Refratários são materiais com microestrutura heterogênea constituída de uma fração grosseira, os agregados, e de uma fração mais fina, a matriz, em que ambas exercem papéis fundamentais nas propriedades dos refratários, sendo a resistência ao dano por choque térmico, uma das mais importantes. Para avaliar essa questão crítica dos refratários há necessidade de se conhecer bem seu comportamento à propagação de trinca, principalmente quando submetido a uma tensão. Porém, devido à complexidade da estrutura desses materiais, o comportamento das regiões à frente e atrás da ponta da trinca sempre foi muito discutido, só que essa discussão sempre fez uso de modelos e simulações computacionais, já que é prevista uma zona de processo, em que diferentes mecanismos podem absorver energia aumentando a resistência à propagação da trinca principal. Nesta tese foi proposto o estudo experimental do comportamento da propagação de trinca em refratários, visando entender os mecanismos de resistência à propagação de trinca e o caminho das trincas propagantes, utilizando o método da cunha para propagação estável da trinca, que é o mais adequado para essa classe de materiais. Para isso foram utilizados, dois refratários distintos: tijolo e concreto, ambos de alta alumina. No tijolo, para visualização do caminho da trinca propagante após o ensaio, o caminho da trinca foi infiltrado com cola instantânea para garantir a integridade da mesma, a fim que amostras pudessem ser preparadas para análise de imagens em microscópio eletrônico de varredura. Devido à dificuldade dessa preparação, e de só ser possível observar a trinca após a propagação, um microscópio digital passou a ser utilizado in loco ao ensaio. Esse estudo foi realizado com o concreto, sendo possível associar o comprimento da trinca com a curva carga-deslocamento. A fim de complementar o estudo do processo de fratura, a técnica de emissão acústica (EA) passou a ser utilizada nos ensaios de propagação de trinca, já que quando um material é submetido a uma carga e as trincas se desenvolvem, há liberação de energia de deformação do material, sendo possível capturar os dados de energia dos sinais gerados pela propagação. Sendo assim foi possível correlacionar resultados de energia de fratura, início e tamanho de trinca com as curvas carga-deslocamento, carga-tempo, e inclusive, com a contagem de sinais acumulada-tempo, que foi complementar na estimativa da zona de processo completa, ou seja, os fenômenos produzidos atingiram o estado estacionário. A região em que se encontra o final da zona de processo coincide com o fim do regime estacionário, que é onde a trinca atravessa o corpo de prova. Dessa forma, mostra-se com essa tese, que o corpo de prova utilizado para a propagação estável de trinca pelo método da cunha, nas dimensões atuais, são suficientes para o desenvolvimento de todos os mecanismos de resistência à propagação de trinca em refratários. / Refractories are materials with heterogeneous microstructure, consisting of a coarse fraction, aggregates, and a finer fraction, the matrix, in which both play key roles in the properties of the refractory, and the resistance to thermal shock damage, one of the most important. To examine this critical issue of the refractory is no need to be familiar with their behavior to crack propagation, especially when subjected to a stress. The behavior of the regions ahead of and behind the crack tip has been discussed exhaustively, because a process zone was envisaged in which different mechanisms could absorb energy, thus increasing the propagation resistance of the main crack. However, this discussion has always been based on the use of models and computer simulations. The thesis presented here proposes an experimental study of the behavior of crack propagation in refractories, aiming to understand the mechanisms of crack propagation resistance and the crack propagation path, using the wedge splitting method to achieve stable crack propagation. To this end, two different refractory materials were used: brick and concrete, both high alumina. Based on the stable crack propagation test by the wedge method, techniques were sought that would aid in the visualization of crack propagation. In brick, the crack path was infiltrated with instant glue and infiltrated samples were examined by scanning electron microscopy (SEM); however, in addition to proving laborious, the crack was only visible after its propagation. In the case of concrete, this study was performed in loco during the test, using a digital microscope in combination with the acoustic emission (AE) technique. AE is defined as the generation of stress waves stored energy is suddenly released from localized sources within a material subjected to external loads. By means of the fracture energy data and the AE signals, it was possible to observe the entire fracture process and to correlate the results of fracture energy and crack onset and size with the load-displacement and load-time curves, and even the count of signals accumulated over time. This information was complementary to estimate the complete process zone, i.e., the phenomena produced reached the steady state. This study demonstrated that the dimensions of the test specimen used for stable crack propagation by the wedge splitting method suffice for the development of all the mechanisms of crack propagation resistance in refractories.

Refratários são materiais com microestrutura heterogênea constituída de uma fração grosseira, os agregados, e de uma fração mais fina, a matriz, em que ambas exercem papéis fundamentais nas propriedades dos refratários, sendo a resistência ao dano por choque térmico, uma das mais importantes. Para avaliar essa questão crítica dos refratários há necessidade de se conhecer bem seu comportamento à propagação de trinca, principalmente quando submetido a uma tensão. Porém, devido à complexidade da estrutura desses materiais, o comportamento das regiões à frente e atrás da ponta da trinca sempre foi muito discutido, só que essa discussão sempre fez uso de modelos e simulações computacionais, já que é prevista uma zona de processo, em que diferentes mecanismos podem absorver energia aumentando a resistência à propagação da trinca principal. Nesta tese foi proposto o estudo experimental do comportamento da propagação de trinca em refratários, visando entender os mecanismos de resistência à propagação de trinca e o caminho das trincas propagantes, utilizando o método da cunha para propagação estável da trinca, que é o mais adequado para essa classe de materiais. Para isso foram utilizados, dois refratários distintos: tijolo e concreto, ambos de alta alumina. No tijolo, para visualização do caminho da trinca propagante após o ensaio, o caminho da trinca foi infiltrado com cola instantânea para garantir a integridade da mesma, a fim que amostras pudessem ser preparadas para análise de imagens em microscópio eletrônico de varredura. Devido à dificuldade dessa preparação, e de só ser possível observar a trinca após a propagação, um microscópio digital passou a ser utilizado in loco ao ensaio. Esse estudo foi realizado com o concreto, sendo possível associar o comprimento da trinca com a curva carga-deslocamento. A fim de complementar o estudo do processo de fratura, a técnica de emissão acústica (EA) passou a ser utilizada nos ensaios de propagação de trinca, já que quando um material é submetido a uma carga e as trincas se desenvolvem, há liberação de energia de deformação do material, sendo possível capturar os dados de energia dos sinais gerados pela propagação. Sendo assim foi possível correlacionar resultados de energia de fratura, início e tamanho de trinca com as curvas carga-deslocamento, carga-tempo, e inclusive, com a contagem de sinais acumulada-tempo, que foi complementar na estimativa da zona de processo completa, ou seja, os fenômenos produzidos atingiram o estado estacionário. A região em que se encontra o final da zona de processo coincide com o fim do regime estacionário, que é onde a trinca atravessa o corpo de prova. Dessa forma, mostra-se com essa tese, que o corpo de prova utilizado para a propagação estável de trinca pelo método da cunha, nas dimensões atuais, são suficientes para o desenvolvimento de todos os mecanismos de resistência à propagação de trinca em refratários. / Refractories are materials with heterogeneous microstructure, consisting of a coarse fraction, aggregates, and a finer fraction, the matrix, in which both play key roles in the properties of the refractory, and the resistance to thermal shock damage, one of the most important. To examine this critical issue of the refractory is no need to be familiar with their behavior to crack propagation, especially when subjected to a stress. The behavior of the regions ahead of and behind the crack tip has been discussed exhaustively, because a process zone was envisaged in which different mechanisms could absorb energy, thus increasing the propagation resistance of the main crack. However, this discussion has always been based on the use of models and computer simulations. The thesis presented here proposes an experimental study of the behavior of crack propagation in refractories, aiming to understand the mechanisms of crack propagation resistance and the crack propagation path, using the wedge splitting method to achieve stable crack propagation. To this end, two different refractory materials were used: brick and concrete, both high alumina. Based on the stable crack propagation test by the wedge method, techniques were sought that would aid in the visualization of crack propagation. In brick, the crack path was infiltrated with instant glue and infiltrated samples were examined by scanning electron microscopy (SEM); however, in addition to proving laborious, the crack was only visible after its propagation. In the case of concrete, this study was performed in loco during the test, using a digital microscope in combination with the acoustic emission (AE) technique. AE is defined as the generation of stress waves stored energy is suddenly released from localized sources within a material subjected to external loads. By means of the fracture energy data and the AE signals, it was possible to observe the entire fracture process and to correlate the results of fracture energy and crack onset and size with the load-displacement and load-time curves, and even the count of signals accumulated over time. This information was complementary to estimate the complete process zone, i.e., the phenomena produced reached the steady state. This study demonstrated that the dimensions of the test specimen used for stable crack propagation by the wedge splitting method suffice for the development of all the mechanisms of crack propagation resistance in refractories.

Os materiais cerâmicos são utilizados pelo homem há milhares de anos e podem ser considerados os primeiros materiais utilizados na fabricação de ferramentas. Argamassas são materiais cerâmicos formados pela mistura de cimento, areia e água, são fluidos nas primeiras horas e endurecem com o tempo, ganhando resistência mecânica, já os refratários são materiais constituídos basicamente por duas partes, uma de granulometria fina denominada matriz e a outra de granulometria grosseira, chamada agregado, trabalham em altas temperaturas e muitas vezes sofrem choques térmicos. Devido a sua fragilidade, são susceptíveis a fratura catastrófica, por isso o conhecimento de seu comportamento mecânico é tão importante. Uma importante propriedade dos materiais cerâmicos é a energia de fratura e o método mais conhecido para a sua determinação é o da barra entalhada flexionada em três ou quatro pontos, porém o grande problema deste método é a relação de tamanho de agregado/área de fratura, pois como a barra apresenta, em geral, pequenas dimensões, o material pode apresentar um agregado de dimensões próximas à dimensão da área de fraturada e o resultado final pode ser fortemente afetado. Então, em 1986, Tschegg patenteou o método da cunha (wedge splitting test) que minimiza este efeito, devido à utilização de amostras com grande área de fratura. Desde então, este método vem sendo utilizado com freqüência por diversos pesquisadores no mundo. Porém não há estudos publicados que definam a posição ideal dos roletes do dispositivo de teste, levando ao uso de diferentes posições, sem que se saiba como isso pode influenciar o ensaio. Além de não existir uma definição de, a partir de que tamanho de agregado o método da barra entalhada passa a ser desaconselhável sendo necessário o uso do método da cunha. Neste trabalho analisou-se a influência da posição dos roletes e do tamanho de agregados nas medidas de energia de fratura e na carga máxima atingida no ensaio. / The ceramic materials are used by humans for thousands of years and can be considerate the first materials used in the manufacture of tools. Mortar are ceramic materials made by the mixture of cement, sand and water, it is fluid in the first hours and stiffen over time, gaining mechanical strength, the refractories in turn are made basically of two phases, one of fine granulometry called matrix and another of coarse called aggregate. It works over high temperature and many times suffer thermal shock. Due to its fragility, it is susceptible to catastrophic fracture; therefore the knowledge of its mechanical behavior is so important. One of the mainly properties of ceramic materials is the fracture energy and o most knew method for its determination is of three-point bending test on notched beams, but the biggest problem of this method is the relation between aggregate size and fracture area, because as the beam has small dimensions the aggregate can have a dimension so closed of the fracture area dimension and the final result can be tightly affect. Then in 1986, Tschegg patented the wedge splitting test, which minimizes this effect, because of the use of samples with a big fracture area. Since then, this method has been used for scientists around the world. But there are no studies that define the roll position of the test device, leading to the use of different positions, without know how it can influence the test. Besides not having a definition of from what aggregate size the wedge splitting test is advisable in despite of the bending test on notched beams. In this work was analyzed the influence of the rolls positions in the wedge splitting test and of the aggregate size in the measures of fracture energy and maximum load of test.

Ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) is a relatively new fibre reinforced cementitious composite and has become very popular in construction applications. Extensive experimental studies have been conducted, demonstrating its superior properties such as much higher strength, ductility and durability than conventional fibre reinforced concrete (FRC) and high performance concrete. However, the material's damage and fracture mechanisms at meso/micro scales are not well understood, limiting its wider applications considerably. This study aims at an in-depth understanding of the damage and fracture mechanisms of UHPFRC, combining microscale in-situ X-ray computed tomography (µXCT) experiments and mesoscale image-based numerical modelling. Firstly, in-situ µXCT tests of small-sized UHPFRC specimens under wedge splitting loading were carried out, probably for the first time in the world, using an in-house designed loading rig. With a voxel resolution of 16.9µm, the complicated fracture mechanisms are clearly visualised and characterised using both 2D images and 3D volumes at progressive loading stages, such as initiating of micro-cracks, arresting of cracks by fibres, bending and pulling out of fibres and spalling of mortar at the exit points of inclined fibres. Secondly, based on the statistics of pores in the µXCT images obtained for a 20mm cube specimen, an efficient two-scale analytical-numerical homogenisation method was developed to predict the effective elastic properties of the UHPFRC. The large number of small pores were first homogenised at microscale with sand and cement paste, using elastic moduli from micro-indentation tests. 3D mesoscale finite element models were built at the second scale by direct conversion of the µXCT images, with fibres and large pores were faithfully represented. The effects of the volume fraction and the orientation of steel fibres on the elastic modulus were investigated, indicating that this method can be used to optimise the material micro-structure. Thirdly, 3D mesoscale finite element models were built for the specimen used in the in-situ µXCT wedge splitting test, with embedded fibre elements directly converted from the µXCT images. The fracture behaviour in the mortar was simulated by the damage plasticity model available in ABAQUS. Finally, 2D mesoscale finite element models were developed to simulate the fracture behaviour of UHPFRC using cohesive interface elements to simulate cracks in the mortar, and randomly distributed two-noded 1D fibres and connector elements to simulate the pull-out behaviour of fibres. This approach offers a link between the fibres pull-out behaviour and the response of the whole composite at the macroscale, thus it can be used to conduct parametric studies to optimise the material properties.

Os materiais cerâmicos são utilizados pelo homem há milhares de anos e podem ser considerados os primeiros materiais utilizados na fabricação de ferramentas. Argamassas são materiais cerâmicos formados pela mistura de cimento, areia e água, são fluidos nas primeiras horas e endurecem com o tempo, ganhando resistência mecânica, já os refratários são materiais constituídos basicamente por duas partes, uma de granulometria fina denominada matriz e a outra de granulometria grosseira, chamada agregado, trabalham em altas temperaturas e muitas vezes sofrem choques térmicos. Devido a sua fragilidade, são susceptíveis a fratura catastrófica, por isso o conhecimento de seu comportamento mecânico é tão importante. Uma importante propriedade dos materiais cerâmicos é a energia de fratura e o método mais conhecido para a sua determinação é o da barra entalhada flexionada em três ou quatro pontos, porém o grande problema deste método é a relação de tamanho de agregado/área de fratura, pois como a barra apresenta, em geral, pequenas dimensões, o material pode apresentar um agregado de dimensões próximas à dimensão da área de fraturada e o resultado final pode ser fortemente afetado. Então, em 1986, Tschegg patenteou o método da cunha (wedge splitting test) que minimiza este efeito, devido à utilização de amostras com grande área de fratura. Desde então, este método vem sendo utilizado com freqüência por diversos pesquisadores no mundo. Porém não há estudos publicados que definam a posição ideal dos roletes do dispositivo de teste, levando ao uso de diferentes posições, sem que se saiba como isso pode influenciar o ensaio. Além de não existir uma definição de, a partir de que tamanho de agregado o método da barra entalhada passa a ser desaconselhável sendo necessário o uso do método da cunha. Neste trabalho analisou-se a influência da posição dos roletes e do tamanho de agregados nas medidas de energia de fratura e na carga máxima atingida no ensaio. / The ceramic materials are used by humans for thousands of years and can be considerate the first materials used in the manufacture of tools. Mortar are ceramic materials made by the mixture of cement, sand and water, it is fluid in the first hours and stiffen over time, gaining mechanical strength, the refractories in turn are made basically of two phases, one of fine granulometry called matrix and another of coarse called aggregate. It works over high temperature and many times suffer thermal shock. Due to its fragility, it is susceptible to catastrophic fracture; therefore the knowledge of its mechanical behavior is so important. One of the mainly properties of ceramic materials is the fracture energy and o most knew method for its determination is of three-point bending test on notched beams, but the biggest problem of this method is the relation between aggregate size and fracture area, because as the beam has small dimensions the aggregate can have a dimension so closed of the fracture area dimension and the final result can be tightly affect. Then in 1986, Tschegg patented the wedge splitting test, which minimizes this effect, because of the use of samples with a big fracture area. Since then, this method has been used for scientists around the world. But there are no studies that define the roll position of the test device, leading to the use of different positions, without know how it can influence the test. Besides not having a definition of from what aggregate size the wedge splitting test is advisable in despite of the bending test on notched beams. In this work was analyzed the influence of the rolls positions in the wedge splitting test and of the aggregate size in the measures of fracture energy and maximum load of test.

The thesis focuses on the computational simulation of wedge splitting test of a concrete specimen by using finite element method. Different levels of numeric model for different notch depth and for different position of support are solved. Depending on the depth of a notch and difference of configuration, the crack paths and responses to an exterior load on a crack mouth opening displacement are evaluated.

A melhor maneira de se caracterizar o comportamento mecânico pós-fissuração dos concretos reforçados com fibras (CRF) para fins estruturais é por meio de ensaios que envolvem a ruptura do material à tração direta. Devido às dificuldades de execução destes, comumente se empregam ensaios de tração indireta, com destaque para os ensaios de flexão com sistema fechado. Entretanto, fatores limitantes, como a superestimação da capacidade resistente do compósito em testes de flexão, têm incentivado o desenvolvimento de outros métodos de ensaio mais fidedignos às características do CRF. Este é o caso do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha, abreviado como DEWS (do inglês, Double Edge Wedge Splitting), em que o esforço de tração indireta não está associado a uma flecha, como nos ensaios de flexão, mas sim à própria fissuração da matriz de concreto. No DEWS há a possibilidade de avaliação direta da ortotropia do CRF e seu efeito na resistência pós-fissuração no estado limite de serviço (ELS) e último (ELU). Estudos anteriores sobre este ensaio utilizaram sistema aberto, mas se restringiram a avaliar apenas elevados teores de fibra, o que não traz dificuldades à caracterização da resistência residual no ELS. Este trabalho, contudo, buscou o estudo mais acurado a respeito do ensaio DEWS. Os programas experimentais desenvolvidos empregaram concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço. Inicialmente, estudou-se a capacidade do ensaio DEWS em identificar o efeito da orientação das fibras na matriz na resistência pós-fissuração do CRF. Essa análise foi correlacionada com os resultados obtidos a partir de ensaios de flexão de prismas feitos como recomendado pela JSCE-SF4, assim, buscou-se avaliar se este teste promove uma superestimação da capacidade de reforço da fibra. Uma outra avaliação centrou-se no fator da taxa de carregamento de ensaio, realizando-se a metodologia DEWS e o teste de flexão (JSCE-SF4: 1984) sob quatro velocidades distintas, com intuito de verificar seu grau de influência no comportamento do material. A partir dos resultados obtidos, o ensaio DEWS mostrou-se aplicável na avaliação da ortotropia de corpos de prova em concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço, mesmo com a utilização de sistema aberto e em velocidade de carregamento acima da proposta em literatura. A extensão da instabilidade pós-fissuração obtida a partir do ensaio DEWS foi menor que a encontrada para o ensaio de flexão de prismas. O estudo mostrou que a capacidade resistente pós-fissuração do CRF no ensaio de flexão pode ser até 300% maior do que a mesma resistência medida na direção transversal do prisma. / The best way to characterize the post-cracking behaviour of fibre reinforced concretes (FRC) for structural proposes is through direct tensile tests. As direct tensile tests are difficult to conduce, usually indirect tensile tests are employed, especially bending tests with closed-loop control. However, limiting factors, as the strength capacity overestimation of composites under flexural beams tests had motivated the development of another test procedure aiming to obtain responses closer to FRC basic characteristics. This is the case of Double Edge Wedge Splitting test (DEWS). In this test, the indirect tensile stress is not associated with a deflection - as is common in bending tests - but it is related with the cracking opening of concrete matrix. The DEWS test brings the possibility of direct evaluation of the FRC orthotropic behaviour and its effect in the post-crack strength at the serviceability (SLS) and ultimate (ULS) limit estates. Previous researches about DEWS test were done using open-loop control, but they were limited to higher fibre content. These do not provide difficulties about the residual strength characterization at the SLS. Thus, this study carried out an accurate experimental analysis about DEWS. This experimental programme used only fibre reinforced concrete with low steel fibre volume fractions. The first analysis was based in the DEWS test capacity for identification of the effect of predominant fibre orientation into matrix in the post-crack strength of the FRC. This analysis was linked with the flexural test made with prismatic specimens as recommended by JSCE-SF4 in order to evaluate if it promotes an overestimation of the fibre reinforcement capacity. The other evaluation focused on the test loading rate factor by doing DEWS test and bending test (JSCE-SF4:1984) under four different rates in order to verify its influence on the material behaviour. The results shown that DEWS test was capable to identify the fibre alignment into FRC specimens with low fibre content, even using open-loop control and increasing the load rate. The extension of the instability region on DEWS test response was lower than the provided by the flexural tests. The study also showed that the flexural test could overestimate the post-crack strength capacity of the FRC up 300% in relation to the transversal direction.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral dessa pesquisa é analisar o comportamento mecânico, com foco na tenacidade à tração, de corpos de provas de concreto reforçado com fibras de aço, por meio do ensaio de abertura por encunhamento, patenteado por Elmar K. Tschegg, comparando os resultados com os valores obtidos pelo método da ASTM C1609. Deseja-se ainda, avaliar a influência do teor de fibra de aço e da resistência à compressão na tenacidade do compósito. E também contribuir com a regulamentação e o controle na aplicação do material. O programa experimental foi composto de 112 corpos de prova (64 cilíndricos para caracterização, 24 prismáticos para ASTM C1609 e 24 cúbicos para encunhamento) que foram ensaiados no Laboratório de Estruturas da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Federal de Uberlândia. Todos os corpos de prova foram moldados e ensaiados com idade mínima de 60 dias. Após a realização dos ensaios e análise dos resultados, conclui-se que as fibras de aço conferem ao concreto um aumento na tenacidade à tração. Observou-se também o comportamento strain-hardening à tração do concreto com teor de fibras de 0,64%. O ensaio de abertura por encunhamento apresenta indicativos de reprodutibilidade e coerência, quando comparado com o teste ASTM C1609 (2012), ou seja, há uma correlação e confirma-se como um procedimento alternativo para o controle tecnológico do compósito. / The general objective of the research is to analyze the mechanical behavior, focusing on the tensile strength, of concrete reinforced concrete test bodies with steel fibers, by means of the Elmar K. Tschegg patented aperture test by comparing the results with The values obtained by the method of ASTM C1609. It is also desired to evaluate the influence of the steel fiber content and the compressive strength on the composite toughness. And also contribute with a regulation and control in the application of the material. The experimental program was composed of 112 test specimens (64 cylindrical characterization, 24 prismatic for ASTM C1609 and 24 cubic for encouragement) that were tested in the Structures Laboratory of the Faculty of Civil Engineering of the Federal University of Uberlândia. All specimens were molded and assayed at least 60 days old. After the tests and analysis of the results, it is concluded that the steel fiber gives the concrete an increase in tensile toughness. The strain-hardening behavior of the concrete with a fiber content of 0.64% was also observed. The Wedge Splitting Test presents indications of reproducibility and coherence, when compared with ASTM C1609 (2012), that is, there is a correlation and it is confirmed as an alternative procedure for the technological control of the composite. / Dissertação (Mestrado)

A melhor maneira de se caracterizar o comportamento mecânico pós-fissuração dos concretos reforçados com fibras (CRF) para fins estruturais é por meio de ensaios que envolvem a ruptura do material à tração direta. Devido às dificuldades de execução destes, comumente se empregam ensaios de tração indireta, com destaque para os ensaios de flexão com sistema fechado. Entretanto, fatores limitantes, como a superestimação da capacidade resistente do compósito em testes de flexão, têm incentivado o desenvolvimento de outros métodos de ensaio mais fidedignos às características do CRF. Este é o caso do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha, abreviado como DEWS (do inglês, Double Edge Wedge Splitting), em que o esforço de tração indireta não está associado a uma flecha, como nos ensaios de flexão, mas sim à própria fissuração da matriz de concreto. No DEWS há a possibilidade de avaliação direta da ortotropia do CRF e seu efeito na resistência pós-fissuração no estado limite de serviço (ELS) e último (ELU). Estudos anteriores sobre este ensaio utilizaram sistema aberto, mas se restringiram a avaliar apenas elevados teores de fibra, o que não traz dificuldades à caracterização da resistência residual no ELS. Este trabalho, contudo, buscou o estudo mais acurado a respeito do ensaio DEWS. Os programas experimentais desenvolvidos empregaram concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço. Inicialmente, estudou-se a capacidade do ensaio DEWS em identificar o efeito da orientação das fibras na matriz na resistência pós-fissuração do CRF. Essa análise foi correlacionada com os resultados obtidos a partir de ensaios de flexão de prismas feitos como recomendado pela JSCE-SF4, assim, buscou-se avaliar se este teste promove uma superestimação da capacidade de reforço da fibra. Uma outra avaliação centrou-se no fator da taxa de carregamento de ensaio, realizando-se a metodologia DEWS e o teste de flexão (JSCE-SF4: 1984) sob quatro velocidades distintas, com intuito de verificar seu grau de influência no comportamento do material. A partir dos resultados obtidos, o ensaio DEWS mostrou-se aplicável na avaliação da ortotropia de corpos de prova em concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço, mesmo com a utilização de sistema aberto e em velocidade de carregamento acima da proposta em literatura. A extensão da instabilidade pós-fissuração obtida a partir do ensaio DEWS foi menor que a encontrada para o ensaio de flexão de prismas. O estudo mostrou que a capacidade resistente pós-fissuração do CRF no ensaio de flexão pode ser até 300% maior do que a mesma resistência medida na direção transversal do prisma. / The best way to characterize the post-cracking behaviour of fibre reinforced concretes (FRC) for structural proposes is through direct tensile tests. As direct tensile tests are difficult to conduce, usually indirect tensile tests are employed, especially bending tests with closed-loop control. However, limiting factors, as the strength capacity overestimation of composites under flexural beams tests had motivated the development of another test procedure aiming to obtain responses closer to FRC basic characteristics. This is the case of Double Edge Wedge Splitting test (DEWS). In this test, the indirect tensile stress is not associated with a deflection - as is common in bending tests - but it is related with the cracking opening of concrete matrix. The DEWS test brings the possibility of direct evaluation of the FRC orthotropic behaviour and its effect in the post-crack strength at the serviceability (SLS) and ultimate (ULS) limit estates. Previous researches about DEWS test were done using open-loop control, but they were limited to higher fibre content. These do not provide difficulties about the residual strength characterization at the SLS. Thus, this study carried out an accurate experimental analysis about DEWS. This experimental programme used only fibre reinforced concrete with low steel fibre volume fractions. The first analysis was based in the DEWS test capacity for identification of the effect of predominant fibre orientation into matrix in the post-crack strength of the FRC. This analysis was linked with the flexural test made with prismatic specimens as recommended by JSCE-SF4 in order to evaluate if it promotes an overestimation of the fibre reinforcement capacity. The other evaluation focused on the test loading rate factor by doing DEWS test and bending test (JSCE-SF4:1984) under four different rates in order to verify its influence on the material behaviour. The results shown that DEWS test was capable to identify the fibre alignment into FRC specimens with low fibre content, even using open-loop control and increasing the load rate. The extension of the instability region on DEWS test response was lower than the provided by the flexural tests. The study also showed that the flexural test could overestimate the post-crack strength capacity of the FRC up 300% in relation to the transversal direction.

The thesis is focused on a test on determination of the fracture-mechanical parameters of quasi-brittle materials, especially concrete. What is referred to as the wedge-splitting test is considered, for which a variety of shapes of notched specimen can be used. This work is exclusively focused on the cylinder-shaped specimen of diameter 150 mm and breadth of 100 mm. The test is performed virtually using Atena 2D FEM software. Progress of failure is observed during loading of the specimen for various notch lengths. The amount of energy released for the development the failure outside of the tested cross-sectional area (weakened by the notch) is quantified and the size of the fracture process zone is investigated. The described analysis is performed for several material sets witch differ in cohesive properties of the quasi-brittle material expressed via the so-called characteristic length. Suitable proportions of the test specimen are sought, in order to avoid the failure and thus also the energy dissipation outside of the specimen ligament area during the experimental tests, which shall lead to more accurate estimates of fracture-mechanical parameters of the tested material.