Análise teórica e experimental de elementos armados com barras de fibra de vidro (GFRP) submetidos à compressão

Abstract

Glass fiber reinforced polymers are an alternative to steel in reinforced concrete. These rebars stand out due to their high tensile strength, lower maintenance requirements, as they do not suffer from corrosion, and are inert to the formation of electromagnetic fields. However, there are doubts about their behavior in compression due to their low Young's Modulus. This work aims to understand how these bars behave in the compressed region in bended elements, such as the application in the diaphragm walls of subway stations, especially in the region where the Tunnel Boring Machine (TBM) meets the diaphragm wall, known as the soft eye. To better study its compressive behavior, laboratory tests were carried out in which prismatic specimens were made, simulating a column, from three different groups: the first with simple concrete without reinforcement, the second with longitudinal steel reinforcement and steel stirrups and the third with longitudinal Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) reinforcement and steel stirrups. All the specimens were subjected to compression in a hydraulic press and the results show that the GFRP rebars make a small contribution of 8%, to the element's compressive strength, however, this amount is negligible for design purposes. Nevertheless, it was observed that in concretes with a low Young's Modulus of elasticity and low strength, the GFRP's contribution to the element's strength is more significant, reaching values of up to 54,66%.

Os polímeros reforçados com fibra de vidro aparecem como uma alternativa à utilização do aço no concreto armado. Seus vergalhões destacam-se pela elevada resistência à tração, menor necessidade de manutenção, já que não sofrem corrosão, e são inertes à formação de campos eletromagnéticos. Porém, há dúvidas quanto ao seu comportamento à compressão devido ao seu baixo módulo de elasticidade. Este trabalho visa compreender como essas barras se comportam na região comprimida em elementos fletidos, como, por exemplo, a aplicação nas paredes diafragma de estações de metrô, especialmente na região em que o Tunnel Boring Machine (TBM) encontra a parede diafragma, chamada de soft eye. A fim de estudar melhor seu comportamento à compressão, foram realizados ensaios em laboratório onde foram moldados corpos de prova prismáticos, simulando um pilar, de três grupos diferentes: o primeiro somente com concreto simples, sem armadura, o segundo com armadura longitudinal e estribos em aço e o terceiro com armadura longitudinal de Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) e estribos em aço. Todos os corpos de provas foram submetidos a compressão centrada em uma prensa hidráulica. Pode-se verificar que os vergalhões de GFRP apresentam uma contribuição de apenas 8% na resistência a compressão do elemento, entretanto, tal quantia é desprezível para efeitos de dimensionamento. Contudo, observou-se que em concretos com baixo módulo de elasticidade e baixa resistência, as contribuições de resistência de GFRP ao elemento são mais expressivas, atingindo valores de até 54,66%.