Análise experimental e numérica da aderência entre barras poliméricas e o concreto

Abstract

Neste trabalho, o comportamento aderente entre o concreto e barras polímericas reforçadas com fibras de basalto (BFRP), vidro (GFRP) e vidro com reforço de nanoplaquetas de grafeno na matriz (GFRPg) foi estudado através de testes de arrancamento e simulações numéricas. Foram consideradas barras de 8 e 12,5 mm de diâmetro inseridas em concretos das classes C20 e C30. O modo predominante de ruptura dos corpos de prova foi pelo arrancamento da barra. Concluiu-se que as características da superfície das barras são o parâmetro controlador do comportamento aderente, independentemente da resistência à compressão do concreto e do diâmetro da barra. Além disso, para avaliar a perda da resistência frente à exposição térmica, os casos com concreto C30 e barras de 12,5 mm foram submetidos a temperaturas de 60 °C e 120 °C. Concluiu-se que quando os elementos de concreto armado são expostos a faixas de temperaturas da ordem de até 60 °C, permanecerão seguros no que tange à transferência de esforços entre a barra de FRP e o concreto. Já a temperatura de 120 °C entendeu-se ser crítica para a degradação da aderência entre o concreto e barras de FRP. Este trabalho também apresenta um procedimento numérico para simular testes de arrancamento com base em um modelo de aderência de sete parâmetros e uma abordagem metaheurística para obtê-los. Foi encontrado uma excelente concordância com os experimentos.

In this work, the bond behavior between concrete and fiber reinforced polymer bars, including basalt fibers (BFRP), glass fibers (GFRP) and glass fibers with incorporations of graphene nanoplatelets in the matrix (GFRPg) was studied through pullout tests and numerical simulations. Bars of 8 and 12.5 mm diameter embedded in concretes of classes C20 and C30 were considered. The predominant failure mode of the specimens was bar pullout. It was concluded that the surface characteristics of the bars are the controlling parameter of the bond behavior, regardless of the concrete compressive strength and the bar diameter. Furthermore, to evaluate the strength loss due to thermal exposure, the cases with C30 concrete and 12.5 mm bars were submitted to temperatures of 60 °C and 120 °C. It was concluded that when the reinforced concrete elements are exposed to temperature ranges up to 60 °C, they will remain safe regarding the transfer of stresses between the FRP bar and the concrete. On the other hand, the temperature of 120 °C was considered critical for the degradation of bond between concrete and FRP bars. This work also presents a numerical procedure to simulate bond experiments based on a seven parameter bond model and a metaheuristic approach to obtain parameters. An excellent agreement with experiments was obtained.