Punching strength of reinforced concrete flat slabs with addition of steel fibers and openings adjacent to columns

Orientador: Leandro Mouta TrautweinTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Neste trabalho foi realizado um estudo teórico, experimental e numérico de lajes com adição de fibras e aberturas na região adjacente ao pilar. O estudo teve o objetivo de avaliar o comportamento estrutural de lajes lisas com a presença ou não de aberturas moldadas em concreto convencional e concreto com adição de fibras de aço. O procedimento experimental consistiu da realização de ensaios de capacidade de carga na punção em um total de 24 lajes. As lajes foram moldadas em duas dimensões distintas (1800mm × 1800mm × 130mm e 2400mm × 2400mm × 150mm) com variáveis de adição de fibras, armaduras de flexão e presença de aberturas na região adjacente ao pilar. As lajes moldadas em concreto com adição de fibras apresentaram uma maior capacidade de carga em comparação com as respectivas referências sem fibras. Para as lajes com aberturas na região adjacente ao pilar, as fibras proporcionaram capacidade de cargas de modo que foi possível atingir valores maiores que as lajes de referências sem aberturas. Os resultados foram comparados com as principais normas e modelos analíticos de previsão de capacidade de carga considerando as variáveis dos ensaios experimentais. Diante desses resultados, o estudo avançou para o desenvolvimento de um modelo teórico que pudesse quantificar a contribuição de fibras na capacidade de carga na punção de lajes com a presença ou não de aberturas adjacentes ao pilar. O modelo foi calibrado e comparado com um banco de dados composto pelos principais estudos experimentais da literatura e por demais modelos teóricos para testar sua eficiência. O estudo pôde comprovar que as fibras são uma alternativa para aumentar a capacidade de carga na punção através dos mecanismos de retenção da abertura de fissuras e transferência de tensões entre as faces da fissura proporcionado ao sistema. O modelo teórico foi capaz de estimar a resistência à punção de lajes com eficiência em comparação com o banco de dados de ensaios experimentais reunidos nesta pesquisa.Abstract: In this work, a theoretical, experimental and numerical study of slabs was carried out with the addition of steel fibers and openings in the region adjacent to the column. The study aimed to evaluate the structural behavior of ?at slabs with or without openings molded in conventional concrete and concrete with the addition of steel fibers. The experimental procedure consisted of carrying out punching shear load capacity tests on a total of 24 slabs. The slabs were molded in two di?erent dimensions (1800mm × 1800mm × 130mm and 2400mm × 2400mm × 150mm) with the variables of steel fiber addition, ?exural reinforcement and the presence of openings in the column adjacent region. The slabs molded in concrete with the addition of fibers showed a higher load capacity compared to the respective references without fibers. For slabs with openings in the region adjacent to the column, the fibers provided the slabs to reach higher load capacity values than reference slabs without openings. The results were compared with the main standard codes and analytical models of load capacity prediction considering the variables of the experimental tests. Thus, the study advanced to the development of a theoretical model capable to quantify the contribution of steel fibers in the punching shear load capacity of slabs with or without openings adjacent to the column. The model was calibrated and compared with a database composed of the main experimental studies in the literature and other theoretical models to test its efficiency. The study was able to prove that the fibers are an alternative to increase the load capacity in the punching through the mechanisms of crack opening retention and steel fibers bridging. The theoretical model was able to estimate the punching shear resistance of slabs efficiently compared to the database of experimental tests.DoutoradoEstruturas e GeotécnicaDoutor em Engenharia Civil01-P-03713-2017CAPE