Experimental analysis of fiber reinforced concrete slabs

The influence of steel fibers on the behavior of concrete structures with fracture mode I is assessed by performing bending tests on slab strips reinforced with a conventional wire mesh reinforcement and different percentages of fibers. Tests performed with plain concrete slabs, steel fiber reinforced concrete slabs and wire mesh reinforced concrete slabs supported on soil are also described and the main results discussed

Simulação numérica do comportamento de lajes de betão reforçado com fibras de aço apoiadas em solo

Neste trabalho apresenta-se os principais resultados obtidos nos ensaios efectuados com lajes de betão apoiadas em solo. Ensaiaram-se lajes de betão simples, de betão reforçado com fibras de aço e lajes armadas com rede electrossoldada. É também sucintamente descrito o modelo numérico desenvolvido para analisar este tipo de estruturas. Este modelo baseia-se nas técnicas dos elementos finitos e permite simular o comportamento não linear material da estrutura laminar e do solo de fundação. É contemplada a possibilidade da laje perder o contacto com o solo. O desempenho do modelo foi avaliado por intermédio da simulação numérica dos ensaios experimentais efectuados.In this work it is presented the main results obtained with the tests performed with slabs supported on soil. It was tested slabs of plain concrete, reinforced with steel fibers and reinforced with convencional wire mesh. It is also briefly described the numerical model developed for analyse this kind of structures. This model is based on the finite element techniques and allows to simulate the material non-linear behavior of the concrete laminate structure and the soil foundation. It is accounted the possibility of the lost contact between slab and soil. The model performance was assessed with reference to the experimental investigations carried out

Experimental and numerical analysis of steel fiber reinforced concrete slabs

Steel fiber reinforced concrete (SFRC) has proven to be an attractive material for a wide range of applications in civil construction industry. The excellent performance exhibited by this composite is essentially due to its high energy absorption capacity. This paper describes the tests performed and the numerical model developed to simulate the behavior of SFRC structures. The influence of steel fibers on the behavior of concrete structures with fracture mode I was assessed by performing bending tests on slab strips reinforced with different percentage of fibers and including a conventional wire mesh reinforcement, as well. Fiber concentration ranged from 0 to 2.5 percent by weight of concrete. The hooked-ends steel fibers, with the trademark Dramix ZX60/.80, were the fibers considered in this study. A significant increase in the load carrying capacity of the slabs and a decrease in the crack spacing were observed with the increasing of fiber content. The constitutive model developed is based on the strain decomposition concept for the cracked cement based materials. This concept is adjusted to simulate the fiber reinforcement contribution. The model performance was assessed by the experimental results obtained

Caracterização do comportamento do betão reforçado com fibras de aço

Neste trabalho o comportamento em tracção, compressão, flexão e corte do betão reforçado com fibras de aço é caracterizado por intermédio de ensaios experimentais. São referidas aplicações da indústria da construção civil em que o betão reforçado com fibras de aço tem potencial para ser aplicado.In this work the tension, compression, bending and shear behavior of the steel fiber reinforced concrete is assessed performing experimental tests. It is refered applications of the civil construction industry where steel fiber reinforced concrete has potential to be applied

Materiais de elevado desempenho na inovação estrutural

Relatório 11-DEC/E-1

Lajes de betão reforçado com fibras de aço submetidas aos principais casos de carga

Os pavimentos de edifícios industriais são uma aplicação por excelência do betão reforçado com fibras de aço (BRFA). Em comparação com soluções de reforço tradicional, o reforço com fibras de aço conduz, geralmente, a soluções mais económicas e com melhor desempenho estrutural. Nos últimos anos a teoria das linhas de rotura tem sido aplicada no dimensionamento de lajes reforçadas com fibras de aço. Contudo, a teoria das linhas de rotura não permite determinar, com rigor suficiente, a resposta deformacional durante o carregamento. Para tal é necessário aplicar um modelo que tenha em conta as leis constitutivas dos materiais intervenientes e que atenda ao facto da laje poder perder o contacto com o solo durante o carregamento. Neste trabalho é utilizado um destes modelos, de forma a analisar o comportamento de lajes de BRFA submetidas aos principais casos de carga adoptados no dimensionamento. A influência da rigidez do solo no comportamento da laje é também analisado. Com base nos resultados obtidos é sugerido um reforço híbrido, de forma a minimizar os custos globais associados à construção de um pavimento de um edifício industrial

Reforço à flexão de cobertura de betão armado

No presente trabalho foram descritos os procedimentos que permitiram justificar a elevada deformabilidade ocorrida numa cobertura de betão armado logo após a remoção do seu sistema de escoramento. Por intermédio dos resultados obtidos em ensaios de compressão efectuados com carotes extraídas da pala superior da cobertura, onde a referida deformabilidade excessiva ocorreu, bem como pela determinação do posicionamento da armadura existente na estrutura, foi possível simular, com rigor elevado, a deformação ocorrida após a remoção do sistema de escoramento. Para tal utilizou-se o programa de cálculo automático FEMIX, versão 4.0, que permite simular o comportamento não linear material de estruturas de betão armado. Este mesmo programa permitiu simular o comportamento da estrutura reforçada com laminados de carbono inseridos no betão de recobrimento da pala superior da cobertura, aplicados sob uma pós-tensão de 1000 MPa. Esta técnica (ver Figura 1) não altera a geometria da estrutura, pelo que após a intervenção de reforço a estrutura mantém a aparência prevista no projecto inicial. No entanto, dado tratar-se de uma técnica ainda não utilizada no nosso País, os investimentos que as Empresas Portuguesas ligadas ao sector do reforço estrutural terão de efectuar por forma a dispor de um sistema de aplicação de pós-tensão eficaz para este tipo de casos, poderão inviabilizar a opção por esta técnica de reforço, em detrimento por uma outra que, apesar de alterar significativamente a arquitectura da estrutura, seja mais económica, como será o caso do recurso a soluções que têm por base a aplicação de cabos exteriores de pré-esforço. No entanto, as empresas que se disponham a fazer esse investimento, estarão no futuro preparadas para poder aplicar, com vantagens técnicas e arquitectónicas, soluções competitivas do tipo da que se propôs no presente trabalho

Model for the analysis of steel fibre reinforced concrete slabs on grade

A constitutive model is developed for material non linear analysis of steel fibre reinforced concrete slabs supported on soil. The energy absorption capacity provided by fibre reinforcement is taken into account in the material constitutive relationship. The theory of plasticity is used to deal with the elasto plastic behaviour of concrete. A smeared crack model is used for reproducing the concrete cracking behaviour. The soil non-linear behaviour is simulated by springs on orthogonal direction to the slab. The loss of contact between the slab and the soil is accounted for. The model performance is assessed using results of experimental research

Betões auto-compactáveis reforçados com fibras : propriedades e aplicações

O betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) é um material compósito que integra os benefícios associados ao betão auto-compactável (BAC) com os derivados do reforço proporcionado por fibras discretas de aço (BRFA). O BACRFA pode ser utilizado em diversas aplicações estruturais com vantagens económicas e técnicas. No presente trabalho são discutidos os aspetos relevantes da tecnologia de fabrico do BACRFA, principalmente os que influenciam a distribuição e orientação das fibras, dada a sua significativa influência na resistência pós-fendilhação deste material. São descritas as mais recentes recomendações para definição das leis constitutivas que caracterizam o comportamento pós-fendilhado do BACRFA, e a sua robustez é discutida tendo por base resultados obtidos em programas experimentais baseados em diferentes configurações de ensaio para caracterização do comportamento deste compósito. É explorada a utilização do BACRFA para a construção de lajes fungiformes apoiadas em pilares, juntamente com uma proposta de formulação baseada na teoria das linhas de rotura para estimar a capacidade de carga deste tipo de lajes. Para avaliar o potencial do BACRFA em aplicações que exigem a consideração da interação solo-estrutura, como é o caso de grelhas de fundação de habitação unifamiliar, foi utilizado o método dos elementos finitos por intermédio de simulações não linear material

Dimensionamento de reforço à flexão e ao corte com FRP segundo as recomendações do ACI 440

Relatório técnico 04-DEC/E-1