Study of the influence of the surface characteristics of steel bars on the steel-concrete interaction
Estudo da influência das características superficiais das barras de aço na interação aço-concreto
DOI:
https://doi.org/10.34117/bjdv8n11-296Keywords:
steel-concrete adherence, steel bars, numerical simulationAbstract
The steel-concrete adherence is of fundamental importance for the operation of reinforced concrete elements since they provide the transfer of stresses between the materials. The geometry of the steel bars is one of the main factors that interfere with adherence behavior. This paper makes an experimental study of adherence using steel bars with different surface characteristics, applying direct pull-out tests. From the experimental investigation, it was concluded that the steel bars' geometry interferes with the steel-concrete interface's performance. After identifying the necessary parameters, numerical simulations were performed using the Finite Element Method to verify the numerical results with the experimental ones and thus validate the modeling. Furthermore, the Mohr-Coulomb and Drucker-Prager criteria made it possible to visualize the stresses in the concrete. Finally, after the analyses, it was found that the numerical model developed was close in parts to the experimental model and that further refinement is needed to accurately represent the physical effects present in direct pull-out tests.
References
Almeida Filho, F. M. Contribuição ao Estudo da Aderência entre Barras de Aço e Concretos Auto-adensáveis. 310 p. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006.
Al-zahrani, M. M. Bond behavior of fiber-reinforced plastic (FRP) reinforcements with concrete. 258 p Tese de Doutorado - The Pennsylvania State University, 1995.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2017). NBR 16605: Cimento portland e outros materiais em pó - determinação da massa específica. Rio de Janeiro.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2009). NBR NM 53: Agregado graúdo: Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2009). NBR NM 52: Agregado miúdo - determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2007). NBR 7480: Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado - Especificação. Rio de Janeiro.
Calculix - versão 2.17.1, [Software de computador], 2021.
Choi, O. “Effect of rib geometry on bond behavior and failure modes”. In: 8th International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures, FraMCoS, 517–524p, 2013.
Couto, I. A. Análise Teórica e Experimental do Comportamento da Aderência entre o Concreto e Barras de Fibra de Vidro Impregnada por Polímero. 153 p. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007.
França, V. H. Aderência Aço-concreto: Uma Análise do Comportamento do Concreto Fabricado com Resíduos de Borracha. 144 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2004.
Fernandes, R. M. A influência das Ações Repetidas na Aderência Aço-concreto. São Carlos, 155p. Dissertação de Mestrado - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos, 2000.
Fernandes, D. S. G. Avaliação da Aderência entre Barras Finas de Aço e Concretos de Diferentes Classes de Resistência. 88 p. Dissertação de Mestrado - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2018.
FreeCAD - versão 0.19, [Software de computador], 2021.
Fusco, P. B. “Técnica de armar as estruturas de concreto”, São Paulo. PINI. 382p, 1995.
Gmsh - versão 4.8.1, [Software de computador], 2021.
Hong, S.; Park, S. K. “Uniaxial bond stress-slip relationship of reinforcing bars in concrete”. Advances in Materials Science and Engineering, Hindawi, 2012.
Leonhardt, F.; Mönnig, E. “Construções de Concreto”, vol. 1. Rio de Janeiro: Interciência. 305p, 1977
Lorrain, M. S. et al. “Bond strength and rib geometry: a comparative study of the influence of deformation patterns on anchorage bond strength”. In: PCI Annual Convention & 3rd International FIB Congress FIB, Washington DC, 2010.
Majumdar, S. et al. “Optimum rib design in the rebars to enhance fatigue life while retaining bond strength”. Journal of Materials in Civil Engineering, American Society of Civil Engineers, v. 30, n. 3, 16 p. 04017313, 2017.
Mo, Y.; Chan, J. “Bond and slip of plain rebars in concrete”. Journal of materials in Civil Engineering, American Society of Civil Engineers, v. 8, n. 4, 208–211p, 1996.
RILEM-FIB-CEB, T. Rc 6 Bond test for reinforcement steel. 2. pull-out test, 1983. RILEM recommendations for the testing and use of constructions materials, E & FN SPON, p. 218–220, 1983.
Reyes, F. E. G. Análise da Aderência entre Barras de Aço e Concreto (CC, CAA, CAAFA), sob Influência de Aços Monotônicas e Cíclicas. 253 p. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009.
Rosales, Y. M. Análise Numérico-experimental do Comportamento da Aderência Aço-concreto. 140 p. Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília, Brasília, 2016.
Santana, I. V. Estudo da Influência das Fibras Metálicas no Comportamento da Aderência entre Barras de Aço e Concretos de Diferentes Classes de Resistência. 248 p. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014.
Silva, B. d. V. Investigação do Potencial dos Ensaios APULOT e Pull-out para Estimativa da Resistência a Compressão do Concreto. 180 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2010.
Tassios, T. “Properties of bond between concrets and steel under load cycles idealizing seismic actions”, 1980
Tavares, A. J. Aderência Aço-concreto: Análise Numérica dos Ensaios Pull-out e APULOT. 143p. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira. Ilha Solteira, 2012.
Tojal, T. L. et al. Contribuição ao Estudo da Aderência de Barras de Aço em Concreto Autoadensável Reforçado com Fibras Metálicas. 116 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2011.
Xing, G. et al. “Experimental study on bond behavior between plain reinforcing bars and concrete”. Advances in Materials Science and Engineering, Hindawi, v. 2015, 2015.
Zulini, I. Efeito do Confinamento na Aderência entre Barras de Aço e Concreto de Alta Resistência à Compressão. 137 p. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2019.
