Analysis of the bond stress when using GFRP bars

Autores

DOI:

https://doi.org/10.15628/holos.2021.9386

Palavras-chave:

Barras de GFRP, aderência, ensaio de arrancamento, variabilidade.

Resumo

For most of the structural solutions, the construction industry in Brazil is based on the use of conventional reinforced concrete elements composed of concrete and steel bars. However, problems related to this traditional structural system, such as the corrosion of metallic bars exposed to aggressiveness environments, motivate the study of new materials to be used as a replacement of conventional bars. In this context, FRP (Fiber Reinforced Polymers) bars can be viable due to their good mechanical properties and resistance to aggressive environmental agents. Thus, the main objective of this paper was the evaluation of the bond stress of GFRP bars using pullout tests. Thus, twenty specimens were analyzed with two concrete compressive strengths of 30 MPa and 60 MPa and two different GFRP bar diameters of 9.5 and 16.0 mm. According to the test results, it was verified a high variability of the adhesion between the GFRP bar and the concrete. Concerning the statistical analysis of pullout tests performed and considering the methodology proposed to analyze the quality control, the variation coefficient varied from 13.71% to 20.17%, classifying the pullout tests performed as medium or poor. These results demonstrate that the response of the GFRP bars obtained in the pullout tests was not reliable, demonstrating the need for new research to obtain adhesion coefficients and anchoring lengths for use in structural designs with such materials.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Gláucia Maria Dalfré, UFSCar

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade do Minho, em Portugal. Também possui formação técnica em Edificações pelo Colégio Técnico de Limeira (Cotil/Unicamp), graduação em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba (EEP/FUMEP) e mestrado em Engenharia de Estruturas pela USP/São Carlos. É membro do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon), atuando na diretoria regional de São Carlos. Também atua como membro do Comitê IBRACON/ABECE 303: Uso de Materiais não convencionais para Estruturas de Concreto, Fibras e Concreto Reforçado com Fibras. É Professora do curso de Engenharia Civil e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Na pesquisa atua nas áreas de durabilidade com barras não metálicas e reforço de estruturas com materiais compósitos.

Fernando Menezes de Almeida Filho, Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (UFSCar)

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Ceará (1998), especialização em Engenharia de Estruturas pela Universidade de Fortaleza (2000), mestrado em Engenharia de Estruturas pela Universidade de São Paulo - SET/EESC/USP (2002), doutorado em Engenharia de Estruturas pela Universidade de São Paulo - SET/EESC/USP (2006) e pós-doutorado em Engenharia de Estruturas pela Universidade de São Paulo - SET/EESC/USP (2010). Foi engenheiro do laboratório NETPre - Núcleo de Estudos e Tecnologia em Pré-moldados de concreto na UFSCar no período de 2009 a 2011 realizando diversas atividades de ensaios, projetos de pesquisa e extensão. Atualmente, é professor do curso de engenharia civil da Universidade Federal de São Carlos com ênfase em Estruturas de Concreto.

Iara Couto, Departamento de Engenharia de Estruturas (SET) Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) Universidade de São Paulo (USP)

Engenheira civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), mestre em engenharia de Estruturas pelo SET/EESC/USP.

Samuel Giongo, Departamento de Engenharia de Estruturas (SET) Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) Universidade de São Paulo (USP)

Possui graduação em Engenharia Civil pelo Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos (1975), mestrado em Engenharia Civil - Estruturas pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (1983); doutorado em Engenhaira Civil - Estruturas pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (1990). Ocupou o cargo de Professor Doutor na Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Nessa instituição foi professor no período de 10 de agosto de 1981 a 27 de maio de 2015, quando se aposentou. 

Amanda Duarte Escobal Mazzú, Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (UFSCar)

Doutoranda em Engenharia Civil pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGECiv) da Universidade Federal de São Carlo como bolsista CAPES. Mestra em Engenharia Civil pelo PPGECiv da UFSCar. Graduada em Engenharia Civil com ênfase em Sistemas Construtivos pela UFSCar.

Referências

Ahmed, M. S. S., Sennah, K., Azimi, H., & Afefy, H.M.E. (2020). Bond Characteristics of Glass Fiber Reinforced Polymer Bars in High-Strength Concrete. ICE Proceedings Structures and Buildings.

Almeida Filho, F. M. (2006) Contribuição ao estudo da aderência entre barras de aço e concretos auto-adensáveis. PhD Thesis. EESC. São Carlos. SP. Brasil.

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (2015). ACI 440.1R – Guide for design and concrete reinforced with FRP bars. United States.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (2012) . ASTM D 3916 - Standard test method for tensile properties of pultruded glass-fiber-reinforced plastic rod”. United States.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2018). NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2011). NBR 7222: Concreto e argamassa — Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2017). NBR 8522: Concreto - Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação à compressão. Rio de Janeiro.

Barbosa, M. T. G. (2001). Avaliação do comportamento da aderência em concretos de diferentes classes de resistência. PhD Thesis. UFRJ - COPE. Rio de Janeiro. RJ.

Bakis, C. E., Uppuluri, V. S., Nanni, A.; & Boothby, T. E. (1998). Analysis of bonding mechanisms of smooth and lugged FRP rods embedded in concrete. Composites Science and Technology. v. 58. p. 1307-1319. DOI: https://doi.org/10.1016/S0266-3538(98)00016-5

Benmokrane, B, Tighiouart, B.; & Chaallal, O. (1996). Bond strength and load distribution of composite GFRP reinforcing bars in concrete. ACI Materials Journal. v.93. n.3. p. 246-253. DOI: https://doi.org/10.14359/9810

Bertolini, L. (2010). Materiais de construção. São Paulo: Oficina de textos. 408 pp.

Castro, C. M. (2002). Concreto de Alto Desempenho: Estudo da Aderência com a Armadura sob Ações Repetidas. Master Dissertation. EESC. São Carlos. SP.

Couto, I. A. (2007). Análise teórica e experimental do comportamento da aderência entre o concreto e barras de fibra de vidro impregnada por polímero. Master Dissertation. EESC. São Carlos. SP.

Cook, R. A., Doerr. G. T., & Klingner. R. E. (1993). Bond stress model for design of adhesive anchors. ACI Structural Journal. 90 (5). pp. 514-524. DOI: https://doi.org/10.14359/3945

Dalfré, G. M., Mazzú, A. D. E., & Ferreira, F. G. S. (2021). Discussões sobre o dimensionamento de vigas de concreto armadas à flexão com barras de GFRP. CONCRETO & CONSTRUÇÃO, v. 101, p. 79-86. DOI: https://doi.org/10.4322/1809-7197.2021.101.0008

Dalfré, G. M., Mazzú, A. D. E., & Ferreira, F. G. S. (2020). Dimensionamento de vigas de concreto armadas à flexão com barras não metálicas. CONCRETO & CONSTRUÇÃO, V. 98, P. 72-78, 2020. DOI: https://doi.org/10.4322/1809-7197.2020.98.0007

Domone, P. L. (2006). A review of the hardened mechanical properties of self-compacting concrete. Cement & Concrete Composites. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2006.07.010

Ehsani, M. R.; Sadatmanesh, H., & Tao, S. (1993). Bond of GFRP Rebars to Ordinary-Strength Concrete. ACI Symposium on non metallics continuous reinforcement. p. 324-345.

Fernandes, R. M. (2000). Influência das Ações Repetidas na Aderência Aço-Concreto. Master Dissertation. EESC. São Carlos. SP.

França, H.V. Aderência aço-concreto – Uma análise do comportamento do concreto fabricado com resíduos de borracha. (2004). Master Dissertation. UNESP. Ilha Solteira. SP.

HUGHES BROTHERS (2006). Available in: .

Mazzú, A. D. E. (2020). Estudo sobre a substituição de armadura metálica por barras de GFRP em vigas de concreto armadas à flexão quando submetidas ao ataque acelerado de íons cloreto. 190p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos. DOI: https://doi.org/10.4322/conpat2021.414

Melchers, R. E. (1987). Structural Reliability: analysis and prediction. Ellis Horwood Limited.

Mesfer, M. A. (2007). Effect of accelerated laboratory conditions on tensile strength and moisture absorption of two types of GFRP bars. In: Proceedings of the eighth international symposium on fiber reinforced polymer reinforcement for concrete structures (FRPRCS-8); ISBN: 978-960-89691-0-0.

RILEM/FIP/CEB (1973). Bond Test for Reinforcing Steel. 1. Beam Test (7 – II – 28 D). 2. Pullout Test (7 – II – 128). Tentative Recommendations. RILEM Journal Materials and Structurals, v.6. n. 32. p. 96-105.

Spagnuolo, S., Rinaldi, Z., Donnini, J., & Nanni, A. (2021). Physical, mechanical and durability properties of GFRP bars with modified acrylic resin (modar) matrix. Composite Structures, v. 262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.113557

Pilakoutas. K., Hafeez. S., & Dritsos. S. (1994). Residual bond strength of polymer adhesive anchored reinforcement subjected to high temperatures. Materials and Structures. 27. pp. 527-531. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02473213

Tighiouart, B., Benmokrane, B., & Grao, D. (1998). Investigation of bond in concrete with fiber reinforced polymer (FRP) bar. Construction Building and Materials. v. 12. n. 8. p. 453-462. DOI: https://doi.org/10.1016/S0950-0618(98)00027-0

Downloads

Publicado

30/09/2021

Como Citar

Dalfré, G. M., de Almeida Filho, F. M., Couto, I., Giongo, S., & Mazzú, A. D. E. (2021). Analysis of the bond stress when using GFRP bars. HOLOS, 5, 1–17. https://doi.org/10.15628/holos.2021.9386

Edição

v. 5 (2021)

Seção

ARTIGOS

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)

Artigos Semelhantes

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.