Experimental analysis of punching in flat reinforced concrete slabs with open stirrup-type shear reinforcement

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2021.A resistência ao cisalhamento em lajes lisas é um ponto crucial no dimensionamento desse sistema construtivo cujo dimensionamento é governado basicamente pela ruptura por punção. Diversas pesquisas ao longo dos anos comprovaram o aumento na capacidade resistente das lajes com uso de armadura de cisalhamento cuja quantidade e distribuição devem ser suficientes para combater os esforços de cisalhamentos nas ligações laje- pilar. Um sistema ideal de armadura de cisalhamento dever apresentar baixos custos de produção, ser de fácil de instalação e boa ancoragem. Contudo, essas exigências nem sempre podem ser atendidas. Nesse sentido, essa pesquisa investigou, de forma experimental, uma conformação de estribos aberto amplamente difundida nos canteiros de obra, conhecida como "caranguejo”, de baixo custo e de fácil montagem. Além disso, variou-se a forma como foi feita a sua ancoragem em relação às armaduras de flexão. Para isso, ensaiou-se cinco ligações laje-pilar internas submetidas a carregamento simétrico, sendo uma laje de referência e quatro, com diferentes tipos de detalhamento da armadura de cisalhamento com relação à ancoragem. Os modelos ensaiados eram quadrados com dimensões de 2500 x 2500 mm de lado, espessura de 180 mm e pilar com seções transversais quadradas de 300 x 300 mm. A taxa de armadura longitudinal utilizada foi de aproximadamente 0,96% e o concreto possuía resistência à compressão entre 29,9 MPa e 37,5 MPa. As armaduras de cisalhamento foram dispostas em cinco camadas, em forma de cruz, com a taxa de armadura de cisalhamento de 0,21%. Nas análises normativas, montou-se um banco de dados com resultados desta pesquisa com de outros autores pertinentes ao tema. Os resultados foram avaliados de acordo com as prescrições da ABNT NBR 6118:2014, ACI 318:2019, Eurocode 2:2004 e o fib Model Code 2010:2013. Como resultado, foi verificado que o uso de estribos abertos nas lajes, proporcionou acréscimos de cargas que variaram entre 25% e 45% em relação a laje sem armadura de cisalhamento. Portanto, para a amostragem avaliada nesta pesquisa, o uso da armadura do tipo estribos abertos e a sua variação da ancoragem em relação à armadura de flexão foi eficiente no combate à punção, podendo atuar como uma alternativa de armadura de cisalhamento.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).The shear strength in flat slabs is a crucial point regarding the sizing of this construction system, which is basically headed by punching failure. Several research studies over the years have shown an increase in the resistant capacity of the slabs with the use of shear reinforcement. An ideal shear reinforcement system should have low production costs, be easy to install and have good anchoring. However, these requirements are not always easily met. Thus, this research investigated, in an experimental way, an arrangement of open stirrups known as “crab” in the construction sites of low cost and easy assembly. In addition, the way in which it was anchored in relation to the flexural reinforcements was varied. Five internal slab-column connections were tested and subjected to symmetrical loading, one of which is a reference slab and four, with different types of shear reinforcement details in relation to anchoring. The tested models were squares with dimensions of 2500 x 2500 mm on the side, 180 mm thick and column with square cross sections of 300 x 300 mm. The rate of longitudinal reinforcement used was approximately 0.96% and the concrete had compressive strength between 29.9 MPa and 37.5 MPa. The shear reinforcements were arranged in five layers, cruciform, with a shear reinforcement rate of 0.21%. In the normative analyzes, a database was created with the results of this research along with the ones of other authors relevant to the theme. The results were evaluated according to the requirements of ABNT NBR 6118: 2014, ACI 318: 2019, Eurocode 2: 2004 and the fib Model Code 2010: 2013. Finally, it was verified that the use of open stirrups in the slabs provided an increase in loads that varied between 25% and 45% in relation to the slab without shear reinforcement. Therefore, the use of open stirrup reinforcement and its variation in anchoring compared with the flexural reinforcement was efficient when it comes to combating the punching and may act as an alternative to shear reinforcement