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Previous issue date: 2013-05-03 / This study presents the results of an experimental research on shear in self compacting concrete
beams. The influence of beam depth and longitudinal reinforcement ratio in beams was
evaluated and results compared with similar beams cast with conventional concrete beams.
Cracking, deformations in compression strut, vertical displacements, reinforcement
deformation and load failure and failure mode were evaluated. Sixteen 1000 mm long beams
with a 150 mm cross sectional width were tested. Eight beams were cast with self compacting
concrete and eight with conventional concrete. Both were designed for a concrete fck
= 25 MPa. The longitudinal reinforcement of each beam was design to ensure shear failure.
Each group consisted of eight beams with four beams had a longitudinal reinforcement ratio of
1.3% and beam depths of 20 cm, 25 cm, 30 cm and 35 cm in height, and the other four beams
had longitudinal reinforcement ratio of 2,3% with the same beam depths. The beams were
instrumented with seven LVDT's, five of which were positioned to read vertical displacements
and the other two were glued on the side of the beam for measuring crack width and
displacements in the compression strut. Four strain gages used in the beam’s longitudinal and
transverse reinforcement. The beams were tested to failure with a concentrated load at midspan.
The results showed that all the beams failed by crushing of the concrete compression zone
above the shear crack. Overall, conventional concrete beams ultimate loads were between 9%
and 18% greater than those obtained with the self compacting concrete beams, and the
difference was slightly higher in the beams with 1.3% of longitudinal reinforcement ratio. This
increased resistance of conventional concrete beams was due to greater aggregate interlock
which occurs due to the greater number and larger maximum aggregate size in conventional
concrete. Interlock mechanism was also responsible for the largest width of diagonal cracks in
conventional concrete beams, on average 21% higher than in self compacting concrete beams,
and the ratio between higher ultimate load and load at the first diagonal crack, on average 28%
higher. The largest diagonal crack width led the transverse reinforcement of the conventional
concrete beams to deform, on average, 64% more than the self compacting concrete beams. All
three standards considered (NBR 6118:2007, Eurocode and ACI 318:2011 2:2003) were
conservative and underestimated the ultimate shear load, mainly by the fact that in none of them
take into account the arching action, which occurs in beams with ratio a/d < 2.5. The average
ultimate loads of the beams were 73.1% higher than those calculated by the standards. / Este estudo apresenta os resultados de uma pesquisa experimental sobre cisalhamento em vigas
de concreto auto adensável. Foi avaliada a influência da altura da viga e da taxa de armadura
longitudinal em vigas e feita uma comparação de resultados com vigas de concreto
convencional abordando fissuração, deslocamentos na biela de compressão, deslocamentos
verticais, deformação nas armaduras e carga e modo de ruptura. Foram ensaiadas dezesseis
vigas com 1000 mm de comprimento e 150 mm de base, sendo que oito vigas foram de concreto
auto adensável e oito de concreto convencional. Ambos os concretos foram projetados para um
fck = 25 MPa. A armadura longitudinal de cada uma das vigas foi dimensionada pra garantir
que houvesse ruptura por cisalhamento. Cada grupo de oito vigas era composto por quatro vigas
com taxa de armadura longitudinal de 1,3%, que tinham alturas de 20 cm, 25 cm, 30 cm e 35
cm, e quatro vigas com taxa de armadura longitudinal de 2,3%, com as mesmas alturas. As
vigas foram instrumentadas com sete LVDT’s, sendo que cinco foram posicionados para leitura
de deslocamentos verticais e os outros dois foram colados na face lateral da viga para medição
da largura de fissuras e de deslocamentos na biela de compressão, e quatro extensômetros
elétricos, sendo que dois foram colados na armadura transversal e os outros dois na armadura
longitudinal. As vigas foram ensaiadas de uma só vez até a ruptura com uma carga concentrada
no meio do vão entre apoios. Os resultados mostraram que todas as vigas romperam por
esmagamento do bordo comprimido acima da fissura de cisalhamento. Em geral, as vigas de
concreto convencional tiveram cargas de ruptura entre 9% e 18% maiores que as vigas de
concreto auto adensável, sendo que a diferença foi ligeiramente maior nas vigas que tinham
1,3% de taxa de armadura longitudinal. Esta maior resistência das vigas de concreto
convencional foi atribuída ao maior mecanismo de intertravamento entre agregados graúdos
destas vigas, que ocorre devido ao maior número e maior dimensão máxima característica dos
agregados. O mecanismo de intertravamento entre agregados também foi o responsável pela
maior largura de fissuras diagonais nas vigas de concreto convencional, em média 21% maior
que nas vigas de concreto auto adensável, e pela maior relação entre carga de ruptura e carga
de surgimento da primeira fissura diagonal, sendo em média 28% maior. A maior largura de
fissuras diagonais fez com que a armadura transversal das vigas de concreto convencional
deformasse em média 64% mais do que as vigas de concreto auto adensável. Todas as três
normas consideradas (NBR 6118:2007, ACI 318:2011 e EUROCODE 2:2003) foram
conservadoras e subestimaram a carga de ruptura devido ao esforço cortante, principalmente
pelo fato de que em nenhuma delas é levada em consideração a ação de arco, que ocorre em
vigas com relação a/d < 2,5. Em média, as cargas de ruptura das vigas foram 73,1% maior que
as calculadas pelas normas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/3150 |
| Date | 03 May 2013 |
| Creators | Teodoro, Heitor Ventura |
| Contributors | Guimarães, Gilson Natal, Gomes, Ronaldo Barros, Trautwein, Leandro Mouta |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -6536446489817675175, 600, 600, 600, 724087251626315585, 7962414133013518621, AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI. COMMITEE 318: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. Detroit, 2011. AMERICAN SOCIETY CIVIL ENGINEERS / AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ASCE/ACI. The shear strength of reinforced concrete members. Journal of the Structural Division. 1973. AMERICAN SOCIETY CIVIL ENGINEERS / AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ASCE/ACI. Recent approaches to shear design of structural concrete. Journal of Structural Engineering. 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Moldagem e cura de corpos de prova de concreto, cilíndricos ou prismáticos. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Ensaio de compressão de corpos de prova de concreto cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2007. 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