evidências experimentais e às tendências internacionais, permitindo o uso seguro e econômico do CRF em elementos estruturais.
dc.identifier.citationVAZ, Viviane Visnardi. Influência da adição de fibras no comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto de alta resistência. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23691.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23691
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1002/suco.70370
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectcisalhamento
dc.subjectconcreto de alta resistência reforçado com fibras (CARRF)
dc.subjectviga sem armadura transversal
dc.subjectfibras de aço
dc.subjectmacrofibras poliméricas
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleInfluência da adição de fibras no comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto de alta resistência
dc.title.alternativeInfluence of fiber addition on the shear behavior of high-strength concrete beams
dc.typeTese

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