Análise experimental do reforço híbrido de vigas “T” de concreto armado com colagem externa de compósitos de fibras de carbono e de vidro

Abstract

Neste trabalho foi estudado e avaliado o comportamento estrutural do reforço híbrido à flexão de vigas em concreto armado com seção transversal “T” com a técnica de materiais compósitos colados externamente na superfície do concreto, submetidas a carregamentos estáticos até a ruptura. O programa experimental consistiu no ensaio de 5 vigas “T” simplesmente apoiadas submetidas a duas cargas concentradas aplicadas a 1,50 m do apoio e com um vão de 4,00 m, sendo de 0,63% a taxa de armadura das vigas. Uma viga sem reforço foi ensaiada como referência e quatro vigas foram reforçadas com duas camadas de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) e de vidro (PRFV) em diferentes sequências na superfície do concreto. A análise foi realizada com os resultados da carga última, modos de ruptura, deslocamento vertical, deformação específica na armadura de flexão e cisalhamento, deformação específica do concreto, deformação específica do compósito e o desenvolvimento da fissuração. Além disso, foram feitas adaptações nas normas ACI 440.2R:2008 e Bulletin 14 FIB:2001, para calcular a carga última das vigas reforçadas e realizar as comparações com os resultados experimentais. O incremento da carga última das vigas reforçadas em relação à viga de referência variou entre 15,3 % e 20,3 %. A viga que apresentou o melhor resultado foi a reforçada primeiro com uma 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 delaminação do cobrimento (primeira camada de PRFV). Estes resultados mostram a influência da sequência de colagem do PRF no comportamento das vigas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work it was studied and evaluated the structural behavior of flexural hybrid strengthening of reinforced concrete beams with "T" cross section with the technique of externally bonded composite materials on the surface of concrete under static loading up to failure. The experimental program consisted of 5 simply supported "T" beam tested under two concentrated loads applied to1,50 m from the support and with a span of 4,00 m and with 0.63% of flexural reinforcement ratio. One unstrengthened beam was tested as reference and 4 beams were reinforced with two layers of carbon and glass fiber reinforced polymers in different sequences on the surface of the concrete.The analysis was performed with the results of ultimate load, failure modes, vertical deflection, strain in flexure and shear steel, strain in the concrete, strain in the composite and cracking pattern. In addition, adaptations were made in the codes ACI 440.2R:2008 and Bulletin 14 FIB:2001, for calculate the ultimate load of strengthened beams and make comparisons with the experimental results. The increase in the ultimate load of the beams strengthened in relation to the reference beam varied between 15,3 % and 20,3 %. The beam that showed the best result was the reinforced beam with a first layer of GFRP and then with a layer of CFRP. The failure modes presented in the strengthened beams were PRF debonding (first layer of CFRP) and cover delamination (first layer of GFRP). These results show the influence of the sequence of bonding of the PRF in the behavior of beams.