Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-05-15T18:22:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AderenciaArmaduraConcreto.pdf: 7093878 bytes, checksum: 06f506f60deb7ffb907a96a2ad0b390a (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-05-15T18:23:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AderenciaArmaduraConcreto.pdf: 7093878 bytes, checksum: 06f506f60deb7ffb907a96a2ad0b390a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T18:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AderenciaArmaduraConcreto.pdf: 7093878 bytes, checksum: 06f506f60deb7ffb907a96a2ad0b390a (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Este trabalho avalia a influência das fibras de aço na aderência entre armadura e concreto e o comportamento de vigas sujeitas a esforços de flexão no Estado Limite Último, por meio de um ensaio inovador para comparar com ensaio padrão da RILEM RC6 (1983). Alguns dos modelos teóricos que se dispõem a representar o comportamento da aderência são prescritos pelas normas do CEB-FIP (2010), do ACI 408R (2003) e da NBR 6118 (2014) e pelos modelos propostos dos autores: Orangun et al. (1977), Harajli (2009), Shen et al. (2016). No programa experimental foram analisadas barras de aço com diâmetros de 8 mm, 10 mm e 12,5 mm em corpos de prova moldados com concretos de resistências à compressão de 30 MPa, variando o comprimento de ancoragem em lb; 0,75. lb e 0,5.lb (lb é comprimento de ancoragem determinado pela NBR 6118, 2014). As fibras metálicas utilizadas com teores volumétricos de 0; 39,25; 78,50 e 117,75 kg/m³. Foram 27 vigas concretadas para ensaio proposto e 12 cubos para ensaio padrão de arrancamento. As vigas foram ensaiadas aos 28 dias após a concretagem, os resultados experimentais foram apresentados e comparados com as previsões normativas. Houve aumento de tensão de aderência conforme se adicionava fibras de aço, No ensaio padrão para Vf = 0,5%, aumento de tensão ≈ 4%, para Vf = 1,0%, aumento de tensão ≈ 11% e Vf = 1,5%, aumento de tensão ≈ 15%. No ensaio proposto, como houve variação também de comprimento de ancoragem, os melhores resultados foram para as amostras com Vf de 1,5% e com 0,5.lb apresentaram tensão superior e carga de ruptura equivalente. Em relação à analise teórica, concluiu-se que as prescrições de Orangun et al. (1977) e ACI 408R (2003) ofereceram resultados mais próximos dos experimentais, exp/teo ≈ 1, e apresentaram um nível de segurança de 75% na avaliação de nível de segurança e dispersão. Logo, é viável afirmar que comprimentos de ancoragens menores em CRFA apresentam comportamento e desempenho similar aos comprimentos de ancoragens do concreto armado e que o ensaio proposto pelo trabalho é eficiente para o estudo da influência de fibras de aço na aderência entre armadura e concreto. / This work evaluates the influence of steel fibers on the bond between reinforcement and concrete and the behavior of beams subjected to bending stress in the Ultimate Limit State, through an innovative test to compare with RILEM RC6 (1983) standard test. Some of the theoretical models that are willing to represent the bond behavior are prescribed by CEB-FIP (2010), ACI 408R (2003) and NBR 6118 (2014) and by the authors' proposed models: Orangun et al. (1977), Harajli (2009), Shen et al. (2016). In the experimental program will be analyzed steel bars with diameters of 8 mm, 10 mm and 12.5 mm in specimens molded with compressive strength concrete of 30 MPa, varying the length of development in lb; 0.75.lb and 0.5 lb (lb is anchorage length determined by NBR 6118, 2014). The steel fibers used with volumes ranging of 0; 39.25; 78.50 and 117.75kg/m³. There will be 27 beams for the proposed test and 12 cube for the standard Pull-Out Test. The beams were tested at 28 days after concreting, the experimental results were presented and compared with the normative predictions. In the standard test for Vf = 0.5%, increase of tension ≈ 4%, for Vf = 1.0%, increase of tension ≈ 11% and Vf = 1, 5%, increase of tension ≈ 15%. In the proposed test, since there was also variation of length development, the best results were for samples with Vf of 1.5% and with 0.5.lb presented higher tension and load of equivalent rupture. In relation to the theoretical analysis, it was concluded that the prescriptions of Orangun et al. (1977) and ACI 408R (2003) presented results closer to the experimental results, exp/teo ≈ 1, and presented a security level of 75% in the evaluation of security level and dispersion. Therefore, it is feasible to state that lengths developments of smaller CRFA exhibit behavior and performance similar to the lengths developments of reinforced concrete and that the work proposed is efficient for the study of the influence of steel fibers in the bond between reinforcement and concrete.

Submitted by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-06-26T18:07:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEficiencia.pdf: 5243784 bytes, checksum: ac60c0405cc863a22e420bb17ac32c99 (MD5) / Approved for entry into archive by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-06-26T18:10:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEficiencia.pdf: 5243784 bytes, checksum: ac60c0405cc863a22e420bb17ac32c99 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T18:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEficiencia.pdf: 5243784 bytes, checksum: ac60c0405cc863a22e420bb17ac32c99 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / O presente estudo avalia a eficiência das fibras de aço no reforço ao cisalhamento de vigas em concreto armado. Para esse fim, serão apresentadas algumas recomendações normativas e uma pesquisa experimental. No que diz respeito à análise das recomendações normativas, serão discutidas cinco propostas, RILEM TC 162-TDF (2003), CECS 38 (2004), JSCE (2008), EHE 08 (2010) e MODEL CODE (2010). Nesse contexto, a performance dessas propostas foi avaliada a partir do parâmetro Vexp/Vteo, que relaciona, respectivamente, os resultados experimentais, os quais foram coletados da literatura, compondo um banco de dados (BD), e os resultados teóricos, definidos pelas recomendações normativas. Para o programa experimental, foram avaliadas quatro vigas, sendo uma de referência (sem fibras) e três em concreto reforçado com fibras de aço (CRFA). Ressalta-se que todas as vigas foram reforçadas ao cisalhamento com uma taxa de armadura mínima. Entre as vigas em CRFA, é importante comentar que será avaliada a influência do consumo de fibras (Cf) adicionado à massa de concreto, que irá variar em 0,5% (≈40 kg/m3), 0,8% (≈60 kg/m3) e 1,0% (≈80 kg/m3) e a possibilidade de substituir parcialmente, ou completamente, o reforço convencional (estribos) pelo mecanismo de reforço proporcionado pelas fibras de aço do CRFA. Em relação à analise teórica, concluiu-se que as recomendações normativas MODEL CODE (2010), CECS 38 (2004) e JSCE (2008), ofereceram os resultados mais acertados, com Vexp/Vteo≈1,0, contudo, a JSCE (2008) foi a mais penalizada segundo a versão modificada do DPC (Demerit Points Classification), proposto originalmente por COLLINS (2001). RILEM TC 162-TDF (2003) se comportou de forma conservadora e a EHE 08 (2010) apresentou resultados mais dispersos. Em relação aos ensaios experimentais, embora tenha sido registrado um acréscimo de resistência na ordem de 20%, para o concreto com Cf=1,0%, nos ensaios de compressão axial, contudo, o ganho mais expressivo registrado foi quanto a ductilidade e tenacidade do CRFA, ao ponto de mudar o modo de ruptura das vigas, de cisalhamento (viga de referência) para flexão (vigas com CRFA). / The present study aims to assess the efficiency of steel fibres for shear strength of reinforced concrete beams. For this purpose, some design guidelines were discussed together with an experimental research. For the guidelines analysis, five proposals are presented, RILEM TC 162-TDF (2003), CECS 38 (2004), JSCE (2008), EHE 08 (2010) and MODEL CODE (2010). Within this analysis, the proposals performance were assess from the Vexp/Vteo parameter, which corresponds, respectively, the experimental results, which will be collected from the scientific literature, composing a database (DB), and the theoretical results, which are estimated according to the design guidelines. For the experimental research, four beams are evaluated, where one beam is the reference one (no fibres), and the others are built with steel fibres reinforced concrete (SFRC). It is important to note that all beams are reinforced for shear strength by a minimum amount of web reinforcement (stirrups). For the SFRC beams, two conditions will be discussed. Firstly, the influence of the fiber content (Cf) added to the concrete, which range in 0,5% (≈40 kg/m3), 0,8% (≈60 kg/m3) and 1,0% (≈80 kg/m3) and finally, the possibility to replace conventional web reinforcement (stirrups) by steel fibres reinforcement. The theoretical analysis, it was concluded that the guidelines MODEL CODE (2010), CECS 38 (2004) and JSCE (2008), have provided the best results agreed with Vexp / Vteo≈1,0, however, JSCE (2008) was the most penalized according to the modified version of the DPC (Demerit Points Classification), proposed originally by Collins (2001). RILEM TC 162-TDF (2003) behaved conservatively and EHE 08 (2010) showed more dispersed results. In relation to experimental research, although it was recorded a resistance increases of 20% for concrete with Cf = 1.0%, the axial compression tests, however, the most significant gain was recorded as ductility and toughness the SFRC, to the point of changing the way of breaking the beams, shear (reference beam) for bending (beams with SFRC).

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.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T13:00:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / As fibras de aço nos tubos de concreto têm proporcionado melhores níveis de comportamento mecânico. Na região norte, singularmente em Belém do Pará, não há estudos sobre a viabilidade técnica desse recurso tecnológico, embora haja uma considerável deficiência de infra-estrutura urbana. Deste modo tornam-se relevantes realizar estudos sobre a alternativa tecnológica. Esse estudo busca analisar o comportamento mecânico dos tubos de concreto com fibras de aço, visando à viabilidade técnica de substituição dos tubos de concreto com armadura convencional. Na metodologia da pesquisa utilizaram-se fibras de aço no estado soltas e coladas em pente do tipo DRAMIX® 3D 65/35 e do tipo DRAMIX® 3D 80/60. Para cada tipo de fibra foram adotados teores de 20 kg/m³ (0,25%), 30 kg/m³ (0,38%) e 40 kg/m³ (0,50%), em massa e fração volumétrica, respectivamente. A dimensão de todos os tubos de concreto foi de diâmetro de 600 mm, espessura de parede de 60 mm e comprimento útil de 1000 mm, e os corpos-de-prova cilíndricos de 100x200mm e prismáticos de 150x150x500mm e 150x150x550mm, que foram submetidos aos ensaios para avaliação de comportamento mecânico e durabilidade. Na produção do concreto com fibras houve a avaliação no estado fresco com abatimento de tronco de cone entre 0 e 10 mm. A dosagem do concreto com fibras foi a rotineiramente empregada pela empresa para o concreto sem fibras, e a dosagem das fibras ocorreu de acordo com a regra da mistura. Como resultados obtiveram que os tubos de concreto com fibras do tipo 80/60 soltas em todos os teores e coladas em pente nos teores de 0,38% e 0,50%, atingiram a mínima carga de ruptura e pós-fissuração estabelecidas pela NBR 8900 (ABNT, 2007), deste modo seriam tecnicamente viáveis quanto à substituição de tubos de concreto armado convencionalmente, dentro das condições e especificações desse estudo. / The steel fibers in the concrete pipes have provided better mechanical performance levels. In the northern region, uniquely in Belem, no studies on the technical feasibility of this technological resource, although there is considerable deficiency of urban infrastructure. Thus become relevant conduct studies on alternative technology. This study seeks to analyze the mechanical behavior of concrete pipes with steel fibers, aiming at the technical feasibility of replacing the concrete pipe with conventional armor. The research methodology we used steel fibers in loose state and glued comb DRAMIX® 3D type 65/35 and 80/60 DRAMIX® 3D type. For each fiber type were adopted contents of 20 kg / m³ (0.25%), 30 kg / m³ (0.38%) and 40 kg / m³ (0.50%) by weight and volume fraction, respectively. The size of all concrete pipes was 600 mm diameter, wall thickness of 60 mm and effective length 1000 mm, and the cylindrical bodies of the test piece of 100x200mm and prismatic of 150x150x500mm and 150x150x550mm, which were subjected to the tests for mechanical behavior evaluation and durability. In the production of concrete with the fibers was reviewed in the fresh state with frustoconical rebate between 0 and 10 mm. The dosage of concrete with fibers was routinely employed by the company for concrete without fibers, and the strength of the fibers takes place under the rule of the mixture. The results obtained that the concrete pipe with fiber type 80/60 loose at all levels and pasted comb the levels of 0.38% and 0.50%, reached the minimum breaking load and post-cracking set by the NBR 8900 (ABNT, 2007), thus would be technically feasible as the replacement of reinforced concrete pipes conventionally, under the conditions and specifications of this study.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Área de Especialização de Materiais e Processos de Construção. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

In the concrete might occur cracks, due to the combination of residual stresses, cure or hydration, fluency effects, retraction and temperature effect. The objetive of incorporating steel fibers to concrete is to control the micro-cracking during aplication of loads and also improve the mechanical and residual resistance to fracturing properties . The toughness of steel fiber reinforced concrete is a fundamental property to control cracking and is determinated by flexural bending test of prismatic beams. The advantages to use SFRC in the civil construction are: better cavitation resistance, improves the strength impact plus the shock thermal and increase the ductility by delaying the crack propagation in the concrete structural elements that is subjected to the tension or tension by flexural. This study, examines experimentally the mechanicals behavior of prismatic specimens of SFRC s toughness, according to the international recommendations of ASTM C1609 (2010), EN 14651 (2007) e JSCE-SF4 (1984). On next phase, the research sought to evaluate the influence of compressive strength and the fiber rate s behavior. The experimental program consisted in two matrices of 30 MPa and 40 MPa with two dosages of fibers corresponding to 60 kg/m³ and 30 kg/m³ (0,77 % and 0,38 % in volume) formed four composite of fibers. 64 prismatic specimens were cast to evaluate the tenacity and 132 cylindrical specimens to characterize the SFRC through the compression tests, modulus of elasticity and tensile by diametric compression (Brazilian test). In relation to the method of tests, the result shows that the increasing toughness of SFRC was higher when the fiber content increased the composite compared to the change in compressive strength. The EN 14651 that uses notched specimens, it is interesting method to determine the toughness of steel fiber reinforced concrete, because the method obtained lower coefficient of variation for toughness values and the crack it always propagates in the plane of the notch. / No concreto, a fissuração poder ocorrer devido à combinação das tensões residuais em razão da cura ou hidratação, efeitos de fluência, retração e efeito da temperatura. O objetivo de incorporar as fibras de aço ao concreto é controlar a microfissuração durante o carregamento e também melhorar as propriedades mecânicas e de resistências residuais ao fraturamento. A tenacidade do concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é uma propriedade fundamental para controle de fissuração e é determinada com o ensaio de tenacidade à flexão de vigas prismáticas. As vantagens de se utilizar o CRFA na construção civil são: maior resistência à cavitação, melhoria da resistência ao impacto e ao choque térmico e aumento da ductilidade por atrasar a propagação da fissura nos elementos estruturais do concreto submetido à tração ou à tração na flexão. Este estudo analisa os resultados da tenacidade do CRFA, obtidos experimentalmente em corpos de prova prismáticos conforme as recomendações internacionais da ASTM C1609 (2010), EN 14651 (2007) e JSCE-SF4 (1984). Em segundo momento buscou-se avaliar a influência da resistência à compressão e o teor de fibra neste comportamento. O programa experimental consistiu em duas matrizes com fck de 30 MPa e 40 MPa e duas dosagens de fibras correspondente a 60 kg/m³ e 30 kg/m³ (0,77% e 0,38% em volume), formando quatro compósitos. Foram moldados 64 corpos de prova prismáticos para avaliar a medida de tenacidade e 132 corpos de prova cilíndricos para caracterizar o CRFA através dos ensaios de compressão, módulo de elasticidade e tração por compressão diametral. Em relação aos métodos de ensaio, os resultados indicam que o aumento de tenacidade do CRFA foi maior quando se aumentou o teor de fibra no compósito, se comparado à alteração na resistência à compressão. O método EN 14651, que utiliza corpos de prova com entalhe, é um método interessante para determinação da tenacidade de concreto reforçado com fibras de aço, pois o método obteve menor coeficiente de variação dos valores de tenacidade e a fissura sempre se propaga no plano do entalhe. / Mestre em Engenharia Civil

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.

One of the conditions of existence assigned to the concrete as a building material is the adhesion between the concrete and steel. This adhesion has been the subject of several research studies that give rise to models that mathematically describe the behavior of adhesion; present testing techniques and in analysis of the influence of different factors that affect the concrete-steel adhesion. With the technological advancement of the concrete there were some special concrete compositions which contain chemical additives and minerals, and fiber, as is the case of self compacting concrete and concrete reinforced with fibers. These special concretes have shown different behavior compared to conventional concrete, contributing to an improved system of steel-concrete adhesion. Thus, this study used the pullout test of a steel bar of a massive concrete, following the standard model of RILEM-CEB-FIP (1973) known as Pull Out Test (Steel Reinforced Bond Test) were used conventional concrete, self compacting concrete and self compacting concrete with the addition of 1% steel fibers and steel bars used were 10mm and 16mm od diameter. The analyses were based on curves that describe the behavior of the loss of adhesion between the concrete and steel, the tension of pullout of the steel rod and the characteristics presented by the massive concrete during and at the end of the research. The self compacting concrete had a gain of lead capacity in the loss of adhesion compared to conventional concrete, and the addition of steel fibers in this concrete promoted a significant increase in the load required to pull the steel bar of the massive concrete, and this had less damage essay, compared to other specimens of concrete. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Uma das condições de existência atribuídas ao concreto armado como material de construção é a aderência existente entre o concreto e o aço. Essa aderência tem sido motivo de estudos em várias pesquisas que dão origem aos modelos que descrevem matematicamente o comportamento da aderência; apresentam técnicas de ensaios e fazem análise da influência de diferentes fatores que interferem na ligação concreto-aço. Com o avanço tecnológico do concreto surgiram alguns concretos especiais cujas composições contêm o uso de aditivos químicos e minerais, além de fibras, como é o caso dos concretos autoadensáveis e dos concretos reforçados com fibras. Esses concretos especiais têm demonstrado comportamento diferenciado em relação aos concretos convencionais, contribuindo para uma melhora do sistema de ligação concreto-aço. Neste sentido, este estudo utilizou o ensaio de arrancamento de uma barra de aço de um maciço de concreto, seguindo o modelo padrão da RILEM-CEB-FIP (1973) conhecido como Pull Out Test (Bond Test Reinforced Steel), foram utilizados o concreto convencional, o concreto autoadensável e o concreto autoadensável com a incorporação de 1% de fibras metálicas e as barras de aço utilizadas foram as de diâmetro de 10mm e 16mm. As análises foram baseadas nas curvas que descrevem o comportamento da perda da aderência entre o concreto e o aço, das tensões de arrancamento da barra de aço do maciço de concreto e das características apresentadas pelos corpos de prova no decorrer e no final do ensaio. O concreto autoadensável apresentou ganho de capacidade de carga na perda da aderência em relação ao concreto convencional, e a adição das fibras metálicas a este concreto autoadensável promoveu um significativo aumento da carga necessária para arrancar a barra de aço do maciço de concreto, e este apresentou menos avarias ao final deste ensaio se comparado aos corpos de prova dos outros concretos.

Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / O cimento Portland, largamente utilizado na construção civil no Brasil é um grande gerador de poluentes. Sua produção consome 2% de toda a energia global, e é responsável por 5% da emissão de dióxido de carbono (CO2) de todo o mundo. Essas emissões contribuem em grande parte para o aumento do efeito estufa. Nos últimos anos, o rápido crescimento em pesquisas e desenvolvimento de materiais a base de geopolímeros, indica que o uso de geopolímero mostra um caminho para a redução do impacto ambiental na comparação deste material com o cimento Portland , visto que a produção deste material geopolimérico demanda de menor energia e emite menor quantidade de agentes poluentes ao meio ambiente. Este trabalho apresenta o metacaulim, como uma alternativa de aglomerante em substituição ao cimento Portland para a utilização em elementos estruturais de concreto armado. O resultado obtido mostra que este aglomerante apresenta características de resistência muito semelhantes ao cimento Portland quando em sua substituição. Como resultados complementares, esta pesquisa testou a adição de macrofibras nas concentrações de 10 kg/m³, 20 kg/m³, 30 kg/m³ no intuito de incrementar a resistência. Quando adicionadas macrofibras de aço no concreto geopolimérico, a resistência a tração apresentou incremento significativo quando utilizadas na quantidade de 30Kg/m3. Quanto a tenacidade, todas as amostras apresentaram maiores valores, confirmando que as fibras formam uma rede de sustentação as peças após o rompimento. De modo geral, pode-se concluir que o aglomerante Metacaulim pode ser um concorrente ao cimento Portland, carecendo ainda de estudos e normas para viabilizar a sua aplicação direta. A adição de fibras de aço neste material também apresenta-se como uma alternativa no ganho de tenacidade e resistência a tração.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A utilização de fibras de aço no concreto visa aumentar principalmente a tenacidade pós-pico, em virtude da aderência das fibras a matriz cimentícia e melhorar o comportamento frágil do concreto. Entretanto como existem diversas tipologias de fibras de aço, pode-se dizer que a principal diferença está na caracterização entre macrofibras e microfibras que de modo geral servem para amenizar a macrofissuração e microfissuração, respectivamente. Dentro deste contexto, este trabalho busca avaliar a utilização de microfibras (20 kg/m³), macrofibras (20 kg/m³) e a hibridização (microfibras (10 kg/m³) + macrofibras (10 kg/m³)) inseridas em um concreto de alta resistência (fck = 80 MPa) atuando como reforço na face tracionada de vigas armadas grandes (12x20x160 cm³) de concreto de alta resistência, e como complemento foram analisadas: a resistência à flexão em vigas pequenas não armadas (10x10x35 cm), a resistência à compressão e módulo de elasticidade em corpos de prova cilíndricos (20xØ10 cm). Todos os ensaios foram comparados com a referência de concreto de alta resistência sem adição de fibras. Após a execução dos ensaios experimentais todos os resultados foram analisados por meio de uma análise de variância (ANOVA). Os resultados mostraram que na resistência à compressão houve um acréscimo de aproximadamente 8% para todas as composições com fibras em relação a referência. Quanto ao módulo de elasticidade foi verificado valores similares entre todos grupos. Para as vigas pequenas o principal acréscimo foi na tenacidade, sendo que as macrofibras geraram o melhor desempenho. E por fim, com relação as vigas grandes, pode-se dizer que a melhor vantagem foi o aumento da capacidade portante quanto ao momento de fissuração e rotação plástica, sendo que a melhor composição também foram as macrofibras isoladas. De modo geral, podese concluir que a aplicação do reforço com fibras de aço na face tracionada das vigas grandes se mostrou eficaz embora não apresentar incrementos na resistência última, as fibras contribuíram de forma satisfatória a fissuração.