Análise experimental de vigas em concreto armado reforçadas à flexão com concreto têxtil de fibra de vidro álcali-resistente

Abstract

Sabe-se que o comportamento mecânico do concreto têxtil varia de acordo com as características e propriedades da matriz de cimento, do reforço têxtil e, principalmente, das ligações desenvolvidas entre eles. Quando aplicado na reabilitação de estruturas de concreto armado, a aderência entre o concreto têxtil e o substrato de concreto passa a ser mais um fator importante a ser considerado. Nesta conjuntura, o objetivo geral desta pesquisa é analisar experimentalmente o comportamento mecânico de vigas de concreto armado, quando reforçadas com concreto têxtil de fibra de vidro álcali-resistente (AR) em condições mais próximas de um reforço em campo. Com o programa experimental, busca-se investigar como as variáveis “tipo da matriz” e “revestimento do reforço” influenciam no desempenho dos elementos no ensaio de flexão a 4 pontos. Para a variável “tipo da matriz”, fez-se o reforço de 7 vigas com argamassa polimérica industrializada (M1) e 7 vigas com argamassa autoadensável (M2). Para a variável “revestimento do reforço”, trabalhou-se com 4 configurações: têxtil sem revestimento (SR), revestido com epóxi (E), totalmente revestido com epóxi e areia (EA) ou totalmente revestido com epóxi, mas com areia somente nas extremidades (EAP). Quanto às cargas máximas, verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram aumentos da capacidade resistente em relação à viga testemunho. Para as vigas de M1, as cargas máximas revelaram aumentos entre 52,0% e 80,26%. Para os exemplares de M2, os resultados foram semelhantes, variando de 51,84% a 83,24%, sendo que, em ambos os casos, os maiores percentuais foram observados nos exemplares dos têxteis EAP. Acerca dos deslocamentos-limites, verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram deflexões inferiores à da viga testemunho para a carga de 20 kN. Logo, verificou-se que o reforço, além de aumentar a capacidade das vigas, diminuiu as deflexões para cargas mais baixas. Em relação às deflexões na ruptura, identificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram deslocamentos verticais superiores ao da viga testemunho, com valores até 88,31% maiores. Logo, embora os esforços atuantes tenham superado a aderência na interface têxtil-matriz, atestou-se a eficiência da ancoragem promovida pelos tratamentos do reforço, uma vez que permitiu maior solicitação do têxtil, postergando o deslizamento. Quanto à ductilidade, verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram comportamento mais dúctil que a viga testemunho, com resultados expressivos para os exemplares dos têxteis EAP, atingindo cerca de 37,10% de aumento máximo e 35,31% em média. Acerca das demais configurações, têxteis revestidos com epóxi (E) e epóxi e areia (EA) os resultados não podem ser conclusivos, uma vez que houve diferença significativa de comportamento entre as repetições. Sobre o fator de tenacidade, verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram aumento da energia de ruptura em relação à viga testemunho. Para a deflexão de ruptura, verificou-se aumento médio de 136,17%, com valores entre 83,54% e 221,04%.

It is known that the mechanical behavior of textile concrete varies according to the characteristics and properties of the cement matrix, textile reinforcement and, mainly, the connections developed between them. When applied in the rehabilitation of reinforced concrete structures, the adhesion between the textile concrete and the concrete substrate becomes another important factor to be considered. In this context, the general objective of this research is to experimentally analyze the mechanical behavior of reinforced concrete beams, when reinforced with alkali-resistant fiberglass (AR) textile reinforced concrete in conditions closer to field reinforcement. With the experimental program, we seek to investigate how the variables “type of matrix” and “reinforcement coating” influence the performance of the elements in the 4-point bending test. For the variable “type of matrix”, 7 beams were reinforced with industrialized polymeric mortar (M1) and 7 beams with selfcompacting mortar (M2). For the variable “reinforcement coating”, 4 configurations were used: uncoated textile (SR), coated with epoxy (E), fully coated with epoxy and sand (EA) or fully coated with epoxy, but with sand only on the sides. extremities (EAP). As for the maximum loads, it was verified that all the reinforced beams showed increases in the resistance capacity in relation to the witness beam. For the M1 beams, the maximum loads revealed increases between 52.0% and 80.26%. For the M2 specimens, the results were similar, ranging from 51.84% to 83.24%, and, in both cases, the highest percentages were observed in the specimens of EAP textiles. Regarding limit displacements, it was verified that all reinforced beams presented lower deflections than the witness beam for a load of 20 kN. Therefore, it was verified that the reinforcement, in addition to increasing the capacity of the beams, reduced the deflections for lower loads. Regarding the deflections at failure, it was identified that all reinforced beams presented vertical displacements greater than that of the witness beam, with values up to 88.31% higher. Therefore, although the active efforts have overcome the adhesion at the textile-matrix interface, the efficiency of the anchoring promoted by the reinforcement treatments was attested, since it allowed greater demand on the textile, postponing the sliding. As for ductility, it was found that all reinforced beams showed a more ductile behavior than the witness beam, with expressive results for the EAP textile specimens, reaching approximately 37.10% of maximum increase and 35.31% on average. Regarding the other configurations, textiles coated with epoxy (E) and epoxy and sand (EA), the results cannot be conclusive, since there was a significant difference in behavior between repetitions. Regarding the toughness factor, it was found that all reinforced beams showed an increase in failure energy in relation to the witness beam. For rupture deflection, there was an average increase of 136.17%, with values between 83.54% and 221.04%.