[pt] A busca por novos materiais que possibilitem a construção de estruturas mais esbeltas, leves e de menor custo vem crescendo nos últimos anos. Concretos têxteis reforçados com tecido de carbono aparecem como uma solução interessante capaz de atingir resultados mecânicos elevados. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de carbono no âmbito estrutural e material. O comportamento do material compósito foi avaliado por meio de ensaios de tração direta, flexão e arrancamento. As variáveis utilizadas foram: tipo do tecido de carbono (flexível e rígido), número de camadas (1 ou 2), e adição ou não de coating de resina epóxi e areia. Os compósitos reforçados com tecido rígido apresentaram desempenho mecânico superior. A utilização do coating gerou melhores resultados para ambos os tecidos, ainda que sua influência tenha sido mais significativa na impregnação de tecidos flexíveis. Estas superioridades foram comprovadas por meio dos resultados de arrancamento. O aumento da fração volumétrica também gerou uma melhora no desempenho final do compósito. Além disso, foi realizada uma analise do comportamento do concreto têxtil estrutural por meio de vigas curtas submetidas a flexão. Utilizou-se uma matriz autoadensável, com e sem a incorporação de fibras curtas de aço. Novamente, foram utilizados os dois tipos de tecidos de carbono na direção longitudinal. A influência da utilização de reforço têxtil na direção transversal também foi analisada. As vigas reforçadas com tecido rígido apresentaram maior rigidez para pequenas deflexões. A incorporação de fibras curtas de aço aumentou as cargas de primeira fissura e ultima, ainda que não tenham impedido totalmente a ruptura por cisalhamento. A adição do reforço têxtil transversal alterou o modo de ruptura para flexão, e elevou a carga ultima. / [en] The search for new materials that allow the construction of thinner, lighter and less expensive structures has grown considerably in the last years. Carbon textile reinforced concretes appear as interesting solutions capable of reaching higher mechanical results. The aim of this research was to evaluate the mechanical behavior of carbon textile reinforced concretes regarding their material and structural aspects. The behavior of the composite was evaluated through direct tensile, bending and pullout tests. The variables used were: the type of fabric (flexible and rigid), number of reinforcement layers (1 or 2), and the impregnation or not with a coating made with epoxy resin and sand. The composites reinforced with the rigid fabric showed superior mechanical performance. The use of the coating provided better results for both textiles, even though its influence appeared to be most significant in the impregnation of flexible fabrics. These superiorities were confirmed by pullout results. The increment of reinforcement layers also resulted in an improvement in the composite final behavior. Furthermore, an analysis of structural textile reinforced concrete was performed with short beams subjected to bending tests. A self-consolidating concrete with and without the incorporation of short steel fibers was used as matrix. Once again, the carbon fabrics were used as reinforcement in the longitudinal direction. The influence of the textile reinforcement in the transversal direction was also analyzed. The beams reinforced with rigid fabrics showed higher stiffness in small deflections. The incorporation of short steel fibers enhanced the first crack and ultimate loads, even though they were not able to prevent the shear failure of the beams. The addition of the transversal textile reinforcement modified the failure mode to a flexural one, and increased the ultimate load.

[pt] No presente trabalho foi estudado o comportamento mecânico do concreto reforçado com fibras de aço na escala do material e estrutural. A caracterização da matriz foi realizada por meio de ensaios de compressão para diferentes idades. Foram realizados ensaios de flexão em três pontos, e ensaios de tração direta em corpos de prova no formato de dog bone, tanto para a matriz quanto para concretos reforçados com fibras de aço. As fibras eram providas de ganchos nas extremidades, com comprimentos de 30, 35 e 60 mm e diâmetros de 0,62, 0,55 e 0,75 mm, respectivamente. As frações volumétricas adotadas foram 0,25, 0,5 e 1,0 por cento. A adição de fibras promoveu aumento na tenacidade e na resistência residual do concreto tanto nos ensaios de flexão quanto tração direta. Ensaios de tração direta em tirantes de concreto armado foram conduzidos para a matriz e para concretos reforçados com 1,0 por cento das fibras de 35 e 60 mm de comprimento. Foi observado que a adição de fibras controlou a abertura de fissuras, aumentou a rigidez pós fissuração e a aderência barra-concreto. Na escala estrutural, ensaios de momento negativo no meio do vão foram conduzidos em dormentes de concreto protendido sem reforço e com 0,5 por cento de fibras de comprimento 35 e 60 mm. O momento de primeira fissura, momento último e a tenacidade foram incrementadas com a adição de fibras no dormente. Os resultados experimentais foram verificados por cálculo teórico. O incremento no momento último pela adição de fibras seguiu o mesmo padrão apresentado experimentalmente. / [en] This work presents an evaluation of the mechanical behavior of steel fiber reinforced concrete on a material and structural scale. The characterization of the matrix was performed by compression tests for different ages. Three-point bending tests and direct tensile tests on dog bone specimens were performed for the matrix and for concrete reinforced with steel fibers. The fibers had hooked-end geometry, were 30, 35 and 60 mm long and had diameters of 0.62, 0.55 and 0.75 mm, respectively. The volume fractions were 0.25, 0.5 and 1.0 per cent. The addition of fibers promoted an increase in toughness and residual strength of the concrete in both the flexural and direct tensile tests. Tension stiffening tests were conducted on the matrix and on concretes reinforced with 1.0 per cent of the 35 and 60 mm long fibers. It was observed that the addition of fibers controlled the crack opening, increased post-cracking stiffness and bar-concrete adhesion. In the structural scale, negative bending moment tests at mid span were conducted on reinforced concrete sleepers with 0.5 per cent of the 35 and 60 mm long fibers. The first crack strength, ultimate strength and toughness were increased with the addition of fibers on the sleeper. The experimental results were verified by theoretical calculations. The increment ratio of the ultimate moment by the fiber addition was the same for the theoretical and experimental analysis.

[pt] O efeito da protensão pode ser introduzido sobre estruturas de aço em forma de arco, de tal modo que é adicionado um estado de tensões oposto ao estado proveniente da ação de sucção do vento. Dentro deste escopo, o presente trabalho de pesquisa visa apresentar os resultados obtidos com a modelagem numérica, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), sobre o comportamento estrutural de treliças de aço utilizadas no projeto de coberturas protendidas. Para tal, a modelagem numérica é realizada com base em formulações não lineares, com o uso do programa computacional ANSYS, avaliando-se o comportamento estrutural de modelos de treliças de aço em forma de arco até o regime de ruptura. Considerando-se a complexidade do comportamento das treliças em estudo, foram feitas análises com inclusão do efeito da não linearidade física. Com base nos resultados obtidos por meio de uma análise paramétrica, no que tange a comparações entre os valores de resistência das treliças protendidas investigadas, são estabelecidas conclusões e recomendações de projeto. Cabe ressaltar que a economia de material obtida na solução estrutural com base no uso da protensão é resultante do aumento dos níveis de forças de tração nas barras da estrutura, diminuindo-se os de compressão que são menos eficientes. Assim, as soluções estruturais com protensão apresentam diversas vantagens que compensam o seu custo adicional. / [en] Prestressing forces can be introduced on arched steel structures in such a way that a state of tensile stresses is added which to the existing state counteract the state introduced by the wind negative pressures. Within this scope, the present research aims to present the results obtained with the numerical modeling through the Finite Element Method (FEM) on the structural behavior of steel trusses used in the design of prestressed roof structures. For this purpose, the numerical modeling is performed based on non-linear formulations using the ANSYS software in order to evaluate the structural behavior of arched steel trusses modelled up to failure. Considering the complexity of the behavior of the trusses studied, some structural analysis were carried out including the effects of physical nonlinearities. Based on the results obtained through an extensive parametric analysis, with respect to comparisons between the resistance values of the investigated prestressed trusses, conclusions and design recommendations are established. It should be noted that the material savings achieved by the use of prestressing is the resultant from the increase of tensile state of stresses in the bars of the structure, thus reducing the compression stresses, which are less efficient. In this sense, the structural solutions with prestressed trusses have several advantages that compensate for the additional cost of prestressing.

[pt] No presente trabalho foi investigado o comportamento mecânico de um concreto autoadensável reforçado com fibras de aço. Foram utilizadas fibras de aço torcidas e com ganchos, nos comprimentos de 25, 30 e 60 mm e diâmetros de 0,5, 0,62 e 0,75 mm. Para cada uma destas fibras e para cada uma das frações volumétricas investigadas (0,5, 1,0 e 2,0 por cento) foram realizados os ensaios de flexão em quatro pontos em corpos de prova prismáticos e de tração direta em corpos de prova do tipo dog bone shaped. Nos ensaios de flexão, os índices de tenacidade e as cargas residuais foram contabilizados. Alternativamente, determinou-se a energia absorvida nos ensaios de flexão de painéis circulares conforme a ASTM C1550, cuja abertura de fissuras foi medida com o auxílio de transdutores de deslocamento. Os corpos de prova reforçados com fibras de aço submetidos à tração direta se mostraram mais dúcteis com relação à matriz de concreto autoadensável, observando-se grande influência do volume e comprimento ancorado das fibras nas cargas residuais da zona de pós-fissuração. Nos ensaios de flexão, observaram-se grandes incrementos na tenacidade e deformações correspondentes às cargas residuais. Por fim, analisou-se a influência desses concretos no comportamento de vigas armadas sujeitas à flexão. A evolução da abertura de fissuras foi monitorada com sistema de correlação digital de imagens, sendo posteriormente correlacionadas com cargas aplicadas e com os deslocamentos obtidos nos ensaios. Observou-se nestes ensaios, que o reforço fibroso aumentou a capacidade de carga e a rigidez à flexão, atrasando consideravelmente o surgimento de fissuras. / [en] In the present work the mechanical behavior of a self-consolidating concrete reinforced with steel fibers was investigated. Twisted and hooked end steel fibers were used in lengths of 25, 30 and 60 mm and diameters of 0.5, 0.62 e 0.75 mm. For each of these fibers and for each volumetric fractions investigated (0.5, 1.0 and 2.0 percent), the four-point bending tests on prismatic specimens and direct tensile in dog bone shape specimens were performed. In the flexural tests, the toughness and residual strengths were computed. Alternatively, the energy absorption capacity in the round panel tests was determined following the ASTM C1550. During the test the crack opening was measured through displacement transducers. The steel fiber reinforced concrete subject to direct tensile loading was more ductile than the self-consolidating concrete matrix, showing a high influence of the volume and embedded length of the fibers in the residual loads in the post-cracking zone. In the bending tests, a large increase in the toughness and strains corresponding to the residual loads were observed. Finally, the influence of the fiber reinforced concretes on the behavior of reinforced beams subject to bending was investigated. The evolution of the crack openings was monitored with a digital image correlation system and correlated to the applied load and displacements. It was observed in these tests that the fibrous reinforcement considerably increased the load capacity and flexural stiffness, delaying the crack growth.