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dc.contributor.authorAlmeida, Ricardo Laguardia Justen de
dc.date.accessioned2023-12-11T17:24:57Z
dc.date.available2023-12-11T17:24:57Z
dc.date.issued2023-11-30
dc.identifier.citationALMEIDA, Ricardo Laguardia Justen de. Comportamento mecânico do concreto de alta resistência reforçado com fibras. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19007.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19007
dc.description.abstractThe addition of fibers to concrete provides ductility and their contribution to high-strength concrete may be even more relevant due to the high brittleness of the material. Nevertheless, research in the literature investigating the mechanical behavior of high- strength fiber-reinforced concrete (HSFRC) is limited and mostly involves concrete reinforced with steel fibers. This research investigated the mechanical behavior of high-strength fiber-reinforced concrete (HSFRC) through an extensive experimental program with six different types of fiber divided into three categories according to the material of the fiber: hooked-end steel fiber, crimped steel fiber, chopped glass fiber, pultruded glass fiber, monofilament polymeric fiber and twisted polymeric fiber. Each one of these fibers was studied at three different volume fractions (Vf) (0.50%, 0.75% and 1.00%), making a total of 29 different mixes in the experimental program. The parameters analyzed were the type and fiber content and the compressive strength of the concrete (60 and 90 MPa). The mechanical behavior was investigated through compressive displacement-controlled tests to obtain the complete stress-strain curve and three-point bending tests in notched beams to determine the residual strengths. The test results showed that the addition of fibers can affect the mechanical properties of concrete, such as compressive strength, elastic modulus and peak strain, depending on the type and fiber content. Toughness, on the other hand, is clearly influenced by the fiber addition and content. In general, the greater the fiber content, the greater the toughness and residual strength in bending regardless of the fiber type. Steel fibers provided the highest toughness and residual strengths in compression, followed by glass fibers and polymeric fibers. Constitutive models in compression were proposed for each type of fiber and showed good agreement with the experimental results and can be used to estimate the ductility and toughness of the HSFRC. In bending, the limit of proportionality is slightly influenced by the fiber content and hooked-end steel fibers also provided the highest residual strengths, followed by pultruded glass fibers and crimped steel fibers, polymeric fibers and chopped glass fibers. Furthermore, the requirements of technical standards for using fibers in structural applications were discussed and must be reviewed for high-strength fiber-reinforced concrete. The experimental results of the bending tests were used in finite element modelling (FEM) to obtain the constitutive model in tension by inverse analysis. The results obtained with the numerical model showed good agreement with the experimental results in terms of toughness and proved to be a useful tool for numerical simulations of fiber- reinforced concrete. From the validation of the numerical model, multilinear constitutive models were proposed and can be used for design purposes. The analyzes carried out also demonstrated that the simplified models of the technical standard can overestimate (in the case of the linear model) or underestimate (in the case of the rigid-plastic model) the toughness of HSFRC and do not represent the post-cracking behavior of high-strength concrete reinforced with glass and polymeric fibers.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectConcreto reforçado com fibraspor
dc.subjectModelo constitutivopor
dc.subjectResistência residualpor
dc.subjectConcreto de alta resistênciapor
dc.subjectFiber-reinforced concreteeng
dc.subjectConstitutive modeleng
dc.subjectResidual strengtheng
dc.subjectHigh-strength concreteeng
dc.titleComportamento mecânico do concreto de alta resistência reforçado com fibraspor
dc.title.alternativeMechanical behavior of high-strength fiber-reinforced concreteeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Parsekian, Guilherme Aris
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7798651726059215por
dc.contributor.advisor-co1Carnio, Marco Antonio
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9718956606062025por
dc.description.resumoA adição de fibras ao concreto proporciona ductilidade e sua contribuição ao concreto de alta resistência pode ser ainda mais relevante devido à elevada fragilidade do material. Apesar disso, as pesquisas na literatura que investigam o comportamento mecânico do concreto de alta resistência reforçado com fibras (CARRF) são limitadas e envolvem majoritariamente concretos reforçados com fibras de aço. Nesse contexto, esta pesquisa investigou o comportamento mecânico do CARRF por meio de um extenso programa experimental contemplando seis tipos diferentes de fibra, divididos em três categorias conforme o material da fibra: fibra de aço com gancho, fibra de aço corrugada, fibra de vidro filamentada, fibra de vidro pultrudada, fibra polimérica monofilada e fibra polimérica torcida. Cada uma dessas fibras foi estudada em três frações volumétricas (Vf) diferentes (0,50%, 0,75% e 1,00%), formando 29 diferentes traços no programa experimental. Os parâmetros analisados foram o tipo e o teor de fibra e a resistência à compressão do concreto (60 e 90 MPa). O comportamento mecânico foi investigado por meio de ensaios de compressão por controle de deslocamento para a obtenção da curva tensão-deformação completa, enquanto ensaios de flexão em três pontos foram realizados para a determinação das resistências residuais em conformidade com a ABNT NBR 16940 (2021). Os resultados dos ensaios de compressão mostraram que a adição de fibras pode afetar as propriedades mecânicas do concreto, como resistência à compressão, módulo de elasticidade e deformação de pico, dependendo do tipo e do teor de fibra. A tenacidade, por outro lado, é claramente influenciada pela adição e teor de fibras. Em geral, quanto maior a fração volumétrica de fibras, maiores são a tenacidade e a resistência residual na compressão, independentemente do tipo de fibra. As maiores tenacidades e resistências residuais na compressão foram observadas para as fibras de aço, seguidas pelas fibras de vidro e fibras poliméricas. Modelos constitutivos na compressão foram ajustados para cada tipo de fibra e apresentaram ótima concordância com os resultados experimentais, podendo ser utilizado para estimar a ductilidade e tenacidade do CARRF para a faixa de resistência à compressão investigada. Na flexão, foi observado que o limite de proporcionalidade é levemente influenciado pelo teor de fibras, e as maiores resistências residuais foram observadas para as fibras de aço com gancho, seguidas pelas fibras de vidro pultrudadas e fibras de aço corrugadas, fibras poliméricas e fibras de vidro filamentadas. Além disso, foi observado que as condições exigidas pela norma técnica para a utilização de fibras em aplicações estruturais devem ser revistas para o concreto de alta resistência reforçado com fibras. Um modelo numérico em elementos finitos foi desenvolvido para simular os ensaios de flexão e as curvas obtidas apresentaram boa concordância com os resultados experimentais em termos de tenacidade. A partir de sua validação, modelos constitutivos multilineares foram propostos por meio de uma análise inversa e podem ser utilizados para fins de dimensionamento. As análises realizadas também demonstraram que os modelos simplificados da norma técnica podem superestimar (no caso do modelo linear) ou subestimar (no caso do modelo rígido-plástico) a tenacidade CARRF e não representam o comportamento pós-fissuração do concreto de alta resistência reforçado com fibras de vidro e poliméricas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpor
dc.description.sponsorshipId88887.484253/2020-00por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7352278288074474por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-4251-1146por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5939-2032por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2005-8555por


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