Método simplificado para a determinação da capacidade resistente de vigas de concreto armado reforçadas com polímero reforçado com fibras de carbono

Abstract

O objetivo deste trabalho é propor um modelo de cálculo simplificado para a determinação da capacidade resistente de vigas de concreto armado reforçadas à flexão com polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC). Inicialmente definiu-se um modelo de viga com armaduras superior e inferior e com uma ou mais camadas de reforço coladas na face inferior da viga. A seguir determinaram-se as expressões para o cálculo das tensões que cada material que compõe a viga pode absorver. A partir destas expressões determinaram-se as equações que regem a posição da linha neutra nos Estádios I e II, a curvatura e o momento fletor de fissuração do concreto e a curvatura e o momento fletor de escoamento do aço. A seguir, através de um processo iterativo, determinaram-se as expressões que regem a posição da linha neutra, a curvatura e o momento fletor último da viga. Com os resultados obtidos a partir das expressões citadas anteriormente, foi possível determinar os deslocamentos verticais da viga para diferentes carregamentos. Para finalizar, a validação do modelo de cálculo simplificado foi conseguida a partir de uma comparação entre os resultados obtidos neste trabalho e resultados, teóricos e experimentais, obtidos por outros autores.

The objective of this work is to propose a simplified method for determining the bearing capacity of reinforced concrete beams strengthened with polymers reinforced with carbon fiber (CFRP). Initially, it was established a model for a beam with upper and lower steel and one or more CFRP layers bonded to the lower face of the beam. Expressions were deduced for the determination of the stresses that each material that composes the beam can absorb. From these expressions were determined equations governing the position of the neutral line in Stadiums I and II, the curvature and the bending moment corresponding to the initial concrete cracking and bending moment and curvature corresponding to the tension steel reinforcement yielding. Then, via an iterative process, we determined the expression governing the position of the neutral axis, the ultimate bending moment and curvature of the beam. With the results obtained from the expressions mentioned above, it was possible to determine the vertical displacements of the beam for different loads. Finally, the validation of the simplified method was achieved through a comparison between the results obtained in this study and results, theoretical and experimental, obtained by other authors.