Evaluation of shear design criteria of beams according to NBR6118 applying the modified compression field theory

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais 2023, Vol.16 (3)
• Main Authors: Sá, Marcelo Araújo de, Santos, Sergio Hampshire de Carvalho, Silva Filho, Julio Jeronimo Holtz
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: ENGINEERING, CIVIL; modified compression field theory; reinforced concrete; Response 2000; shear
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952023000300009

Abstract It is known that design deficiencies in shear design are more dangerous than bending, as shear failures can occur in a fragile way and without possibility of redistributing internal forces. Unlike bending design, designing for shear loads by different standards can generate significantly different results for the same element, as long as design models have been under discussion for many years. This paper analyses the evaluation of the behavior of the combined bending and shear loads in reinforced concrete beams for different pairs of these forces. For this purpose, the verification presented in ABNT NBR 6118 was used and compared to a more improved theory currently used, the Modified Compression Field Theory - MCFT. This theory is able to predict the relationships of specific loads and strains, as well as the shear strength of sections with great precision, being parameterized by several tested elements. As the use of this theory is not practical for manual calculations, the Response-2000 software, developed at the University of Toronto by Evan C. Bentz, was used. The program allows the analysis of beams and columns subject to moments, shear forces and axial loads, for any type of geometry, material properties and reinforcement arrangement, resulting in accurate responses of the behavior of the sections using MCFT as a basis. Resumo Sabe-se que deficiências de projeto no dimensionamento à força cortante são mais perigosas que as de flexão, pois rupturas por cisalhamento podem ocorrer de forma frágil e sem possibilidade de redistribuição dos esforços internos. Diferentemente do dimensionamento à flexão, o dimensionamento a solicitações cisalhantes por diferentes normas, podem gerar resultados significativamente distintos para um mesmo elemento, visto que os modelos de dimensionamento seguem em discussão por muitos anos. Este trabalho considera a avaliação do comportamento da ação das solicitações combinadas de flexão e força cortante em vigas de concreto armado para diferentes pares de momentos fletores e forças cortantes. Para tanto foi utilizada a verificação definida na ABNT NBR 6118, comparada a uma teoria mais aprimorada utilizada atualmente, a Teoria do Campo de Compressão Modificada (Modified Compression Field Theory - MCFT). Essa teoria é capaz de prever as relações entre carregamentos e deformações específicas, bem como a resistência à força cortante de seções com grande precisão, sendo parametrizada por diversos elementos ensaiados. Como