Estudo experimental e numérico de vigas curtas reforçadas com PRFC à força cortante
Abstract
Os sistemas de reforço com compósitos de fibras de carbono podem ser empregados para a restauração da resistência de um elemento estrutural, ou para reforçar uma estrutura para resistir a um aumento de carregamentos devido a alterações na utilização da estrutura. No Brasil ainda não existem normas técnicas que abordem diretamente os procedimentos de execução de reforços com fibras de carbono, abrindo um vasto campo de estudo. Os principais modelos empregados no dimensionamento de reforços à força cortante com polímeros reforçados com fibras de carbono consistem em utilizar a analogia com a armadura de aço, considerando que o reforço acrescenta uma parcela à força resistiva a este esforço. Entretanto, quando se analisam vigas curtas consta-se que as mesmas pertencem a regiões de descontinuidade, onde a hipótese das seções planas não é mais válida e outros fatores passam a intervir no comportamento da estrutura, podendo empregar o método de bielas e tirantes para analisar esses elementos estruturais. O objetivo principal deste trabalho é estudar o comportamento mecânico de vigas curtas de concreto armado reforçadas à força cortante com compósito de fibras de carbono submetidas a cargas concentradas, visando colaborar com a consolidação de modelos teóricos para o dimensionamento dessas estruturas. A metodologia contempla uma etapa inicial destinada à realização de uma revisão bibliográfica, seguindo-se de uma fase experimental com o ensaio de 36 vigas e, na sequência a realização de análises numéricas com o emprego do Método dos Elementos Finitos. O estudo experimental foi composto de três séries de vigas, variando a razão a/d com os valores de 0,92, 1,7 e 2,4. Cada série foi composta de quatro configurações diferentes de três exemplares iguais: viga sem estribos, viga com estribos de aço, viga com reforço à força cortante em compósito reforçado com fibras de carbono e viga com estribos de aço e reforço à força cortante em compósito reforçado com fibras de carbono. Os resultados mostraram a importância em considerar a razão a/d na verificação da resistência à força cortante e confirmaram a eficiência do reforço. Além disso, a ação de confinamento do reforço envolvendo toda a viga contribuiu para a resistência, tanto do concreto quanto dos mecanismos complementares à treliça, sendo quantificado em função da parcela Vc e da razão a/d. Por fim, propõem-se a aplicação do método de bielas e tirantes por meio de parâmetros padronizados, destacando-se a necessidade de se considerar a contribuição da resistência à tração do concreto, o intertravamento dos agregados e o efeito pino na parcela resistente à força cortante.
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