New approach to evaluate fibre-reinforced sprayed concrete for structural tunnel lining.

O concreto projetado reforçado com fibras (CPRF) não seguiu a mesma evolução do concreto reforçado com fibras (CRF) convencional em termos de provisões para projeto estrutural e aplicações. Quase todos os códigos de projeto não mencionam ou excluem explicitamente o concreto projetado. Diretrizes recentes da Associação Internacional de Túneis e Espaço Subterrâneo propõem uma adaptação das disposições de CRF do FIB Model Code para CPRF. Hoje, uma das estratégias inovadoras para avaliar o CPRF é controlar o material efetivamente incorporado ao revestimento do túnel por meio de ensaios em corpos de prova de pequena escala (ensaios em menor escala) provenientes de núcleos extraídos, evitando basear o processo de controle apenas em ensaios tradicionais em vigas ou placas. O principal objetivo desta tese é demonstrar a viabilidade de uma abordagem moderna para controlar a qualidade e obter parâmetros de projeto estrutural de túneis de CPRF usando ensaios em menor escala, sem a necessidade de métodos empíricos tradicionais. Estudos experimentais e numéricos foram realizados abordando o uso do ensaio de duplo puncionamento DPT (do inglês: double punch test) e do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha DEWS (do inglês: double-edge wedge splitting) para avaliar o comportamento mecânico do CPRF. Esses ensaios em menor escala mostraram boas correlações de resultados de tenacidade com os dos ensaios tradicionais em vigas (EN 14488-3) e placas (EN 14488-5, ASTM C1500). A possibilidade de obter modelos constitutivos de ambos os ensaios em menor escala foi demonstrada. Isso levou a um método de controle de qualidade para avaliar a absorção de energia do CPRF que substitui o ensaio de placa ASTM C1550 e uma abordagem para derivar modelos constitutivos, ambos sustentados por ensaios simples em menor escala. A adequação dos modelos constitutivos dos ensaios em menor escala foi verificada simulando numericamente o comportamento experimental pós-fissuração do ensaio de placa ASTM C1550. Os resultados confirmam a viabilidade da abordagem aqui proposta.Fibre-reinforced sprayed concrete (FRSC) has not followed the same evolution of conventional fibre-reinforced concrete (FRC) in terms of provisions for structural design and applications. Nearly all design codes either fail to mention or explicitly exclude sprayed concrete. Recent guidelines by the International Tunnelling and Underground Space Association propose an adaptation of the FIB Model Code provisions FRC to FRSC. Today, one of the innovative strategies to evaluate the FRSC is to control the material effectively incorporated into the tunnel lining by tests on small-scale specimens (small-scale tests) from extracted cores, avoiding basing the control process solely on traditional beam or panel tests. The main objective of this thesis is to demonstrate the viability of a modern approach to control the quality and derive structural design parameters of FRSC tunnels using small-scale tests, without the need for traditional empirical methods. Experimental and numerical studies were performed addressing the use of the double punch test (DPT) and the double-edge wedge splinting (DEWS) test to evaluate the mechanical behaviour of FRSC. These small-scale tests showed good correlations of toughness results with those of traditional beam (EN 14488-3) and panel tests (EN 14488-5, ASTM C1500). The possibility of obtaining constitutive models from both small-scale tests was demonstrated. This led to a quality control method to assess the energy absorption of FRSC that substitutes the panel test ASTM C1550 and an approach to derive constitutive models, both underpinned by simple small-scale tests. The suitability of the small-scale tests constitutive models was verified by numerically simulating the experimental post-cracking behaviour of the panel test ASTM C1550. Results confirm the viability of the approach proposed here