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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-06122017-154223
Document
Author
Full name
Bruce Ekane Ewang
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1999
Supervisor
Committee
El Debs, Mounir Khalil (President)
Libardi, Walter
Proença, Sérgio Persival Baroncini
Title in Portuguese
Estudo de fissuração em concreto armado com fibras e armadura convencional
Keywords in Portuguese
Abertura de fissura
Concreto armado com fibras
Ensaios de tração
Espaçamento de fissura
Fissuração (fratura)
Micro-mecanismos
Modelo macro-mecânico
Modelo micro-mecânico
Relação tensão-abertura de fissura
Abstract in Portuguese
Devido à fragilidade do concreto, o controle e combate da fissuração são de importância fundamental em estruturas de concreto armado. Uma maneira de melhorar as propriedades do concreto à tração é pelo emprego de fibras. A presente pesquisa é uma tentativa de fornecer diretrizes para o dimensionamento de estruturas de concreto armado com fibras, e armadura convencional sob condições de serviço. Apresenta-se inicialmente, um estudo do comportamento do material à tração. Um modelo probabilístico/micro-mecânico fundamentado na mecânica de fratura, e capaz de prever o comportamento pós-fissuração do compósito é apresentado. O modelo prevê a relação tensão-abertura de fissura do compósito levando em conta os seguintes micro-mecanismos: travejamento de agregado e fibras, a ruptura das fibras, os efeitos de: atrito local (snubbing effect), esmagamento da matriz, Cook-Gordon, e da pré-tração das fibras. Em nível estrutural, dois modelos macro-mecânicos são apresentados. O primeiro modelo tem premissa na teoria clássica de fissura, e o segundo na mecânica de dado. O primeiro modelo é ajustado para aplicação na previsão de espaçamento e aberturas de fissura em estruturas de concreto armado com fibras discretas e aleatoriamente dispostas. É demostrado que o modelo micro-mecânico pode alimentar perfeitamente o modelo macro-mecânico. Ensaios de tração com elementos de placas de argamassa com fibras armada com tela ou fios foram realizados. Os resultados teóricos previstos pelo modelo foram comparados com os obtidos do programa experimental, e mostram uma boa concordância, comprovando a validade do modelo apresentado.
Title in English
not available
Keywords in English
Crack spacing
Crack width
Cracking (fracturing)
Fibre reinforced concrete
Macromechanical model
Micromechanical model
Micromechanisms
Model
Tensile stress-crack
Tensile tests
Width relationship
Abstract in English
Due to the brittleness of concrete, the control and prevention of cracking in reinforced concrete structures are of prime importance. One way of improving the tensile properties of concrete is by the addition of fibres. The present research is a trial to provide guidelines for the design of fibre reinforced concrete structures under service loads. First of all, a study of the tensile behaviour of the composite material is presented. A probabilistic/fracture mechanics based micromechanical model, capable of predicting the poscracking behaviour of the material is presented. The model predicts the tensile stress-crack width relationship, accounting for the following micromechanisms: fibre and aggregate bridging, fibre rupture, local snubbing, matrix spalling, the Cook-Gordon interface effect, and fibre prestressing. At the structural level, two macromechanical models are presented. One is founded on the classical theory of cracking, while the other, a shear lag model, is founded on the continuum damage mechanics. The first model is adjusted for application to the prevision of crack width and crack spacing in fibre reinforced concrete structures with short discrete and randomly dispersed fibres. It is shown that the micromechanical model fits very well in the macrostructural model. Tensile tests with mortar specimens reinforced with continuous steel wires or meshes and PVA or polypropylene fibres were carried out. The theoretical results predicted by the model were compared with results obtained from the experimental program, and show very good agreement, confirming the validity of the theoretical model.
 
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Publishing Date
2017-12-06
 
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