[en] EXPERIMENTAL STUDY OF FRACTURE ENERGY AND SIZE EFFECT PHENOMENON HIGH PERFORMANCE CONCRETE

• Main Author: MARCELO LUIZ OLIVEIRA SILVA
• Other Authors: MARTA DE SOUZA LIMA VELASCO
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2001
• Subjects: [pt] MECANICA DA FRATURA; [en] FRACTURE MECHANICS; [pt] CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO; [en] HIGH PERFORMANCE CONCRETE; [pt] ENERGIA DE FRATURAMENTO; [en] FRACTURE ENERGY
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1805@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1805@2; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1805@4; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1805

[pt] A utilização dos concretos de alto desempenho na indústria da construção civil está se tornando muito freqüente ultimamente. Este fato impõe cada vez mais a necessidade de um melhor conhecimento sobre o comportamento deste material relativamente novo, visando principalmente manter os níveis de segurança adequados nas estruturas. As vantagens apresentadas por tal material, notadamente a sua resistência à compressão, permitiram uma melhoria generalizada nos processos construtivos e conseqüente aumento nos vãos dos elementos estruturais. Somado o fato de que os concretos de alto desempenho apresentam um comportamento reconhecidamente mais frágil, começou-se recentemente a aplicar conceitos da teoria da Mecânica da Fratura para a análise do comportamento destas estruturas, já que passa a haver a necessidade de se considerar adequadamente o efeito de escala no dimensionamento. Portanto, o objetivo principal do presente estudo é verificar experimentalmente a ocorrência do efeito de escala em concretos de alto desempenho e comparar estes resultados com resultados numéricos encontrados na literatura. Objetiva-se também estudar o comportamento dos referidos concretos nos ensaios à flexão em três pontos e calcular a sua energia de fraturamento através de dois métodos diferentes. Durante o estudo foram executados ensaios à flexão em três pontos em vigas de concreto simples com entalhe, de acordo com as especificações dadas pela recomendação do comitê RILEM 50-FMC. As vigas foram moldadas no Laboratório de Estruturas da PUC-Rio e os ensaios realizados no Instituto de Tecnologia (ITUC) desta Universidade. Os ensaios foram executados em uma máquina Instron com controle de deslocamentos. Ao todo foram ensaiadas 60 vigas, em 4 tamanhos diferentes, com alturas variando de 38mm a 304mm. Os concretos utilizados apresentaram fator água/cimento variando entre 0.37 e 0.25 e resistência à compressão entre 64 MPa e 88 MPa. === [en] The use of high performance concrete as a construction material is becoming very common lately. This fact imposes the need of a better knowledge of this material, aiming to keep the structural design with an appropriate safety level. The advantages provided by this material, specially its compressive strength, allowed a generalized improvement in the building processes e the consequent increase in the structural members size. Added the fact that the high performance concrete has a recognizably more brittle behavior, it`s started to apply some Fracture Mechanics theory concepts to analyze the structures behavior. Then, the fracture mechanics size effect should be suitably considered in design. Therefore, the main objective of this study is to verify experimentally the occurrence of the size effect phenomenon on high performance concrete and to carry out a comparison with numerical results found in the literature. It`s also objectified to study the behavior of the referred concrete in three point bent tests and to calculate its fracture energy by means of two different methods. During this study three point bend tests in notched beams made with unreinforced concrete were carried out. These tests comply with the specifications given by RILEM 50-FMC committee. The specimens were cast at the PUC- Rio Structures Laboratory and the tests were conducted at the Technology Institute (ITUC) of this university. The tests were performed in a servo-controlled materials testing system. It were tested 60 specimens, with 4 different sizes and with heights varying from 38mm to 304mm. The concrete had a water/cement ratio varying from 0.37 to 0.25 and a compressive strength between 64 MPa and 88MPa. === [es] La utilización de los concretos de alto desempeño en la industria de la construción civil se ha hecho frecuente en los últimos tiempos. Este hecho impone cada vez más la necesidad de un mayor conocimiento sobre el comportamiento de este material relativamente nuevo, con el objetivo de mantener los níveles de seguridad adecuados en las extructuras. Las ventajas presentadas por dicho material, notadamente su resistencia a la compresión, permitirán una mejoría generalizada en los procesos. Sumando el hecho de que los concretos de alto desempeño presentan un comportamiento reconocidamente más frágil, se comenzó recientemente a aplicar conceptos de la teoría de la Mecánica de la Fractura para el análisis del comportamiento de estas extructuras, debido a la necesidad de considerar adecuadamente el efecto de escala en el dimensionamiento. Por lo tanto, el objetivo principal del presente estudio es verificar experimentalmente la ocurrencia del efecto de escala en concretos de alto desempeño y comparar estos resultados con los resultados numéricos encontrados en la literatura. Se trata también de estudiar el comportamiento de los referidos concretos en los ensayos a la flexión en tres puntos y calcular su energía de fractura a través de dos métodos diferentes. Durante el estudio se ejecutaron ensayos a la flexión en tres puntos en vigas de concreto simple con entalladura, de acuerdo con las especificaciones dadas por la recomendación del comité RILEN 50-FMC. Las vigas fueron moldeadas en el Laboratorio de Extructuras de la PUC-Rio y los ensayos realizados en el Instituto de Tecnología (ITUC) de esta Universidad. Los ensayos fueron ejecutados en una máquina Instron con control de desplazamientos. Fueron ensayadas 60 vigas, en 4 tamaños diferentes, con alturas variando de 38mm la 304mm. Los concretos utilizados presentaran factor agua/cemento variando entre 0.37 y 0.25 y resistencia a la compresión entre 64 MPa y 88 MPa.