Experimental analysis of the bending behavior of bubbledeck slabs

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.Esta pesquisa se refere à análise experimental do comportamento estrutural de lajes tipo BubbleDeck. Este novo sistema construtivo proposto pelo engenheiro Jorgen Breuning, se utiliza do princípio que dentro das lajes surge uma zona onde o concreto pode ser desprezado, por ter função estrutural limitada. Nesta zona são adicionadas esferas, “bubbles” vazios, plásticos previamente espaçados propiciando uma redução considerável do consumo de concreto o que pode gerar uma diminuição em torno de 35% do peso próprio da laje. Estas lajes se comportam como lajes maciças homogêneas por isso sua aceitação em diversos países tais como: Austrália; Nova Zelândia; Bélgica; Reino Unido; Dinamarca; Suíça; Itália; Áustria; Alemanha; Hungria; Irlanda; Ilhas Aland; Lituânia; Emirados Árabes; Arábia Saudita; Barein; Líbano; Catar; Holanda; Canadá; Estados Unidos; Romênia; Rússia; Cingapura; África do Sul; Inglaterra; Vietnã, e Brasil. No entanto, este sistema de laje; ainda deixa muitas dúvidas quanto ao seu dimensionamento, inclusive no Brasil devido à falta de textos normativos que tratem de tal assunto. Assim, esta pesquisa avaliou experimentalmente 4 lajes no Laboratório de Estruturas da Universidade de Brasília– UnB sob carregamento estático e simetrico. Sendo uma maciça de referência e as outras três BubbleDeck, simulando a ligação dos painéis submetidos a esforços de flexão. Foi também programado em MATLAB duas teorias: Teoria de Placas Grossas conhecido como teoria de MINDLIN (1951) e Teoria de Placas Finas definidas pelas hipóteses de Kirchhoff a fim de determinar a rigidez de lajes bidirecionais. Os resultados mostraram através da teoria de placa grosso com a utilização de seção “T” a rigidez das lajes BubbleDeck comparada com lajes sólidas foi de 76,26%. No entanto, com a mesma seção “T” utilizando a teoria de placas finas foi de 83,88 %. Já os resultados de carga última e modos de ruptura obtidos pelas normas ficaram coerentes comos os experimentais. A metodologia adotada para determinação dos momentos resistentes tanto das lajes maciças como das lajes BubbleDeck mostrou que a NBR 6118 (2014)apresenta resultados mais conservadores do que os obitodos com o NP EN 1991 1-1 EC-2 (2010) e ACI 318 (2014). Cabe ressaltar que alguns procedimentos de cálculo foram adaptados para determinação da capacidade resistente.This research is about the experimental analysis of the structural behavior of BubbleDeck slabs. This new construction system proposed by the engineer Jorgen Breuning, use the principle that within the slabs arises an area where concrete can be neglected, due to its limited structural function. In this area empty bubbles made of plastic are added and previously spaced, providing a considerable reduction in concrete consumption, which can lead to a decrease around 35% of the slab own weight. These slabs behave as homogeneous solid slabs that is why is established in various countries such as: Australia; New Zealand; Belgium; United Kingdom; Denmark; Switzerland; Italy; Austria; Germany; Hungary; Ireland; Aland Islands; Lithuania; United Arab Emirates; Saudi Arabia; Bahrain; Lebanon; Qatar; Netherlands; Canada; U.S; Romania; Russia; Singapore; South Africa; England; Vietnam and Brazil. However, this slab system; still leaves many doubts about its design, including Brazil, because of the lack of official standards concerning this subject. Therefore, this research experimentally evaluated four slabs in the Structures Laboratory at the University of Brasília - Brazil under static and symmetrical loading. One of this slabs were solid to be used as reference and the other three were BubbleDeck, simulating the connection of the panels subjected to bending stresses. Two theories were programmed in MATLAB: Thick Plate Theory also known as MINDLIN (1951); and Thin Plate Theory defined by Kirchhoff assumptions, to determine the stiffness of bidirectional slabs. The results shown by using the thick plate theory with the "T" section that the stiffness of BubbleDeck slabs compared to solid slabs was 76.26%. Although, with the same "T" section using the thin plates theory, the result was 83.88%. The ultimate load and cracking failure mode results obtained using the standards were consistent with the experimental ones. The methodology used to determine the moment of resistance of both solid slabs and BubbleDeck slabs showed that the Brazilian standard NBR 6118 (2014) presents more conservative results than the ones obtained with NP EN 1991 1-1 EC-2 (2010) and ACI 318 (2014). It is important to highlight that some calculation procedures were adapted in order to determine the strength capacity