Alfredo Quiroga Flores
Título
SHEAR/FLEXURAL TENSILE STRESS RATIOS OF STEEL FIBER REINFORCED CONCRETE AND THE NUMERICAL NONLINEAR MODELING OF BEAMS WITHOUT STIRRUPS
Resumo
A maioria das pesquisas experimentais sobre comportamento mecânico ao corte do concreto reforçado com fibras (CRF) usa corpos de prova cujas dimensões são especificas para atender a configuração de um ensaio normalizado. Considerando que a distribuição e orientação das fibras depende do fluxo do concreto fresco, os resultados mecânicos destas amostras ensaiadas podem não ser representativos de um elemento estrutural de CRF. Além disso, a maioria dos estudos não relaciona os resultados de cisalhamento aos de outras propriedades mecânicas. Portanto, este trabalho apresenta a caracterização mecânica ao cisalhamento de prismas extraídos de um protótipo de uma viga de seção transversal celular de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) construído em laboratório. A configuração experimental foi baseada na estabelecida pela Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). Os resultados mostraram dispersão sob a influência da direção de fluxo do concreto fresco. Relações entre as tensões de corte (π) e de tração em flexão (π), π/π vs. abertura de fissura foram estabelecidas, e são uma ponte para os resultados dos ensaios de flexão EN14651. A partir delas, leis de corte multilineares foram obtidas e aplicadas na modelagem numérica não-linear de vigas de CRFA com fissuração diagonal usando o critério de fissuração distribuída no software de elementos finitos DIANA FEA. A adoção de leis de corte baseadas em experimentos seria um procedimento mais adequado do que a adoção arbitrária de parâmetros de corte na etapa fissurada. Porém o desempenho deste procedimento não pode ser avaliado porque o software utilizado produziu os mesmos resultados para as várias leis de corte testadas.
Abstract
Most experimental research of direct shear behavior of fiber reinforced concrete (FRC) uses specimens with specific dimensions for a standardized test setup. Given that the distribution and orientation of fibers depend on the flow of the fresh concrete, the results of these specimens tested cannot be representative of the mechanical behavior of the FRC in a structural element. Besides, most of these studies do not relate the shear results to other mechanical properties. Therefore, this work presents the characterization of the shear mechanical behavior of extracted prisms from a reinforced/steel fiber reinforced concrete (R/SFRC) box girder prototype using a test setup based on the Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP) test. The results showed dispersion influenced by the flow direction of fresh concrete. Shear (π) /flexural tensile (π) ratios vs. crack mouth opening displacement were established which serve as a bridge towards the widely accepted EN14651 flexural test results. From π/π ratios, multilinear shear laws were obtained then applied to the numerical nonlinear modeling of R/SFRC beams without stirrups with diagonal cracking via use of smeared crack concept in finite-element-based DIANA FEA software. The adoption of the shear laws based on experimental tests would be better than the arbitrary adoption of shear parameters for the cracked stage of concrete such as a shear retention factor, constant or variable. However, the evaluation was not possible because the software produced the same results no matter the shear law shape.
