Desenvolvimento de processo de ancoragem de fibras de carbono em vigas de concreto com otimização topológica

Abstract

Os objetivos deste estudo foram desenvolver uma solução de ancoragem das fibras de carbono para uma viga com otimização topológica e analisar seu desempenho estrutural e sua viabilidade técnica e econômica quando comparados com os de uma viga tradicional de concreto armado com barras de aço. A geometria da viga com otimização topológica foi obtida com o auxílio do software Ansys. Com a finalidade de aprimorar o projeto inicial da viga, sua geometria foi 5 alterada, permitindo uma redução final de 64% no volume de concreto em relação à viga tradicional. O resultado obtido no ensaio de flexão estática da viga apresentou uma resistência ao carregamento total de 2,3 tf. Com esse resultado, foi possível reduzir o custo de fabricação da viga e obter um desempenho estrutural equivalente ao de uma viga tradicional. Pode-se vislumbrar um grande potencial de aplicação da fibra de carbono como elemento resistência a tração em compósito de concreto armado, em substituição à barras de aço.

The objectives of this study were to develop a carbon fiber anchoring solution for a topologically optimized beam and analyze of its structural performance and technical feasibility when compared with a traditional beam of reinforced concrete with steel bars. The beam geometry with topology optimization was achieved with the help of Ansys software. In order to improve the design of the beam, its geometry was changed, allowing for a final concrete reduction of 64% in volume compared to the traditional beam. The result obtained in the static bending test of the beam showed a total load resistance of 2.3tf. With this result, it was possible to reduce the equivalent manufacturing cost of the beam and obtain a structural performance compared to a traditional beam. One can see a great potential for the application of carbon fiber as a tensile element in reinforced concrete composite, replacing steel bars.