[pt] Neste trabalho é realizado o estudo experimental de oito vigas de concreto armado de seção T (cm bw=15cm e cm h=40cm), com 300 cm de comprimento, biapoiadas e com a mesma armadura longitudinal, reforçadas à força cortante com compósitos de fibras de carbono (CFC). As mesmas foram divididas em duas séries de quatro vigas, com uma viga de referência para cada série, onde a taxa de armadura transversal interna foi maior para a Série I do que para a Série II. Para as três vigas reforçadas de cada série variou-se o número de camadas do reforço em CFC por meio de estribos em U, os quais foram ancorados longitudinalmente por meio de faixas desse compósito. A colagem do CFC foi executada após o surgimento das primeiras fissuras diagonais no trecho de maior cortante. Os resultados dos ensaios mostraram que as vigas reforçadas apresentaram um aumento mínimo de resistência à força cortante de 36% em relação às respectivas vigas de referência, e que a ruptura de todas as vigas ocorreu por tração diagonal, com o descolamento do CFC na região de sua ancoragem. O modelo cinemático e do ACI-440 (2001) apresentaram resultados mais próximos aos dos ensaios realizados para a resistência total da força cortante. O resultado experimental da parcela da força cortante resistida pelo CFC apresentou resultados superiores aos calculados por diversos modelos teóricos, e os resultados mais consistentes foram os modelos da FIB-Bulletin 14 (2001) e Khalifa e Nanni (2002). A análise de diversos parâmetros mostrou que o fator de efetividade Vf do reforço diminui quando a rigidez E(f)P(f) do CFC aumenta, portanto, há um menor acréscimo de resistência total à força cortante. / [en] This analysis involves the experimental study of eight reinforced concrete beams of T section ( cm bw=15cm e h=40cm), with cm 300cm of length, bisupported and with the same longitudinal reinforcement, strengthened for shear force with carbon fiber composites (CFC). They were divided in two series of four beams, with a reference beam for each series, where the internal transversal reinforcement ratio was greater for Serie I than Serie II. For the three strengthened beams of each series the number of layers of the reinforcement in CFC made by U stirrup varied, which were anchored longitudinally by stirrups of this composite. The CFC glue was done after the first diagonal cracks in the shear region. The results of the tests showed that the strengthened beams had a minimum increase of shear force of 36% in relation to the respective reference beams and the rupture of them occurred due to diagonal tension, with the CFC debonding in the region of its anchorage. The cinematic (upper-bound solution) and ACI-440 (2001) model presented results close to the experimental results for the shear strength. The experimental result of the shear force parcel resisted by the CFC presented superior results to the calculated by diverse theoretical models, and the most consistent ones were FIB-Bulletin 14 (2001) and Khalifa and Nanni (2002) models. The analyses of diverse parameters showed that the strengthening effectiveness Vf decreases when the rigidity E(f)P(f) of CFC increases, therefore there is a lesser increase of total strength to the shear force.

[pt] A análise de confiabilidade aplicada ao projeto de estruturas é uma ferramenta que permite avaliar a probabilidade de falha da estrutura para um certo modo de comportamento e a sensibilidade deste projeto em relação às variáveis consideradas. Neste trabalho a análise de confiabilidade é aplicada ao projeto de reforço à força cortante com compósitos de fibras de carbono de vigas em concreto armado. Inicialmente, modelos e prescrições normativas para verificar a capacidade resistente do reforço à força cortante são implementados em MathCad. Os resultados teóricos são comparados com os obtidos de programas experimentais realizados por diversos pesquisadores. Posteriormente, um programa de confiabilidade de estruturas é implementado em liguagem C onde é utilizado o método FORM First Order Reliability Method. Este programa permite: avaliar a confiabilidade à força cortante de seções de vigas de concreto armado reforçadas ou não e dimensionar a taxa geométrica de reforço para um valor estabelecido de índice de confiabilidade de referência e este valor segue recomendações do Eurocode EN1990 (2001). As taxas geométricas de reforço são dimensionadas por dois enfoques: o semiprobabilístico, prática corrente de projetos, e o probabilístico, projeto baseado em confiabilidade. Os resultados obtidos são comparados. No enfoque probabilístico, as taxas geométricas de reforço são calculadas estabelecendo que o valor do índice de confiabilidade equivalente, avaliado utilizando formulação de sistemas em série, seja maior ou igual ao valor do índice de confiabilidade de referência. Os valores dos índices de confiabilidade, considerando ou não a formulação de sistemas em série, das probabilidades de falha e dos fatores de importância das variáveis aleatórias são obtidos para a seção sem e com reforço. As coordenadas dos pontos de projeto e os coeficientes parciais de segurança são obtidos para a seção reforçada. / [en] Structural reliability analysis provides a prediction of the structural probability of failure against some behavior mode and the design sensibility with respect to the random variables evaluated at the design point. In this research the reliability analysis is applied to design the carbon fibres reinforced polymer shear strengthening of reinforced concrete beams. First, models and code recommendations, available in literature, to verify the shear strengthening are implemented in MathCad. Further, a structural reliability- based software, using the First Order Reliability Method (FORM), is implemented in C programming language. This software provides the evaluation of the shear reliability of reinforced concrete beams cross-sections, either strengthened or not by CFRP, and the shear reinforcement ratio for a target reliability index. The target reliability index is established as defined by Eurocode EN 1990 (2001). The random variables probabilistic models are based upon code`s recommendations available in specialized literature. The shear reinforcement ratio is designed by two approaches: semi-probabilistic, as the current design practice, and the probabilistic, reliability-based design. The results are compared. In the probabilistic approach, the shear reinforcement ratio design aims to obtain a series system reliability index value larger than a predefined target value. The reliability index values, their corresponding failure probabilities and the percentages of total uncertainty associated to which random variable arise from reliability-based design, developed for either strengthened or not reinforced concrete beams cross-sections. For the strengthened cross- sections, the design point and the partial safety factors are also obtained.

[pt] O objetivo deste trabalho é contribuir para um melhor entendimento do comportamento à força cortante de vigas de concreto armado sem e com fibras de aço via seus mecanismos resistentes. Para isto, foi feita ampla revisão do estado da arte e, com base nesta revisão, planejado o estudo experimental realizado. Este estudo contemplou quatro composições de concretos que visaram resistência à compressão em torno de 40MPa, variando-se o teor em volume (Vf = 0,0 por cento, 0,5 por cento ou 1,0 por cento) e o fator de forma das fibras (lf/df = 45 ou 80). Além dos ensaios de caracterização dos materiais, realizaram-se ensaios para estudo dos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados, além de ensaios de vigas sem estribos com relação entre vão de cisalhamento e altura útil igual a 2,55. Constatou-se influência de Vf(lf/df) nos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados, bem como no comportamento das vigas. O emprego da Correlação de Imagem Digital (CID) permitiu acompanhar a fissuração dos espécimes ensaiados e a obtenção de informações para a proposição de modelos teóricos para análise dos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados. Os dados de fotogrametria obtidos nos ensaios das vigas permitiram avaliar a formação e a cinemática da fissura diagonal crítica e, com base nesses dados e nos modelos aqui propostos e em outros apresentados na literatura, buscou-se analisar a contribuição dos mecanismos resistentes em diferentes estágios de carregamento. Foi possível observar que vigas semelhantes podem apresentar posição, forma e cinemática da fissura crítica diferenciadas, embora com respostas globais próximas. Em decorrência disso, as contribuições dos mecanismos resistentes também resultam diferentes. / [en] The objective of this work is to contribute to a better understanding of the shear behavior of reinforced concrete beams without and with steel fibers via their resistant mechanisms. For this, a comprehensive review of the state of the art was made and, based on this review, the experimental study carried out was planned. This study contemplated four concrete compositions that aimed a concrete compressive strength around 40MPa, varying the volume content (Vf = 0.0 percent, 0.5 percent or 1.0 percent) and the aspect ratio of the fibers (lf /df = 45 or 80). In addition to the materials characterization tests, tests were carried out to study the dowel action and the aggregate interlock effects and also tests of beams without stirrups with span to effective depth ratio of 2.55. Influence of Vf(lf/df) in the dowel action and the aggregate interlock effects, as well as in the behavior of the beams was observed. The use of Digital Image Correlation (DIC) allowed monitoring the cracking of the tested specimens and to obtain information that led to theoretical models to analyze the dowel action and the aggregate interlock effects. The obtained photogrammetry data during the beams tests made it possible to follow the formation and kinematics of the critical diagonal crack and, based on these data and on the models proposed here and on others presented in the literature, the contribution of the resistant mechanisms in different loading stages was analyzed. It was possible to observe that similar beams may present differentiated position, shape and kinematics of the critical diagonal crack, although with similar global responses. As a result, the contributions of the resistant mechanisms are also different.