Reforço híbrido à flexão de vigas “t” de concreto armado com compósitos de fibras de carbono e fibras de vidro

Abstract

Esta tese descreve uma pesquisa experimental sobre reforço à flexão de vigas de concreto armado com seção transversal “T” com a colagem de materiais compósitos de fibras de carbono (PRFC) e de vidro (PRFV) na superfície do concreto. Foram ensaiadas 14 vigas “T” simplesmente apoiadas, divididas em três grupos. Essas vigas, com um vão livre de 4,00 m e com taxa de armadura de 0,63%, foram submetidas a duas cargas concentradas aplicadas a 1,50 m dos apoios. As vigas foram dimensionadas para trabalhar entre os domínios dois e três (subarmadas). Duas vigas sem reforço foram ensaiadas como referência e doze vigas foram reforçadas, sendo o grupo A com duas camadas de PRF, o grupo B com três camadas e o grupo C com duas camadas e com pré-carregamento. A análise do comportamento das vigas foi realizada com os resultados das cargas e modos de ruptura, deformação específica das armaduras de flexão e de cisalhamento, deformação específica do concreto, deformação específica do reforço, deslocamento vertical das vigas e o desenvolvimento das fissuras. Os resultados experimentais foram comparados entre si e com as estimativas prescritas pelas normas técnicas Boletim 14 fib (2001), ACI 440.2R (2008) e ABNT NBR 6118 (2014) com adaptações para o cálculo da carga última das vigas com reforço híbrido. O reforço executado com a técnica de Colagem na Superfície do Concreto (CSC) mostrou-se eficiente. Em todos os grupos pesquisados as vigas com reforço híbrido tiveram desempenho superior ao das vigas com reforço simples. O incremento da carga última das vigas com reforço híbridas em relação à viga de referência variou entre 20,3 % e 21,5 %. A viga que apresentou o melhor resultado foi a reforçada com a primeira camada de PRFV e depois com uma camada de PRFC. Os modos de ruptura apresentados nas vigas reforçadas foram descolamento do PRF (primeira camada de PRFC) e destacamento do cobrimento (primeira camada de PRFV). Estes resultados mostram a influência da sequência de colagem do PRF no comportamento das vigas. Além disso, esta tese apresenta uma adaptação do método de cálculo de vigas com reforço híbrido à flexão colado na superfície do concreto. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This thesis describes an experimental research on reinforced concrete "T" beams strengthened with carbon fiber (CFRP) and glass fiber (GFRP) composites bonded to the concrete surface. 14 "T" beams were simply supported and divided into three groups in order to be tested. These beams with a span of 4.00 m and reinforcement ratio of 0.63 % were subjected to two concentrated loads, applied 1.50 m from the support. The beams were designed to work between domains two and three (under-reinforced). Two beams without FRP reinforcement were tested as reference and twelve beams were strengthened: group A with two layers of FRP, group B with three layers and group C with two layers and with preloading. The analysis was performed with the results of loads and failure modes, flexural and shear reinforcement strain, concrete strain, FRP strain, vertical displacement and cracking development. The experimental results were compared to each other and to the estimates described in Bulletin 14 fib (2001), ACI 440.2R (2008) and ABNT NBR 6118 (2014) with adaptations for calculating the ultimate load of beams with hybrid strengthening. The use of hybrid strengthening with Externally Bonded Reinforcement (EBR) showed efficiency. In all surveyed groups the beams with hybrid strengthening exhibited superior performance in relation to the beams with single strengthening. The increase of the ultimate load of the hybrid beams relative to the reference beam varied between 20.3% and 21.5 %. The beam with the best result was the one reinforced first with a layer of GFRP and then with a layer of CFRP. The failure modes of the strengthened beams presented were detachment of PRF (first layer of CFRP) and delamination (first layer of GFRP). These results show the influence of the sequence of bonding the FRP in the behavior of the beams. Moreover, this thesis also presents an adaptation for the analysis of beams with hybrid strengthening externally bonded to the concrete surface.