The effect of fire on pre-cast steel fiber reinforced concrete for tunnel linings:: from microstructure to structural simulation. (2021)
- Authors:
- Autor USP: SERAFINI, RAMOEL - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PCC
- Subjects: TEMPERATURA; FOGO; TÚNEIS
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A ocorrência de incêndio em estruturas feitas com esse compósito é uma das principais preocupações relacionadas ao uso deste material. Embora incêndios sejam eventos deletérios, limitações são encontradas no estudo das elevadas temperaturas nas propriedades mecânicas do compósito, bem como em termos de extrapolação destes resultados para o projeto estrutural. Nesse contexto, esta tese tem por objetivo compreender as tendências comportamentais do concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) após a exposição a elevadas temperaturas e simular numericamente as condições de estabilidade durante incêndios em túneis constuídos com esse material. As alterações microestruturais das fibras de aço, da matriz cimentícia, e da interface fibra-matriz foram avaliadas em função da temperatura. Posteriormente, o efeito das elevadas temperaturas foi avaliado por meio de ensaios de mesoescala na resistência à tração das fibras de aço; aderência e deslizamento das fibras embutidas na matriz cimentícia; na resistência à compressão e tração da matriz; e nas propriedades pósfissuração do concreto com fibras de aço. Além disso, o compósito foi exposto a um ensaio de incêndio de larga escala a fim de verificar a distribuição interna de temperaturas gerada e o efeito do incêndio nas propriedades mecânicas de pós-fissuração do material, o que foi posteriormente utilizado para validação do modelo numérico. Por fim, um modelo numérico foi desenvolvido a fim de prever os efeitos do incêndio e da ocorrência de fragmentação térmica na capacidade resistente de seções de concreto armado, concreto com fibras, e híbridos de concreto armado com fibras. O modelo de fragmentação térmica foi concebido de forma simplificada através do desligamento das camadas afetadas. Os resultados mostram que os parâmetros ffts e fftu foram mais influenciados pelas propriedadesda interface fibra-matriz do que pelas propriedades da matriz cimentícia. Em termos de fftu, não houve alteração significativa para T <= 300 °C, o que foi explicado pelas alterações mineralógicas na zona de transição fibra-pasta e nas mudanças na cinética de arrancamento devido ao processo expansivo do óxido de ferro e retração da pasta de cimento. Considerando a simulação numérica, soluções de CRF e RC-CRF se mostraram menos sensíveis que a solução RC30, enquanto o aumento de cobrimento mitigou as reduções em termos de capacidade à flexão. Entretanto, o aumento do cobrimento não favoreceu a mitigação das reduções causadas pela fragmentação explosiva, sendo as soluções de CRF e RCFRC as opções menos sensíveis devido a capacidade de reforço difuso das fibras. Nesse sentido, os avanços gerados nesta tese subsidiam uma ferramenta de verificação da capacidade à flexão de seções de túneis expostas ao fogo com e sem fragmentação explosiva, contribuindo para aprimorar as condições de segurança deste tipo de estrutura.
- Imprenta:
- Data da defesa: 10.09.2021
- Premiações recebidas: Prêmio Tese Destaque USP de 2022 - Menção Honrosa - grande área Engenharia
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ABNT
SERAFINI, Ramoel. The effect of fire on pre-cast steel fiber reinforced concrete for tunnel linings:: from microstructure to structural simulation. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-25102021-114027/. Acesso em: 03 out. 2024. -
APA
Serafini, R. (2021). The effect of fire on pre-cast steel fiber reinforced concrete for tunnel linings:: from microstructure to structural simulation. (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-25102021-114027/ -
NLM
Serafini R. The effect of fire on pre-cast steel fiber reinforced concrete for tunnel linings:: from microstructure to structural simulation. [Internet]. 2021 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-25102021-114027/ -
Vancouver
Serafini R. The effect of fire on pre-cast steel fiber reinforced concrete for tunnel linings:: from microstructure to structural simulation. [Internet]. 2021 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-25102021-114027/ - The effect of elevated temperatures on the properties of cold-drawn steel fibres
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