[pt] No presente trabalho foi investigado o comportamento mecânico de um concreto autoadensável reforçado com fibras de aço. Foram utilizadas fibras de aço torcidas e com ganchos, nos comprimentos de 25, 30 e 60 mm e diâmetros de 0,5, 0,62 e 0,75 mm. Para cada uma destas fibras e para cada uma das frações volumétricas investigadas (0,5, 1,0 e 2,0 por cento) foram realizados os ensaios de flexão em quatro pontos em corpos de prova prismáticos e de tração direta em corpos de prova do tipo dog bone shaped. Nos ensaios de flexão, os índices de tenacidade e as cargas residuais foram contabilizados. Alternativamente, determinou-se a energia absorvida nos ensaios de flexão de painéis circulares conforme a ASTM C1550, cuja abertura de fissuras foi medida com o auxílio de transdutores de deslocamento. Os corpos de prova reforçados com fibras de aço submetidos à tração direta se mostraram mais dúcteis com relação à matriz de concreto autoadensável, observando-se grande influência do volume e comprimento ancorado das fibras nas cargas residuais da zona de pós-fissuração. Nos ensaios de flexão, observaram-se grandes incrementos na tenacidade e deformações correspondentes às cargas residuais. Por fim, analisou-se a influência desses concretos no comportamento de vigas armadas sujeitas à flexão. A evolução da abertura de fissuras foi monitorada com sistema de correlação digital de imagens, sendo posteriormente correlacionadas com cargas aplicadas e com os deslocamentos obtidos nos ensaios. Observou-se nestes ensaios, que o reforço fibroso aumentou a capacidade de carga e a rigidez à flexão, atrasando consideravelmente o surgimento de fissuras. / [en] In the present work the mechanical behavior of a self-consolidating concrete reinforced with steel fibers was investigated. Twisted and hooked end steel fibers were used in lengths of 25, 30 and 60 mm and diameters of 0.5, 0.62 e 0.75 mm. For each of these fibers and for each volumetric fractions investigated (0.5, 1.0 and 2.0 percent), the four-point bending tests on prismatic specimens and direct tensile in dog bone shape specimens were performed. In the flexural tests, the toughness and residual strengths were computed. Alternatively, the energy absorption capacity in the round panel tests was determined following the ASTM C1550. During the test the crack opening was measured through displacement transducers. The steel fiber reinforced concrete subject to direct tensile loading was more ductile than the self-consolidating concrete matrix, showing a high influence of the volume and embedded length of the fibers in the residual loads in the post-cracking zone. In the bending tests, a large increase in the toughness and strains corresponding to the residual loads were observed. Finally, the influence of the fiber reinforced concretes on the behavior of reinforced beams subject to bending was investigated. The evolution of the crack openings was monitored with a digital image correlation system and correlated to the applied load and displacements. It was observed in these tests that the fibrous reinforcement considerably increased the load capacity and flexural stiffness, delaying the crack growth.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo analisar a utilização de barras constituídas por material compósito para atuarem como reforço de vigas de concreto submetidas à flexão. As barras analisadas são constituídas por polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), material este que apresenta comportamento linear elástico até a ruptura. Este material possui algumas vantagens em relação ao aço, como por exemplo, resistência à tração consideravelmente superior além de não ser suscetível ao fenômeno da corrosão ocasionada por intempéries ambientais. Durante o desenvolvimento do trabalho foi obtido um artigo o qual demonstra resultados de ensaios de laboratório nos quais os autores utilizaram vigas de concreto submetidas a ensaio de flexão por quatro pontos e reforçadas com barras de PRFC. Neste trabalho, o mesmo ensaio foi simulado no software Atena, programa este que realiza análise não linear para estruturas de concreto, considerando a fissuração deste material. Os resultados obtidos pelo software apresentaram consistência com os resultados registrados em laboratório pelos autores. Foi ainda analisada uma viga contínua de concreto submetida a um carregamento uniformemente distribuído. Essa viga foi reforçada com barras de mesmo diâmetro alterando-se apenas o material dessas barras (aço e PRFC). Dessa maneira, foi analisado o valor de carregamento que ocasiona a ruptura da viga. Foram constatadas duas importantes desvantagens das barras de PRFC em relação ao aço. A primeira desvantagem está no custo superior ao aço e por apresentar comportamento elástico até o rompimento, o PRFC não confere à estrutura de concreto uma ruptura dúctil. Os objetivos deste trabalho foram cumpridos e ao final são propostos novos estudos a serem realizados sobre o tema. / [en] The aim of the present work is to analyze the use of bars made of composite material to act as reinforcement for concrete beams subjected to bending. The analyzed bars are constituted by polymer reinforced with carbon fibers (PRFC), a material that presents linear elastic behavior until rupture. This material has some advantages in relation to steel, such as considerably higher tensile strength in addition to not being susceptible to the phenomenon of corrosion caused by environmental conditions. During the development of the work, an article was obtained which demonstrates results of laboratory tests in which the authors used concrete beams subjected to flexion testing by four points and reinforced with PRFC bars. In this work, the same test was simulated in the Atena software, a program that performs non-linear analysis for concrete structures, considering the cracking of this material. The results obtained by the software were consistent with the results recorded in the laboratory by the authors. It was also analyzed a continuous concrete beam subjected to a uniformly distributed load. This beam was reinforced with bars of the same diameter, changing only the material of these bars (steel and PRFC. In this way, the loading value that causes the beam to break when it is reinforced with steel bars and when it is reinforced with PRFC bars of the same diameter was analyzed. Two important disadvantages of PRFC bars in relation to steel have been noted. Due to its elastic behavior until breaking, this composite material does not give the concrete structure a ductile rupture. In addition, its cost is considerably higher than steel bars, since no suppliers of this type of reinforcement have been identified in Brazil, thus increasing the cost to purchase this product. The objectives of this work were accomplished and, in the end, new studies are proposed to be carried out on the theme.

[pt] Este trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à força cortante de vigas de concreto reforçado com barras de fibras de vidro e investigar a contribuição dos diferentes mecanismos de transferência do esforço cortante para a resistência final da viga. Um programa experimental foi conduzido, incluindo ensaios para: caracterização do material, para avaliar o efeito de pino, para avaliar o engrenamento dos agregados e, por fim, ensaios de flexão de quatro pontos em vigas. Diferentes parâmetros foram investigados, como a quantidade de barras longitudinais para o efeito de pino, dimensão máxima do agregado graúdo para engrenamento dos agregados e a presença de estribos para os ensaios de vigas. O monitoramento do desenvolvimento da fissura crítica foi realizado com auxílio de correlação de imagem digital (digital image correlation, DIC, em inglês). Os resultados mostraram que não foi evidenciada diferença no comportamento de efeito de pino e de engrenamento dos agregados através dos ensaios realizados. Para os ensaios de vigas, observou-se que todos os espécimes apresentaram ruptura por tração da diagonal crítica e, para vigas sem estribos, a ação do efeito de pino pareceu contribuir significativamente para a resistência ao cisalhamento após a fissura, quando a carga diminui e as deflexões aumentam, resultado do menor engrenamento dos agregados à medida que a fissura se abre. Foi observado que a presença de estribos aumentou em até três vezes a resistência ao cortante das vigas ensaiadas e que houve ruptura do estribo na parte da dobra. / [en] This work aims to evaluate the shear strength of reinforced concrete beams with glass fiber reinforced polymer bars and to investigate qualitatively the contribution of the different shear transfer mechanisms to the final strength of the beam. An experimental program was conducted, including material characterization, dowel action tests, push-off tests, and finally, four-point bending tests on beams. Different parameters were investigated, such as the number of longitudinal bars for dowel action effect, maximum size of the coarse aggregate for aggregate interlock and the presence of stirrups for the beam tests. The monitoring of the development of the critical crack was performed with the aid of digital image correlation (DIC). The results showed that there was no difference in the behavior of the dowel action effect and the aggregate interlock through the tests performed. For beam tests, it was observed that all the specimens exhibited a concrete diagonal tension failure and for beams without stirrups, dowel action seemed to provide significant contribution to the shear strength after the crack, when the load reduces and the deflections increases, resulting from the loss of aggregate interlock as the crack opens. It was also observed that the presence of stirrups increased up to three times the shear strength of the beams tested and that there was rupture of the stirrup at the bent region.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo a implementação e avaliação de um modelo constitutivo para solos reforçados com fibra (compósito). A principal característica do modelo constitutivo implementado é que cada material (matriz de solo e fibra) segue sua própria lei constitutiva e ao mesmo tempo interagem entre si. Utilizando um algoritmo explícito, são implementados os modelos Cam Clay Modificado e Lade-Kim para a matriz de solo, cuja verificação é feita mediante o programa PLAXIS 2D e curvas tensão-deformação obtidas da literatura, respectivamente. Posteriormente, é adicionado o comportamento da fibra no desenvolvimento das tensões no compósito e verificado mediante a comparação das curvas tensão-deformação com as apresentadas por Diambra et al. (2013). As linguagens de programação utilizadas neste trabalho foram duas, a primeira é a utilizada no programa MATLAB, onde os códigos dos modelos são verificados e validados em relação à um conjunto de ensaios triaxiais de areia reforçada com fibra. Posteriormente foi usada a linguagem de programação FORTRAN para incluir o modelo constitutivo para solo reforçado com fibras no programa de elementos finitos ABAQUS, através da sub-rotina UMAT. Porém, para a implementação na sub-rotina UMAT os códigos dos modelos implementados no MATLAB sofrem algumas modificações com a finalidade de que o ABAQUS consiga compilar e representar adequadamento o comportamento do modelo constitutivo, mediante a correta utilização de vetores e propriedades desta. Finalmente, são modelados ensaios triaxiais drenados para verificar que a implementação mediante a sub-rotina UMAT é satisfatória. / [en] The present work aims to implement and evaluate a constitutive model for fiber-reinforced soils (composite). The main characteristic of the constitutive model implemented is that each material (soil and fiber matrix) follows its own constitutive law and at the same time interact with each other. Using an explicit algorithm, the Cam Clay Modified and Lade-Kim models are implemented for the soil matrix, verified by the PLAXIS 2D software and stress-strain curves obtained from the literature, respectively. Later, it is included the behavior of the fiber in the development of the stresses in the composite and verified by the comparison of the stress-strain curves with those presented by Diambra et al. (2013). The programming languages used in this work were two, the first one is the one used in the MATLAB program, where the codes of the models are verified and validated in relation to a set of triaxial tests of fiber-reinforced sands. Later the programming language was converted into FORTRAN to include the constitutive model for fiber reinforced soil in the ABAQUS finite element software, through the UMAT subroutine. However, for the implementation in the UMAT subroutine the codes of the models implemented in MATLAB undergo some modifications in order that ABAQUS can compile and represent adequately the behavior of the constitutive model through the correct use of vectors and its properties. Finally, drained triaxial tests are modeled to verify that the implementation through the UMAT subroutine is satisfactory.