Theoretical and experimental analysis of reinforced concrete beams with confinement reinforcement

Este trabalho discute a utilização de armadura de confinamento em vigas superarmadas de concreto armado. Essa armadura é constituída de estribos quadrados colocados na região de compressão da seção transversal da viga, aumentando a ductilidade. Para a análise numérica, utilizou-se programa computacional baseado no Método dos Elementos Finitos e que leva em consideração o efeito do confinamento no concreto, possibilitando estudar criteriosamente a influência da armadura de confinamento em vigas superarmadas. Na etapa experimental foi investigada a influência da taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento, sendo realizados ensaios de quatro vigas superarmadas -três detalhadas com estribos adicionais destinados ao confinamento e uma projetada sem armadura de confinamento. Todas as vigas tiveram deformações nas barras da armadura de tração próximas a 'épsilon' y e resistência média à compressão do concreto de 25MPa. Os resultados experimentais mostraram que o índice de ductilidade pós-pico é proporcional à taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento. Isso não aconteceu para o índice de ductilidade pré-pico, que teve variação aleatória com a taxa volumétrica de armadura de confinamento. Observou-se também que a resistência à compressão do concreto confinado no núcleo de confinamento diminuiu na proximidade da linha neutra. Considerando os resultados numéricos e experimentais, foi desenvolvido um processo simplificado para o dimensionamento de vigas de concreto armado com armadura de confinamento, onde a resistência à compressão do concreto confinado é função da taxa volumétrica da armadura de confinamento e da resistência do concreto não confinadoThis work discusses the use of confinement reinforcement in over designed reinforced concrete beam. This reinforcement is composed by square stirrup placed on the compression zone of the beam transversal section, which improves the ductility avoiding fragile collapse. A Finite Element program was used to make a parametric numerical study. This program considers the non-linearity of the material and the confinement effect, making possible an accuracy study of those beams. In the experimental part, the influence of volumetric confinement transversal reinforcement rate was investigated by the test of four over designed beam, where three had addiction stirrup for the confinement reinforcement and one was designed without this reinforcement. All the beams were composed by 25MPa concrete. The experimental results show that the pos-peak ductility index is proportional to the volumetric confinement transversal reinforcement rate, however it was not observed for the pre-peak ductility index. It was also observed that effect of the confinement is smaller closed to the neutral axis. A simplified design process for reinforced concrete beam with reinforcement confinement was developed based on the numerical study that was performed. In this method the concrete strength is function of the transversal reinforcement volumetric rate and the non-confined concrete strengt