Análises experimental e numérica de vigas de concreto armado reforçadas ao cisalhamento com barras de aço usando a técnica near-surface mounted (NSM)

• Published in: Matéria 2024, Vol.29 (1)
• Main Authors: Costa, Leonardo Medeiros, Pires, Tiago Ancelmo de Carvalho, Silva, José Jéferson do Rêgo, Vasconcelos, Geilson Márcio de Alburquerque
• Format: Article
• Language: Portuguese
• Subjects: CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY; MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY; METALLURGY & METALLURGICAL ENGINEERING
• ISSN: 1517-7076; 1517-7076
• DOI: 10.1590/1517-7076-rmat-2023-0367

RESUMO Há uma necessidade crescente de intervenção nas estruturas de concreto armado existentes para recuperar ou aumentar a sua capacidade resistente. O uso de materiais compósitos, como a fibra de carbono, tem sido eficiente, mas o custo ainda é um entrave. A aplicação de barras de aço como elemento de reforço apresenta-se como material alternativo e tecnicamente viável, porém existem poucos trabalhos na literatura. Desse modo, este trabalho realizou uma série experimental com três vigas de concreto armado sem armadura transversal, e reforçadas ao cisalhamento com barras de aço utilizando a técnica near-surface mounted (NSM). Foram monitorados no experimento a carga, o deslocamento e o padrão de fissuração. Os resultados demonstraram a eficiência do reforço com aumento de 69% da carga última e 63% da carga para surgimento das primeiras fissuras comparados a viga de referência. O reforço também aumentou a ductibilidade das vigas antes da ruptura brusca por cisalhamento. Modelos numéricos via método dos elementos finitos (MEF) foram realizados no software ABAQUS utilizando diferentes tipos de elementos e malhas. Os resultados numéricos foram validados com os resultados experimentais e foi observado que o uso de elementos quadráticos comparados a elementos lineares consegue representar melhor o padrão de fissuração e a capacidade de carga das vigas. A relação média dos resultados numérico/experimental para carga máxima das vigas reforçadas foi de 0,94. ABSTRACT There is a growing need for intervention in existing structures to recover or increase strength capacity. The use of composite materials, such as carbon fiber, has been efficient, but cost is an obstacle. The application of steel bars as a strengthening element is an alternative and technically viable material, but there are few studies in the literature. This work carried out an experimental series with three reinforced concrete beams without transverse reinforcement, and strengthened in shear with steel bars using the near-surface mounted (NSM) technique. The load, displacement and cracking pattern were monitored in the experiment. The results demonstrated the efficiency of the strengthening with an increase of 69% in the ultimate load and 63% in the load for the appearance of the first cracks compared to the reference beam. The strengthening also increased the ductility of the beams before sudden shear failure. Numerical models via the finite element method (FEM) were carried out in the ABAQUS sof