Estudo do comportamento de estrutura mista de concreto e perfil pultrudado de PRFV sob flexão

Abstract

É cada vez maior o interesse por estudos relacionados a novos materiais de possível utilização na construção, em conjunto com o concreto, como é o caso dos polímeros reforçados com fibras de vidro (PRFV). Este material é uma alternativa à utilização do aço, principalmente em regiões em que a ação dos agentes agressivos é intensa, degradando o aço e causando danos graves nas estruturas compostas por este material. Algumas vantagens do material PRF podem ser citadas: resistência à corrosão, leveza e elevada resistência específica. No entanto, esses materiais apresentam valores baixos de módulo de elasticidade o que resulta em projetos governados por limites de deslocamento em serviço ou de flambagem, no caso de paredes finas, ao invés de limites de resistência. Desta forma, é de grande importância a determinação da rigidez à flexão destes perfis. Neste trabalho obteve-se, inicialmente, esta rigidez à flexão dos perfis pultrudados, determinando-se os módulos de elasticidade longitudinal (E) e de cisalhamento (G) assim como para vigas mistas formadas por uma capa de concreto disposta sobre um perfil de PRFV, usando blocos de EPS como enchimento. A obtenção destes parâmetros foi feita de forma experimental e numérica apresentando boa aproximação entre os métodos para a análise dos perfis e uma rigidez maior para a análise teórica das vigas mistas. Outro tema abordado é a aderência entre os materiais concreto e perfil de PRFV. Para este estudo foram confeccionados protótipos compostos por um perfil de PRFV e dois prismas de concreto e ensaiados ao cisalhamento duplo até a ruptura. Dois estudos foram realizados para caracterizar a tensão de aderência desta interface. O Estudo 1 analisou o comportamento desta tensão frente a processos de envelhecimento acelerado. Os corpos-de-prova foram ensaiados a 1, 2, 3, 4 e 5 meses, sendo aqueles das quatro últimas idades colocados em uma câmara de envelhecimento para acelerar o processo de degradação. Mas, não foi possível obter uma conclusão consistente para o comportamento da tensão. O Estudo 2 avaliou a influência nesta tensão quando da adição de tipos diferentes de fibras ao concreto. Resultando diferença apenas quando são comparados os tipos de fibras utilizadas.

There is an increasing interest in studies related to new materials for possible use in construction, combined with concrete, as is the case of glass fibers reinforced polymers (GFRP). This material is an alternative to steel, especially in regions where the action of aggressive agents is intense, degrading the steel and causing severe damage to structures composed of this material. Some advantages of FRP material may be mentioned: resistance to corrosion, lightweight and high specific strength. However, these materials present low values of elastici moduli which results in projects governed by limitations in deflection at service load levels, or by buckling, in the case of thin-walled sections, instead of ultimate strength limits. Hence, it becomes crucial to evaluate accurately the flexural stiffness of these profiles. The flexural stiffness of pultruded profiles were obtained by determining the flexural elastic modulus (E) and shear modulus (G) as well as for composite beams that consists of a concrete cover placed over a GFRP profile with foam in between. These parameters were obtained both experimentally and numerically and the results showed a good approximation between the methods for the analysis of GFRP profiles and a greater stiffness to the theoretical analysis of composite beams. Another topic addressed is the bond strength behavior between concrete and GFRP profile. For this study prototypes consisting of a GFRP profile and two concrete prisms were fabricated and subjected to a double shear test up to failure. Two studies were conducted to characterize the bond strength between those materials. Study 1 examined the behavior of this strength when subjected to accelerated environmental ageing. The specimens were tested at 1, 2, 3, 4 and 5 months, and those of the last four ages placed on a climatic chamber to accelerate the aging process of degradation. But it was not possible to obtain a consistent conclusion for the behavior of bond strength. Study 2 evaluated the influence of the addition of different types of fibers to concrete on the bond strength. Differences were only found when comparing the types of fibers.