Concrete is a very weak and brittle material in tension. It has been shown in previous researches that the addition of steel fibers to a concrete matrix can improve this behavior. The ability of fibers to control and redistribute stresses after cracking results in a number of improvements in the structural behaviour of concrete. A review of existing literature shows that the addition of steel fibers enhances concrete’s tensile resistance, crack control properties, ductility and damage tolerance. In beams, fibers can transform brittle shear response into a flexural response and promote ductility, thereby allowing for a full or partial replacement of traditional shear reinforcement. The enhanced shear capacity, ductility and damage tolerance of Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) can also potentially be used to relax seismic detailing requirements in frames by partially replacing the required transverse reinforcement in the plastic hinge regions of RC beams. One of the drawbacks associated with SFRC is that the addition of steel fibers to a traditional concrete mix at high fiber contents can result in workability problems. The combined use of Self-Consolidating Concrete (SCC) and fibers can solve this problem and facilitate placement for a wider range of structural applications. Although several studies have been conducted on the behaviour of SFRC beams subjected to monotonic loading, there is limited research on the behaviour of SFRC beams under cyclic or reverse-cyclic loading. This thesis presents the results of an experimental and analytical study conducted on nine SFRC beam specimens tested under load reversals. The main objective of this research program was to investigate the effect of fibers on structural behaviour and to examine the ability of steel fibers to replace transverse reinforcement. The experimental and analytical results show that use of fibers results in several improvements in behaviour, including enhanced damage tolerance and post-peak ductility. The results also show that steel fibers can potentially be used to allow for a reduction of transverse reinforcement in beams, however further research is required.

O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é um material compósito formado por uma matriz cimentícia e por uma certa quantidade de fibras aleatoriamente dispersas. Buscou-se neste estudo “construir” um modelo constitutivo capaz de representar o comportamento do CRFA e cuja formulação está fundamentada na Teoria da Homogeneização, no Método dos Elementos Finitos (MEF), como também em observações experimentais disponíveis na literatura. Na primeira etapa do trabalho foram desenvolvidos estudos visando a análise do comportamento elástico e viscoelástico do CRFA. Inicialmente, o comportamento elástico linear foi investigado através da aplicação do esquema de homogeneização de Mori-Tanaka, o qual é baseado nos resultados estabelecidos por Eshelby (1957). A precisão dos resultados obtidos pela abordagem analítica foi verificada pela comparação com a solução via MEF, bem como com os resultados experimentais disponíveis. As estimativas micromecânicas das propriedades elásticas efetivas se mostraram coerentes àquelas obtidas através de análise numérica de um volume elementar representativo (VER) do material, modelado como um meio heterogêneo, como também, aos dados experimentais. Posteriormente, a formulação do comportamento viscoelástico sem envelhecimento foi obtida fazendo-se uso da resposta em elasticidade e do Princípio da Correspondência Elástica-Viscoelástica. Os resultados obtidos foram comparados aos dados experimentais e a modelos analíticos disponíveis. Na segunda etapa do trabalho, as propriedades de resistência do CRFA foram investigadas empregando-se a abordagem estática da análise limite combinada à teoria da homogeneização. O critério de resistência macroscópico para o CRFA foi teoricamente obtido a partir do conhecimento da resistência dos seus constituintes, ou seja, da matriz de concreto e das fibras. Adotando-se o critério de ruptura de Drucker-Prager para a matriz de concreto e considerando-se distribuição espacial isotrópica das fibras através de um modelo aproximado, um critério aproximado para a estimativa das propriedades de resistência homogeneizadas foi formulado. A formulação do critério foi complementada através da consideração de um critério de cut-off em tração e das propriedades limitadas de resistência da interface. Os resultados analíticos foram comparados a resultados experimentais e àqueles obtidos na resolução numérica do problema de análise limite formulado sobre o VER do CRFA, através de uma ferramenta numérica baseada no MEF no contexto da plasticidade. A comparação permitiu avaliar a influência da anisotropia do modelo aproximado empregado, como também da geometria real das fibras sobre a resistência do compósito. / Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is a composite material formed by a cement matrix and a certain amount of randomly dispersed fibers. The main objective of the present work is the formulation of a comprehensive constitutive model for SFRC behavior that relies upon homogenization theory, finite element method (FEM) and taking advantage of experimental data available in the literature as well. The first part of the work is devoted to the assessment of elastic and viscoelastic behavior of SFRC. The study starts with the analysis of linear elastic behavior by implementation of a Mori-Tanaka homogenization scheme, which is based on the Eshelby equivalent inclusion approach. It was found that the micromechanical predictions for the overall stiffness proved to be considerably close to the experimental data, as well as to the finite element solutions obtained from numerical analysis of a representative elementary volume (REV) of SFRC (modeled as a randomly heterogeneous medium). Subsequently, the formulation of the nonaging viscoelastic behavior is carried out by making use of results from Elasticity and the Elastic-Viscoelastic Correspondence Principle. The results are compared to available experimental data and analytical models. The second part of the work focuses on the assessment of macroscopic strength properties of fiber reinforced concrete (FRC). Combining the static approach of limit analysis and the homogenization theory, the macroscopic strength criterion for SFRC was theoretically obtained from the knowledge of the strength properties of the individual constituents (concrete matrix and fibers). Adopting a Drucker-Prager failure condition for the concrete matrix and adopting a simplified geometrical model for fiber orientations and length, an approximate criterion was formulated for the overall strength properties. This formulation was complemented by considering a tensile cut-off condition for the concrete and limited strength properties for the interface. The analytical results were compared to experimental data and also to results obtained from a numeric resolution of the problem of limit analysis stated on the REV the material by means of a specifically devised Finite Element numerical tool in the plasticity context. The comparison allowed investigating the influence of the anisotropy of the employed approximate model, as well as the real fiber morphology on the composite strength properties.

O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é um material compósito formado por uma matriz cimentícia e por uma certa quantidade de fibras aleatoriamente dispersas. Buscou-se neste estudo “construir” um modelo constitutivo capaz de representar o comportamento do CRFA e cuja formulação está fundamentada na Teoria da Homogeneização, no Método dos Elementos Finitos (MEF), como também em observações experimentais disponíveis na literatura. Na primeira etapa do trabalho foram desenvolvidos estudos visando a análise do comportamento elástico e viscoelástico do CRFA. Inicialmente, o comportamento elástico linear foi investigado através da aplicação do esquema de homogeneização de Mori-Tanaka, o qual é baseado nos resultados estabelecidos por Eshelby (1957). A precisão dos resultados obtidos pela abordagem analítica foi verificada pela comparação com a solução via MEF, bem como com os resultados experimentais disponíveis. As estimativas micromecânicas das propriedades elásticas efetivas se mostraram coerentes àquelas obtidas através de análise numérica de um volume elementar representativo (VER) do material, modelado como um meio heterogêneo, como também, aos dados experimentais. Posteriormente, a formulação do comportamento viscoelástico sem envelhecimento foi obtida fazendo-se uso da resposta em elasticidade e do Princípio da Correspondência Elástica-Viscoelástica. Os resultados obtidos foram comparados aos dados experimentais e a modelos analíticos disponíveis. Na segunda etapa do trabalho, as propriedades de resistência do CRFA foram investigadas empregando-se a abordagem estática da análise limite combinada à teoria da homogeneização. O critério de resistência macroscópico para o CRFA foi teoricamente obtido a partir do conhecimento da resistência dos seus constituintes, ou seja, da matriz de concreto e das fibras. Adotando-se o critério de ruptura de Drucker-Prager para a matriz de concreto e considerando-se distribuição espacial isotrópica das fibras através de um modelo aproximado, um critério aproximado para a estimativa das propriedades de resistência homogeneizadas foi formulado. A formulação do critério foi complementada através da consideração de um critério de cut-off em tração e das propriedades limitadas de resistência da interface. Os resultados analíticos foram comparados a resultados experimentais e àqueles obtidos na resolução numérica do problema de análise limite formulado sobre o VER do CRFA, através de uma ferramenta numérica baseada no MEF no contexto da plasticidade. A comparação permitiu avaliar a influência da anisotropia do modelo aproximado empregado, como também da geometria real das fibras sobre a resistência do compósito. / Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is a composite material formed by a cement matrix and a certain amount of randomly dispersed fibers. The main objective of the present work is the formulation of a comprehensive constitutive model for SFRC behavior that relies upon homogenization theory, finite element method (FEM) and taking advantage of experimental data available in the literature as well. The first part of the work is devoted to the assessment of elastic and viscoelastic behavior of SFRC. The study starts with the analysis of linear elastic behavior by implementation of a Mori-Tanaka homogenization scheme, which is based on the Eshelby equivalent inclusion approach. It was found that the micromechanical predictions for the overall stiffness proved to be considerably close to the experimental data, as well as to the finite element solutions obtained from numerical analysis of a representative elementary volume (REV) of SFRC (modeled as a randomly heterogeneous medium). Subsequently, the formulation of the nonaging viscoelastic behavior is carried out by making use of results from Elasticity and the Elastic-Viscoelastic Correspondence Principle. The results are compared to available experimental data and analytical models. The second part of the work focuses on the assessment of macroscopic strength properties of fiber reinforced concrete (FRC). Combining the static approach of limit analysis and the homogenization theory, the macroscopic strength criterion for SFRC was theoretically obtained from the knowledge of the strength properties of the individual constituents (concrete matrix and fibers). Adopting a Drucker-Prager failure condition for the concrete matrix and adopting a simplified geometrical model for fiber orientations and length, an approximate criterion was formulated for the overall strength properties. This formulation was complemented by considering a tensile cut-off condition for the concrete and limited strength properties for the interface. The analytical results were compared to experimental data and also to results obtained from a numeric resolution of the problem of limit analysis stated on the REV the material by means of a specifically devised Finite Element numerical tool in the plasticity context. The comparison allowed investigating the influence of the anisotropy of the employed approximate model, as well as the real fiber morphology on the composite strength properties.

Este estudo apresenta os resultados de uma investigação experimental constituída de três séries de ensaio, cada uma envolvendo dois modelos: um pilar básico de concreto armado, representando o pilar a ser reforçado e um pilar reforçado por camisa de concreto de alto desempenho com várias características. Todos os pilares básicos tinham a seção quadrada de 150 mm x 150 mm com altura de 1200 mm. Eles foram produzidos com concreto de 18 MPa de resistência nominal à compressão, armadura longitudinal com quatro barras de 8 mm de diâmetro e armadura transversal com estribos de 6.3mm de diâmetro com espaçamento de 90 mm. Os parâmetros que foram variados nas camisas de reforço foram: a) dois valores de espessura (tj); b) três valores de taxa de armadura transversal (*sw) utilizando telas soldadas ou armadura de estribos; c) adição de fibras curtas de aço. A resistência nominal à compressão do concreto utilizado em todas as camisas foi de 65 MPa, caracterizando-se portanto um concreto de alta resistência. Os pilares foram submetidos à compressão axial por meio de uma máquina hidráulica servo-controlada. Os ensaios foram realizados com controle de deslocamento, adotando-se uma velocidade de 0.005mm/s para o deslocamento do pistão. A força aplicada e as deformações continuaram sendo medidas após o alcance da força de ruína, para se avaliar o comportamento pós-pico, até se atingir uma força residual de cerca de 50% da força de pico. Modelos de cálculo da resistência última dos pilares reforçados foram analisados. Também foram testados modelos de confinamento e ductilidade para os elementos reforçados. / This study presents the results of an experimental investigation in three series of tests, each one involving two models: a basic reinforced concrete column, which represents the column to ge strengthened, and an identical basic column strengthned by a high-performance concrete jacket with variable characteristics. All the basic columns had a 150 mm x 150 mm square section and a 1,200 mm length. They were made of a 18 MPa nominal strength concrete and reinforced with four 8 mm diameter steel bars and 6.3mm diameter stirrups each. The jacket characteristics varied as follows: a) two thickness values(tj); b) three values of transverse reinforcement ratio (*sw) using welded wire steel meshes or ordinary stirrups; c) addition of short steel fibers. The nominal concrete compressive strength used in all the jackets was 65 MPa, therefore a high-strength concrete. The columns were subjected to monotonic axial compression by means of a servo-controlled hydraulic machine. A displacement increasing rate of 0.005 mm/sec at the top of the column was adopted. Load and strain measurements continued after the ultimate load to evaluate the post-peak behavior, up to a residual load-bearing capacity of about 50% of the peak load. Several calculation hypotheses were tested to evaluate the ultime strength of the rehabilitated columns. Also confinement mechanisms and ductility of the members were analyzed.

O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é um material compósito formado por uma matriz cimentícia e por uma certa quantidade de fibras aleatoriamente dispersas. Buscou-se neste estudo “construir” um modelo constitutivo capaz de representar o comportamento do CRFA e cuja formulação está fundamentada na Teoria da Homogeneização, no Método dos Elementos Finitos (MEF), como também em observações experimentais disponíveis na literatura. Na primeira etapa do trabalho foram desenvolvidos estudos visando a análise do comportamento elástico e viscoelástico do CRFA. Inicialmente, o comportamento elástico linear foi investigado através da aplicação do esquema de homogeneização de Mori-Tanaka, o qual é baseado nos resultados estabelecidos por Eshelby (1957). A precisão dos resultados obtidos pela abordagem analítica foi verificada pela comparação com a solução via MEF, bem como com os resultados experimentais disponíveis. As estimativas micromecânicas das propriedades elásticas efetivas se mostraram coerentes àquelas obtidas através de análise numérica de um volume elementar representativo (VER) do material, modelado como um meio heterogêneo, como também, aos dados experimentais. Posteriormente, a formulação do comportamento viscoelástico sem envelhecimento foi obtida fazendo-se uso da resposta em elasticidade e do Princípio da Correspondência Elástica-Viscoelástica. Os resultados obtidos foram comparados aos dados experimentais e a modelos analíticos disponíveis. Na segunda etapa do trabalho, as propriedades de resistência do CRFA foram investigadas empregando-se a abordagem estática da análise limite combinada à teoria da homogeneização. O critério de resistência macroscópico para o CRFA foi teoricamente obtido a partir do conhecimento da resistência dos seus constituintes, ou seja, da matriz de concreto e das fibras. Adotando-se o critério de ruptura de Drucker-Prager para a matriz de concreto e considerando-se distribuição espacial isotrópica das fibras através de um modelo aproximado, um critério aproximado para a estimativa das propriedades de resistência homogeneizadas foi formulado. A formulação do critério foi complementada através da consideração de um critério de cut-off em tração e das propriedades limitadas de resistência da interface. Os resultados analíticos foram comparados a resultados experimentais e àqueles obtidos na resolução numérica do problema de análise limite formulado sobre o VER do CRFA, através de uma ferramenta numérica baseada no MEF no contexto da plasticidade. A comparação permitiu avaliar a influência da anisotropia do modelo aproximado empregado, como também da geometria real das fibras sobre a resistência do compósito. / Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is a composite material formed by a cement matrix and a certain amount of randomly dispersed fibers. The main objective of the present work is the formulation of a comprehensive constitutive model for SFRC behavior that relies upon homogenization theory, finite element method (FEM) and taking advantage of experimental data available in the literature as well. The first part of the work is devoted to the assessment of elastic and viscoelastic behavior of SFRC. The study starts with the analysis of linear elastic behavior by implementation of a Mori-Tanaka homogenization scheme, which is based on the Eshelby equivalent inclusion approach. It was found that the micromechanical predictions for the overall stiffness proved to be considerably close to the experimental data, as well as to the finite element solutions obtained from numerical analysis of a representative elementary volume (REV) of SFRC (modeled as a randomly heterogeneous medium). Subsequently, the formulation of the nonaging viscoelastic behavior is carried out by making use of results from Elasticity and the Elastic-Viscoelastic Correspondence Principle. The results are compared to available experimental data and analytical models. The second part of the work focuses on the assessment of macroscopic strength properties of fiber reinforced concrete (FRC). Combining the static approach of limit analysis and the homogenization theory, the macroscopic strength criterion for SFRC was theoretically obtained from the knowledge of the strength properties of the individual constituents (concrete matrix and fibers). Adopting a Drucker-Prager failure condition for the concrete matrix and adopting a simplified geometrical model for fiber orientations and length, an approximate criterion was formulated for the overall strength properties. This formulation was complemented by considering a tensile cut-off condition for the concrete and limited strength properties for the interface. The analytical results were compared to experimental data and also to results obtained from a numeric resolution of the problem of limit analysis stated on the REV the material by means of a specifically devised Finite Element numerical tool in the plasticity context. The comparison allowed investigating the influence of the anisotropy of the employed approximate model, as well as the real fiber morphology on the composite strength properties.

Este trabalho apresenta um estudo para a previsão de comportamento quanto à fissuração e seu controle pelo uso das fibras de aço, em elementos de superfície de concreto restringidos, ou seja, submetidos às tensões de tração induzidas pela retração restringida. Neste estudo, foi desenvolvido um método analítico para calcular o consumo de um determinado tipo de fibra de aço em função do potencial de retração da matriz de concreto e da máxima abertura de fissura, determinada em função de parâmetros de durabilidade e aceitabilidade sensorial. Posteriormente, foram realizados ensaios para caracterização do potencial de fissuração de matrizes de concreto utilizadas em obras de elementos de superfície, onde testou-se um método de estimativa das tensões induzidas por retração restringida no concreto, no momento da primeira fissura. Na etapa final do trabalho, foi realizado um programa experimental, com a construção de pistas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), com consumos de fibras de 10 kg/m3, 30 kg/m3 e 60 kg/m3, construídas sobre bases com duas condições de restrição: superfície desempenada e superfície jateada com exposição dos agregados. A fissuração destas pistas, nas primeiras idades, foi monitorada através da medida da abertura e do comprimento das fissuras. Com os resultados desta etapa experimental, foi realizada uma retroanálise do método onde concluiu-se que a consideração de valores característicos na previsão da resistência à tração do concreto era um ajuste necessário e coerente com a observação prática. Com o ajuste, os resultados experimentais de abertura de fissura ficaram dentro da faixa de previsibilidade do método, considerando um intervalo de confiança de 90%. Com o desenvolvimento deste método, buscou-se contribuir para a aplicação do CRFA no controle da fissuração por retração restringida de elementos de superfície, ampliando a fronteira do conhecimento no aspecto da escolha e dosagem da fibra para um determinado desempenho esperado quanto à fissuração. / This work presents a study for crack prediction and use of steel fibers to crack control in concrete surface elements submitted to tension stress induced by restrained shrinkage. In this study, a method was developed where a certain steel fiber type could be quantified, as function of concrete matrix shrinkage potential and maximum crack width, determined from human sensorial and durability criteria. Afterwards, an experimental program was done in order to characterize the crack potential of concrete matrices commonly used in surface elements. In this program, a method to predict tension stress induced by restrained shrinkage, at first crack moment, was tested. In the final step of this work, another experimental program was done, where steel fiber reinforced concrete (SFRC) tracks were built, with fiber contents of 10 kg/m3, 30 kg/m3 and 60 kg/m3, over substrates with two restriction conditions: smooth surface and rough surface, with exposition of surface aggregates. Lengths and widths of the early age shrinkage cracks in the tracks were monitored. The results obtained in this program were useful to analyze the method, adjusting it with the consideration of characteristic values in prediction of tension strength. With this adjust, experimental crack width results were more compatible with 90% confidence interval for crack width values predicted by the method. With this study, the goal was the contribution to use SFRC in the control of restrained shrinkage cracks in surface elements, amplifying the knowledge border in the aspect of fiber selection and proportioning, for a determined and expected performance in terms of crack width.

Orientador: Newton de Oliveira Pinto Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_Eduardo_M.pdf: 25185254 bytes, checksum: 7474c91f52a8871bcfb855ccfe3c27b7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) tem seu principal campo de aplicação nos pisos industriais e pavimentos. Em função das características de redistribuição de esforços que apresentam tais estruturas - placas apoiadas sobre uma base elástica - é possível a substituição total das armaduras convencionais pelas fibras de aço, acelerando o processo executivo e garantindo sua segurança e durabilidade. A introdução das fibras de aço nos concretos tem como principal função modificar o comportamento do compósito quando solicitado a esforços de flexão, transformando um material de natureza frágil em dúctil, ou seja, com capacidade de absorção de energia. A ductilidade desse compósito é usualmente quantificada pela medida de tenacidade do material em ensaios de tração na flexão, obtida com velocidade de deformação controlada, condição fundamental para avaliação do comportamento do compósito após sua fissuração. É importante salientar que a tenacidade do CRFA é fortemente influenciada pela distribuição das fibras na matriz de concreto, distribuição esta que é sensivelmente diferente em corpos de prova prismáticos moldados, utilizados para o controle de qualidade da obra, do que a encontrada nas estruturas dos pisos ou pavimentos. As propriedades do CRFA são expressas assumindo essa distribuição randomizada das fibras. Não obstante, em corpos de prova de tamanhos padronizados, ocorrem os efeitos de parede, também chamados de efeitos de borda. Esses efeitos consistem no alinhamento das fibras junto ao fundo e às laterais do corpo de prova, tornando o arranjo das fibras de aço nesses locais comprometido em virtude desses efeitos de parede. Com isto ocorre um aumento induzido no desempenho do compósito dado o alinhamento das fibras à direção principal de tensão durante a flexão. Buscando analisar a influência que a distribuição das fibras tem sobre a tenacidade do material, foram moldadas placas com dimensões que simulem os pisos e pavimentos (com três distintos teores de fibras: 20, 30 e 40 kg/m³), das quais foram extraídos prismas para determinação da suas tenacidades, que serão comparadas com as obtidas em prismas moldados. Os resultados foram cotejados estatisticamente, através da análise de variância, para estabelecimento das correlações existentes e suas influências sobre a tenacidade do compósito. Não há norma nacional para ensaios e utilização do CRFA que especifiquem e normatizem o seu uso. Dessa maneira, em virtude dos resultados dos valores de tenacidade terem sido com grande variabilidade, propusemos valores característicos para serem utilizados no controle executivo de obra / Abstract: The steel fiber reinforced concrete (SFRC) has in the industrial slabs-on-ground and the pavements its main field of application. Regarding the features of such structures and the redistribution of the resulting forces - slabs supported on elastic base - the complete substitution of the conventional armors for steel fibers has been possible saving time of the executive process, nevertheless security and durability also guaranteed. The introduction of steel fibers in the concrete has the mainly feature of modifying the behavior of the composite when requested the flexural efforts, transforming a material of fragile nature into ductile, which means; with capacity of energy absorption. The ductility of this composite usually is quantified by the measurement of the thoughness of the material in tensile stress in the flexural tests, obtained by controlled speed deformation, basic condition for evaluation of the behavior of the composite afterwards fissuration. It is important to point out that the toughness of the SFRC is mainly influenced by the distribution of fibers in the concrete matrix, distribution that is significantly different in prismatic specimen molded, used for the control of the quality of the construction, of what found in the structures of the slabs-on-ground and the pavements. The properties of the SFRC are express assuming this randomly distribution of the fibers. However, in specimen of standard sizes the wall effect occurs, also calls of edge effect. These effects consist in the alignment of the fibers next to botton and to the laterals of the specimen. This occurs with an induced increase in the performance of the composite given the alignment of fibers on the main direction of tension during flexion. In this way, an induced increase in the performance of the composite given the alignment of staple fibers to the main direction of tension occurs during the flexural test, becoming the arrangement of steel fibers in these places compromised due to these wall effects. Searching to analyze the influence that the distribution of staple fibers has on the toughness of the material, plates with dimensions were molded that simulate the slabs-onground and pavements (with three distinct staple fiber texts: 20, 30 and 40 kg/m³), of which prisms for determination of its toughness will be extracted, that will be compared with the gotten ones in molded specimen. The results will be statistically analyzed through the analysis of variance for establishment of the existing correlations and its influences on the toughness of the composite. There is no national standard for testing and use of the SFRC that specify and regulate their use. Thus, given the results of toughness values have been with great variability, we propose characteristic values for the application in executive control of building works / Mestrado / Arquitetura e Construção / Mestre em Engenharia Civil

Concrete is a very weak and brittle material in tension. It has been shown in previous researches that the addition of steel fibers to a concrete matrix can improve this behavior. The ability of fibers to control and redistribute stresses after cracking results in a number of improvements in the structural behaviour of concrete. A review of existing literature shows that the addition of steel fibers enhances concrete’s tensile resistance, crack control properties, ductility and damage tolerance. In beams, fibers can transform brittle shear response into a flexural response and promote ductility, thereby allowing for a full or partial replacement of traditional shear reinforcement. The enhanced shear capacity, ductility and damage tolerance of Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) can also potentially be used to relax seismic detailing requirements in frames by partially replacing the required transverse reinforcement in the plastic hinge regions of RC beams. One of the drawbacks associated with SFRC is that the addition of steel fibers to a traditional concrete mix at high fiber contents can result in workability problems. The combined use of Self-Consolidating Concrete (SCC) and fibers can solve this problem and facilitate placement for a wider range of structural applications. Although several studies have been conducted on the behaviour of SFRC beams subjected to monotonic loading, there is limited research on the behaviour of SFRC beams under cyclic or reverse-cyclic loading. This thesis presents the results of an experimental and analytical study conducted on nine SFRC beam specimens tested under load reversals. The main objective of this research program was to investigate the effect of fibers on structural behaviour and to examine the ability of steel fibers to replace transverse reinforcement. The experimental and analytical results show that use of fibers results in several improvements in behaviour, including enhanced damage tolerance and post-peak ductility. The results also show that steel fibers can potentially be used to allow for a reduction of transverse reinforcement in beams, however further research is required.

The project developed in the framework of engineering degree in Mechanical Engineering Technology presents experiment welding of high strength steels Docol using a fiber laser. The work is a literature review describing the properties of welded materials, principles and different types of lasers and laser welding technology. In the experimental part, the validation set welding parameters. Finally, work is the evaluation of experiments.

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