Análise experimental e numérica do comportamento estrutural de tubos de concreto reforçado com fibras de aço - Jesus, Paula Andreatti de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A presente pesquisa tem como finalidade avaliar experimental e numericamente o comportamento mecânico de tubos de concreto reforçados com fibras de aço quando submetidos ao ensaio de compressão diametral, conforme previsto na norma ABNT NBR 8890:2020. Para tanto, a pesquisa foi conduzida em duas principais etapas. A primeira etapa consistiu na avaliação experimental de tubos de concreto reforçados com fibras de aço do tipo ponta e bolsa, com diâmetros nominais de 400 mm, 500 mm e 600 mm, e comprimento útil de 1500 mm, pertencentes às classes de resistência PA1 e PA2. A segunda etapa consistiu na modelagem numérica, utilizando o software de elementos finitos Abaqus, para simular o comportamento dos tubos ensaiados. Os resultados experimentais revelaram que a dosagem de 30 kg/m³ de fibras de aço do tipo Dramix 3D 65/35 BG é capaz de satisfazer aos requisitos estabelecidos pela norma para os referidos tubos e suas respectivas classes de resistência. Os modelos numéricos forneceram, com precisão aceitável, a capacidade máxima resistente e o padrão de fissuração dos tubos ensaiados. Posteriormente, com base em uma estratégia de modelagem numérica, foi realizada uma análise paramétrica para investigar o efeito do reforço de 30 kg/m³ de fibras de aço em tubos de maiores diâmetros. Como resultado, essa análise forneceu diretrizes para projetos futuros, demonstrando que um consumo de 30 kg/m³ de fibras de aço é capaz de atender aos critérios de resistência da norma para tubos com até 800 mm de diâmetro e classe PA1. Por outro lado, para a classe PA2, este reforço é adequado para tubos de até 600 mm de diâmetro.

The purpose of this research is to experimentally and numerically evaluate the mechanical behavior of steel fiber reinforced concrete pipes when subjected to the diametral compression test, as required by ABNT NBR 8890:2020. With this objective in mind, the research was conducted in two main stages. The first stage consisted of the experimental evaluation of steel fiber reinforced concrete pipes of the tip and pocket type, with nominal diameters of 400 mm, 500 mm and 600 mm, and a useful length of 1500 mm, belonging to the PA1 and PA2 strength classes. The second stage consisted of numerical modeling, using the finite element software Abaqus, to simulate the behavior of the pipes tested. The experimental results showed that the dosage of 30 kg/m³ of Dramix 3D 65/35 BG steel fibers is capable of satisfying the requirements established in the standard for these pipes and their respective strength classes. The numerical models provided, with acceptable accuracy, the maximum resistant capacity and cracking pattern of the pipes tested. Subsequently, based on a numerical modeling strategy, a parametric analysis was carried out to investigate the effect of reinforcing 30 kg/m³ of steel fibers in larger diameter pipes. As a result, this analysis provided guidelines for future projects, demonstrating that a content of 30 kg/m³ of steel fibers is capable of meeting the strength criteria of the standard for pipes up to 800 mm in diameter and class PA1. On the other hand, for class PA2, this content of reinforcement is suitable for pipes up to 600 mm in diameter.
Experimental and numerical analysis of the structural behaviour of steel fibre reinforced concrete pipes
Keywords: Tubos de concreto; Fibras de aço; Ensaio de compressão diametral; Simulação numérica; Abaqus; Concrete pipes; Steel fibers; Diametral compression test; Numerical simulation