Aplicação de mantas de polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC) como reforço à punção em lajes lisas de concreto armado

Abstract

Esta tese apresenta um estudo experimental e analítico de uma recente técnica de reforço de lajes lisas de concreto armado ao fenômeno da punção. Trata-se da utilização de mantas de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) como armadura de cisalhamento. A técnica é simples, requer pouco tempo para aplicação e não altera as dimensões da laje. O sistema de reforço consiste na instalação, através de furos verticais nas lajes, de mantas de PRFC, as quais atuam como elemento resistente ao cisalhamento. Serão aplicadas nessa pesquisa duas técnicas de reforço. A primeira, denominada Stitch, foi idealizada por Sissakis (2002) e consiste em se formar um laço completo entre dois furos subsequentes como “pontos de costura”. A segunda técnica foi adaptada nesta pesquisa a partir de um sistema criado por Erdogan (2010). A técnica é denominada Dowel e consiste na fabricação e instalação de um pino de manta de PRFC. Para avaliação do reforço, elaborou-se um programa experimental com 12 modelos em escala real de conexões laje-pilar. A laje tem dimensões de 2500 mm x 2500 mm x 180 mm e os pilares são quadrados de dimensões 300 mm x 300 mm. Um dos modelos não foi reforçado para comparação com os demais. Para os outros 11 modelos, variaram-se a técnica de reforço, a distribuição dos furos, o padrão de ancoragem e o número de camadas de reforço. Além do experimento, a pesquisa consta de um estudo numérico e de uma análise de normas, com a verificação de adaptações dos principais códigos, nacional e internacionais, de dimensionamento à punção – ABNT NBR 6118 (2007), ACI 318 (2011), Eurocode 2 (2004) e fib Model Code 2012 –, associadas às recomendações do ACI 440 2R:02 (2008). Essa última trata do reforço de estruturas de concreto armado utilizando polímeros reforçados com fibras. Experimentalmente, os resultados obtidos mostraram que a técnica aplicada foi eficiente, resultando em ganho tanto na capacidade de carga quanto na ductilidade dos modelos reforçados em relação ao modelo de controle. O reforço aplicado resultou em ganhos na resistência ao cisalhamento de até 93,3% em relação à carga apresentada pelo modelo sem reforço. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This thesis presents an experimental and analytical study of a recent technique for punching shear strengthening of reinforced concrete slabs. The use of CFRP laminates as an alternative to punching in flat slabs is simple, requires little time to implement and does not alter the aesthetics of the slab. The reinforcement system consists in pasting reinforced tapes made of CFRP blanket through vertical holes in the slabs. There are two techniques which can be used in this: In the first one, called "stitch", the tapes made of CFRP were applied in order to form a complete bond between two following holes as stitches in the region close to the column. The second one is called "dowel", which is similar to shear studs, but manufactured with CFRP sheet. To evaluate the technique, there was developed an experimental program that provides the implementation and the test of 12 models of slab-column connection. The slab having dimensions of 2500 mm x 2500 mm x 180 mm and the centered columns are in a square form of 300 mm x 300 mm. One model was not enhanced comparing to the other. For the other 11 models varied the technique, the distribution pattern of holes and anchor, with a constant area for reinforcing the perimeter of the reinforced. Finite element model using FEMIX program is built to obtain a further insight into the punching behaviour of the test slabs. Results are also compared with recommendations of the major codes, national and international scale in the punching - ABNT NBR 6118 (2007), ACI 318 (2011), EUROCODE 2 (2004) and Model Code (2010) -, associated with the recommendations of ACI 440 2R (2008). The last one deals only with the strengthening of reinforced concrete structures using fiber reinforced polymers. Experimentally, the results showed that the technique applied was efficient, resulting in the increasing of the load capacity and ductility of the reinforced models compared to the control model. Strengthening applied resulted in gains in shear strength of up to 93.3% compared to the load presented by the model without reinforcement.