Avaliação da resistência ao cisalhamento do concreto autoadensável por meio do ensaio de cisalhamento direto

Abstract

O concreto autoadensável foi desenvolvido na década de 1980 com o objetivo de aumentar a durabilidade das construções e melhorar as condições de trabalho em obra. Apesar de suas propriedades no estado fresco já estarem estabelecidas, propriedades no estado endurecido, como a resistência ao cisalhamento, ainda não estão bem definidas. A utilização de agregados graúdos com menor diâmetro e em menor volume na produção do concreto autoadensável pode afetar negativamente a resistência ao cisalhamento da estrutura devido a uma possível redução do efeito de engrenamento dos agregados. Por outro lado, esse concreto tende a apresentar uma estrutura mais uniforme na zona de transição concreto-armadura, o que pode levar a um aumento na resistência ao cisalhamento. Considerando o que foi exposto, o objetivo desta pesquisa é analisar o comportamento e a resistência ao cisalhamento do concreto autoadensável, em comparação ao concreto convencional, por meio de ensaios de cisalhamento direto (pushoff tests) sem pré-fissuração. Para os ensaios, foram produzidos 45 corpos de prova com três diferentes misturas de concreto: um concreto convencional e dois concretos autoadensáveis, alterando o volume do agregado graúdo em 30%. Variou-se também a taxa de armadura de 0,46% a 2,28%, produzindo-se corpos de prova com um a cinco estribos perpendiculares ao plano de cisalhamento. Verificou-se que um aumento na taxa de armadura gerou uma melhora na resistência ao cisalhamento para os corpos de prova com um, dois e três estribos. Os corpos de prova com quatro e cinco estribos apresentaram uma ruptura prematura devido ao esmagamento do concreto, alcançando resistências menores que os corpos de prova com três estribos. Com relação às misturas de concreto utilizadas, não se identificou diferença significativa nas resistências ao cisalhamento devido ao tipo de concreto, convencional ou autoadensável, ou devido à proporção de agregado graúdo utilizada na mistura de concreto. Ao final da pesquisa, foi proposta uma equação para estimar a resistência ao cisalhamento das peças. A equação apresenta uma parcela referente à coesão, dependente da resistência à compressão do concreto, somada a uma parcela relacionada à resistência da armadura. A expressão proposta demonstrou ser válida para corpos de prova com taxas de armadura de até 1,37%.

Abstract: Self-consolidating concrete was developed in the 1980s in order to increase the durability of buildings and to improve the working conditions on site. Although its fresh state properties have already been established, properties in hardened state, such as shear strength, are not yet clearly defined. The reduction of the nominal size and volume fraction of coarse aggregate in the self-consolidating concrete mix may adversely affect the shear strength of the structure due to a possible decrease in the aggregate interlock. On the other hand, this concrete tends to have a more uniform structure in the concrete-reinforcement interfacial transition zone, which may increase shear strength. Therefore, the aim of this research is to analyze the behavior and shear strength of self-consolidating concrete, in comparison to conventional concrete, by means of push-off tests without pre-existing crack. For these tests, 45 specimens were produced with three concrete mixtures: one conventional concrete and two self-consolidating concretes, with different volumes of coarse aggregate (30% of reduction). The reinforcement rate ranged from 0.46% to 2.28%, specimens with one to five stirrups perpendicular to the shear plane were produced. An increase in the reinforcement rate resulted in an improvement in shear strength for specimens with one, two and three stirrups. Specimens with four and five stirrups had a premature rupture due to concrete splitting, reaching lower strengths than specimens with three stirrups. According to the results, no significant difference in shear strengths was identified due to the concrete type, conventional or self-consolidating, or due to the volume of coarse aggregate used in the concrete mix. At the end of the research, an equation to estimate the shear strength of the specimens was proposed. The equation presents a part related to the cohesion, which depends on the compressive strength of the concrete, added to a part related to the reinforcement strength. The proposed expression showed validity for specimens with reinforcement rates below 1.37%.