Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1
281907.pdf: 9813480 bytes, checksum: 19cccbfd9153b7c1e942d97ece14491b (MD5) / Esta dissertação visa dar continuidade a um projeto de pesquisa desenvolvido anteriormente na UFSC e denominado: Laje Mista de Concreto e Perfis Pultrudados de PRFV Aplicação em Tabuleiros de Passarelas, que tinha como objetivo o desenvolvimento de uma laje mista composta de uma capa de concreto apoiada sobre perfis pultrudados de PRFV, com preenchimento de blocos de EPS entre perfis e adição de fibras curtas de polipropileno à mistura de concreto para controle da fissuração. A aplicação principal da laje proposta foi em passarelas expostas a ambientes de atmosfera agressiva. No projeto anterior, a laje mista apresentou bom desempenho no comportamento estrutural quando submetida à flexão, tanto para cargas de curta como de longa duração. Entretanto, nos ensaios de flexão a quarto pontos do estudo desenvolvido anteriormente, a carga foi aplicada uniformemente ao longo da seção transversal, logo não foi avaliado o efeito de carga concentrada sobre a laje mista. Conhecer o comportamento estrutural da laje mista sob ação de cargas concentradas é importante para o projeto da capa de concreto visto que o carregamento concentrado em uma pequena região da laje pode gerar tensões de tração na capa de concreto não considerado no dimensionamento inicial. Sendo assim, há a necessidade de verificação do comportamento estrutural da capa de concreto da laje mista sob a ação de carregamento concentrado aplicado de forma estática ou dinâmica (impacto), sendo este o foco desta dissertação de mestrado. Para alcançar esta meta foi realizada inicialmente a análise numérica da laje mista e de modelos reduzidos representando o sistema de laje mista. A partir dos resultados numéricos foi desenvolvido um programa experimental para estudo de placas de concreto com adição de fibra sob ação de dois tipos de carregamento concentrado: carregamento estático e carga de impacto com energia da ordem de 20 Nm por impacto. Nos ensaios é avaliado o efeito de diferentes espessuras: 4, 5 e 6 cm; e diferentes tipos e teores de fibras de polipropileno incorporadas às misturas. Para o ensaio de carga concentrada os resultados demonstraram um aumento no valor de carga ultima da placa com o aumento da espessura, porém, a incorporação de fibras ao concreto auxiliou somente em uma maior ductilidade das placas. A carga ultima média observada nos ensaios foi de aproximadamente 10 kN e a ruptura típica ocorreu com o aparecimento de uma fissura ligeiramente inclinada na direção transversal da placa. A resistência ao impacto das misturas de concreto utilizadas foi avaliada por meio do método proposto pelos pesquisadores SCHMIDT et al (2001), utilizando pequenas lajes quadradas de dimensões 400 x 400 x 20 mm totalmente apoiadas em seus bordos. Os modos de ruptura observados variaram entre ruptura à flexão e à punção. Enquanto as placas das misturas sem fibras e com adição de 0,1% de microfibras sofreram ruptura por flexão, sendo caracterizada pela ocorrência de fissuras perpendiculares entre si e separação da placa em 4 partes distintas. Placas produzidas com fibras do tipo Durus com teores de 1% e 2% sofreram ruptura por punção, caracterizada pela ocorrência de fissuras perpendiculares entre si e esmagamento da região logo abaixo do local de aplicação da carga de impacto. / This dissertation continues a research Project developed at UFSC entitled Composite Slab System of a Fiber-Reinforced Concrete Top over Pultruded GFRP I-Beams Application in Pedestrian Bridges. The main objective is the development of a composite slab made of reinforced-concrete top over GFRP I-beams. The composite slab system includes Styrofoam blocks, placed between GFRP beams, and polypropylene fibers added to the concrete mixture for cracking control. The main application of such bridges is for footbridges exposed to an aggressive environment. In an early stage of this research project, the composite slab system showed a good structural behavior in bending both for static short loads and sustained loads. However, in the flexure experiments, the load was applied uniformly throughout the width of the specimens. Thus, the effects of concentrated loads were not verified. It is very important to know the behavior of the composite slab to concentrated loads in order to specify the thickness of the concrete top since these loads may lead to localized tensile stresses in the concrete top, which should be part of the slab design. Therefore, this dissertation focuses on the behavior of the composite slab system to concentrated static loads and dynamic loads. Initially, a numerical analysis of the composite slab was performed by means of a finite element analysis. This analysis permitted to find some reduced models subjected to similar stresses as the composite slab. This led to the development of an experimental program to study the influence of small fiber-reinforced concrete plates subjected static and dynamic loading. The dynamic loading was applied as an impact load with energy of 20 Nm per impact. Three levels of plate thickness (4, 5 and 6 cm), and the addition of different types of polypropylene fibers at different volumes were analyzed. In the case of static loading, the results indicated that the thicker the plate, the greater the observed failure load. However, the addition of fibers only helped to achieve a more ductile behavior. The observed failure load for all plates was approximately 10 kN, while the typical modes of failure was the occurrence of an inclined cracking in the transversal direction of the plate. The impact resistance of the concrete mixtures was evaluated by the SCHMIDT et al (2001) method. Small square plates of 400 x 400 x 20 mm, totally supported in their borders, were used. The observed failure modes ranged from flexural to punching modes. Concrete mixtures without fibers and with an addition of 0.1% of microfibers showed a flexural mode of failure, characterized by perpendicular cracks, and plate separation in 4 parts. Plates produced with Durus fibers at 1% and 2% showed a punching mode of failure, characterized by perpendicular cracks, and crushing of the concrete region just below the application of the impact load.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/93676 |
| Date | 25 October 2012 |
| Creators | Vieira, Daniel Venancio |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Pinto, Roberto Caldas de Andrade, Marcelino, Narbal Ataliba |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 64 f.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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