Proposta para estimativa de capacidade de carga na punção de lajes lisas de concreto armado reforçado com fibras de aço

Dantas, Lucas Guedes; Oliveira, Leonardo Henrique Borges de; Santos, Antônio Carlos dos; Trautwein, Leandro Mouta

doi:10.1590/S1983-41952023000500009

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ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 16 (5) • 2023 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952023000500009 linkcopiar

Proposta para estimativa de capacidade de carga na punção de lajes lisas de concreto armado reforçado com fibras de aço

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Este trabalho propõe uma função para estimar a capacidade de carga com ruptura na punção de lajes lisas de concreto sem armadura de cisalhamento de acordo com a norma brasileira. A função considera a influência do teor de fibra de aço na adição do concreto. Foram utilizados dados de 68 lajes de concreto armado com fibras de aço, simulando a ligação de lajes lisas com pilares de seção quadrada. Essas lajes foram obtidas a partir de um estudo realizado por 14 pesquisadores diferentes. Os parâmetros utilizados para a função foram o teor de fibras e a resistência à compressão do concreto. A função foi obtida por ajuste de curva. O resultado da função ajustada mostra uma relação da ordem de 1,3 entre a carga de ruptura experimental e a carga calculada, valor próximo ao já obtido pelo texto normativo quando o cálculo é para concreto convencional. Isso mostra que a proposta aqui apresentada mantém o mesmo nível de segurança com um índice de confiança de 96% em comparação com os modelos de outros autores apresentados neste estudo.

Palavras-chave:
capacidade de carga; concreto armado reforçado com fibras de aço; CRF; punção; lajes lisas

Author	Tests	Author	Tests
Narayanan and Darwish [⁴]	12	Musse [¹⁹]	2
Theodorakopoulos and Swamy [¹³]	20	De Hanai and and Holanda [²⁰]	8
Shaaban and Gesund [¹⁴]	12	Cheng and Parra-Montesinos [²¹]	10
Harajli et al. [¹⁵]	10	Nguyen-Minh et al. [²²]	12
Vargas [¹⁶]	6	Gouveia et al. [²³]	6
Azevedo [¹⁷]	6	Barros et al. [⁵]	8
McHarg et al. [¹⁸]	4	Alves [⁶]	3

Concrete strength (MPa)	Parameter
20~30	k₂₀
30~40	k₃₀
40~50	k₄₀
50~60	k₅₀
60~70	k₆₀
70~80	k₇₀
80~90	k₈₀

f_c	Number of slabs	k	R_e,m
(MPa)	Number of slabs	k	X	S	CV
20~30	10	0.248	1.118	0.171	15.32
30~40	15	0.132	1.262	0.167	13.21
40~50	23	0.208	1.305	0.201	15.39
50~60	13	0.319	1.11	0.082	7.37
60~70	4	0.548	1.031	0.027	2.61
70~80	2	0.615	1.019	0.026	2.6
80~90	1	0.218	1	-	-
Total	68	-	1.199	0.187	15.59

Compressive Strength (f_c)	Parameter	Value
20~30	k₂₀	0.248
30~40	k₃₀	0.132
40~50	k₄₀	0.208
50~60	k₅₀	0.319
60~70	k₆₀	0.548
70~80	k₇₀	0.615
80~90	k₈₀	0.218

Model	$R_{e, m}$ (Mean)	$R_{e, m}$ (Standard Deviation)	$R_{e, m}$ (Variation Coefficient)	Confidence Indicator
Proposed Model	1.29	0.23	18%	96%
Narayanan and Darwish [⁴]	1.59	0.76	48%	74%
Harajli et al. [¹⁵]	1.50	0.65	44%	74%
De Hanai and Holanda [²⁰]	1.50	0.60	40%	77%
Higashiyama et al. [¹¹]	1.49	0.56	37%	72%

Slab	L	h	d	a	$ρ$	$v_{f}$	$f_{c}$	$P_{e x p}$
Slab	(mm)	(mm)	(mm)	(mm)	$ρ$	(%)	(MPa)	(kN)
L1-50-1	1800	130	99	250	0.016	0.64	42.01	469
L1-50-2	1800	130	99	250	0.016	0.64	42.01	469
L2-50	1800	130	98	250	0.016	0.64	42.01	513
L3-50	1800	130	99	250	0.016	0.64	42.01	455

Identification	$C M O D$	Opening	$F_{R, i}$	$f_{R, i}$
Identification	$C M O D$	(mm)	(kN)	(MPa)
C40/50-1	$C M O D_{1}$	0.5	13.24	4.24
	$C M O D_{2}$	1.5	12.89	4.12
	$C M O D_{3}$	2.5	12.67	4.06
	$C M O D_{4}$	3.5	11.05	3.54
C40/50-2	$C M O D_{1}$	0.5	12.83	4.10
	$C M O D_{2}$	1.5	13.21	4.23
	$C M O D_{3}$	2.5	11.79	3.77
	$C M O D_{4}$	3.5	11.90	3.81

Slab	d	$ρ$	$f_{c}$	$f_{R 3}$	$f_{F t u, k}$	$τ_{R d 1}$	$μ$	$V_{c}$	$V_{R d, f}$	$V_{R d, A B N T}$
Slab	(mm)	$ρ$	(MPa)	(MPa)	(MPa)	(MPa)	(mm)	(kN)	(kN)	(kN)
L1-50-1	99	0.016	42	4.06	1.35	1.77	2244.07	393.66	300.32	693.98
L1-50-2	99	0.016	42	3.77	1.26	1.77	2244.07	393.66	279.32	672.98
L2-50	98	0.016	42	4.06	1.35	1.77	2231.50	393.66	295.62	684.28
L3-50	99	0.016	42	3.77	1.26	1.77	2231.50	393.66	274.95	663.61

Slab	D	$ρ$	$f_{c}$	$v_{f}$	$V_{c}$	$k$	$V_{R d, P r o p}$
Slab	(mm)	$ρ$	(MPa)	(%)	(kN)	$k$	(kN)
L1-50-1	99	0.016	42	0.64	393.66	0.208	442.86
L1-50-2	99	0.016	42	0.64	393.66	0.208	442.86
L2-50	98	0.016	42	0.64	393.66	0.208	437.23
L3-50	99	0.016	42	0.64	393.66	0.208	437.23

Slab	$V_{R d, A B N T}$	$V_{R d, P r o p}$	$V_{e x p}$	$\frac{V_{R d, A B N T}}{V_{R d, P r o p}}$	$\frac{V_{e x p}}{V_{R d, A B N T}}$	$\frac{V_{e x p}}{V_{R d, P r o p}}$
Slab	(kN)	(kN)	(kN)	$\frac{V_{R d, A B N T}}{V_{R d, P r o p}}$	$\frac{V_{e x p}}{V_{R d, A B N T}}$	$\frac{V_{e x p}}{V_{R d, P r o p}}$
L1-50-1	693.98	442.86	469	1.57	0.68	1.06
L1-50-2	672.98	442.86	469	1.52	0.70	1.06
L2-50	684.28	437.23	513	1.57	0.75	1.17
L3-50	663.61	437.23	455	1.52	0.69	1.04

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[1] R_e,m - Relationship between the experimental and proposed load-carrying capacity load; X - Sample mean; S - Sample standard deviation; CV - Coefficient of variation in %.