AN ABSTRACT OF THE THESIS OF

An experimental program was conducted at the Ferguson Structural Engineering Laboratory of The University of Texas at Austin, under the auspices of Texas Department of Transportation (TxDOT) Research Project 5831, to investigate the tensile stresses that develop in the end regions of pretensioned concrete U-beams at transfer of prestress. Understanding the effect of these “bursting” and “spalling” stresses is essential in order to design standard details that might lead to reliably-serviceable end regions. Two full-scale beam specimens, designed to be worst-case scenarios for bursting and spalling, were fabricated. Each beam had one square and one highly skewed end. Extensive instrumentation, including strain gages on transverse and lateral reinforcing bars, was employed in the end regions of these U-beams. Experimentally determined bursting and spalling stresses in these bars were compared to results of past projects (from the literature) investigating I-beams and inverted T-beams. Preliminary recommendations are made for changes in the standard reinforcing details for U-beam end regions. Such recommended details will be tested in the upcoming phase of Research Project 5831. / text

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário. / This study presents the results of a theoretical and an experimental investigation of the bond of pretensioned strands embedded in plain and steel fiber reinforced high strength concrete. There were used seven wires strands with 12,7 mm diameter and short hooked steel fibers with an aspect ratio of 1/d=45. Two types of tests were carried out to obtain the bond characteristics of the strands: pullout tests and beam under flexure tests. The parameters studied were the volume fraction (0%, 0,51% and 0,76%) of the fibers, and the degree of prestress of the strand (zero and 0,8fptk). The concrete compressive strength was 50 MPa at transfer (3 days of age) and 68 MPa at 28 days of age (test date), approximately. The results were analyzed and compared to the provisions of the following Codes: NBR 6118 (2001) (Brazilian code under public consult), ACI-318 (2002) and FIB-Bulletin 1 (1999). The comparison indicated that the codes give a safe design. The main conclusion of this work was that the use of 0,5% of steel fibers does not influence the bond strength of the strand. The use of 0,76% of steel fibers increases the bond stress in 28% when compared with plain concrete, for the pullout tests. For the beam\'s tests there was no bond improvement due to the steel fibers, in both case (0,5% and (0,76%), neither for the transfer length nor for the development length.

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário. / This study presents the results of a theoretical and an experimental investigation of the bond of pretensioned strands embedded in plain and steel fiber reinforced high strength concrete. There were used seven wires strands with 12,7 mm diameter and short hooked steel fibers with an aspect ratio of 1/d=45. Two types of tests were carried out to obtain the bond characteristics of the strands: pullout tests and beam under flexure tests. The parameters studied were the volume fraction (0%, 0,51% and 0,76%) of the fibers, and the degree of prestress of the strand (zero and 0,8fptk). The concrete compressive strength was 50 MPa at transfer (3 days of age) and 68 MPa at 28 days of age (test date), approximately. The results were analyzed and compared to the provisions of the following Codes: NBR 6118 (2001) (Brazilian code under public consult), ACI-318 (2002) and FIB-Bulletin 1 (1999). The comparison indicated that the codes give a safe design. The main conclusion of this work was that the use of 0,5% of steel fibers does not influence the bond strength of the strand. The use of 0,76% of steel fibers increases the bond stress in 28% when compared with plain concrete, for the pullout tests. For the beam\'s tests there was no bond improvement due to the steel fibers, in both case (0,5% and (0,76%), neither for the transfer length nor for the development length.