Comparison of the Fire Resistance of two Structural Wall Systems in Light Steel Framing

The incorporation of reinforcements is a necessity to compensate for the deficiency that concrete presents with its fragile behavior and low deformation capacity. One of the solutions to improve tensile performance is the addition of fiber in random distributions throughout the volume. However, this strategy can compromise the compressive strength of concrete; consequently, the purpose of this study was to analyze the compressive strength of conventional concrete with hybrid fiber reinforcement. A behavioral equation of compressive strength as a function of the hybridization of three types of fibers (steel, polypropylene, and carbon) was determined. This equation accounted for the proportions, as well as the binary and tertiary combinations, of fibers. Results showed that the effective participation of metallic fibers and their combination with synthetic fibers contributed positively to the performance of fiber-reinforced concrete. The gain in axial compression strength reached values in the range of 10% to 19% depending on the content of total fibers and their combination, without problems in the production process.

Resumo Analisando as características físicas das matrizes cimentícias, é possível destacar a retração como uma das mais influentes nos quesitos de durabilidade do material. Caso não seja previsto ou controlado, esse fenômeno tem potencial de causar graves problemas em sistemas, tal como a nucleação de fissuras. Devido ao efeito de retração da matriz, quando restringida, é inevitável deparar-se com a formação de fissuras nas idades iniciais do concreto em virtude do fenômeno da sua variação volumétrica. Sabe-se que a adição de fibras, respeitando a compatibilidade de dimensões entre os materiais constituintes e o teor adequado desse reforço, afeta as propriedades do compósito resultante, diminuindo seu potencial de fissuração. Nesse sentido, esta investigação avalia os efeitos causados pela inserção de fibras de poliéster novas e usadas na retração por secagem de concretos. Os resultados de resistência à compressão não sofreram alterações com a adição das fibras de poliéster no concreto de referência. Por meio do ensaio de anel restringido foi possível constatar ganhos de eficiência nas misturas com o uso de fibras, quando se refere à retração por secagem restringida da matriz de referência. As tensões de retração por secagem são aumentadas cerca de duas vezes com a inclusão dos reforços fibrosos. Pôde-se observar que a adição de fibras recicladas de poliéster proporcionou redução, cerca de 80%, na formação de fissuras na matriz quando comparada aos efeitos de reforço em concretos com adição das fibras virgens.

Reactive powder concrete (RPC) is one type of advanced cementitious composite that has been increasingly used. Its high mechanical strength enables the application of the composite in bolder structures. Considering its recent history of use, there is a lack of knowledge about this materials durability. Therefore, this paper aimed to evaluate the behavior of hybrid fiber reinforced RPC under accelerated testing, evaluating different hybrid fiber combinations. Composites contained metallic microfibers and polypropylene fibers in the following proportions: 100/0%, 75/25%, 50/50%, and 0/0% (metallic/polypropylene). Accelerated tests were performed (salt spray, carbonation and acid immersion), as well as 3D microtomography analyses, in order to visualize the distribution of fibers throughout the matrix. Results indicated high durability under some aggressive wet environments, with no signs of carbonation, nor damage caused by salt spray, and small damage related to sulfuric acid attack. In addition, it was possible to observe in the 3D microtomography images that fibers are well distributed in the matrix volume, and that there is no transition zone in the material due to the reduced volume void.

RESUMOO concreto é parte fundamental dos mais variados projetos de engenharia e, sem duvida, é o elemento estrutural mais utilizado no mundo. Esse fato conduz à necessidade de ferramentas de controle e análise de seu estado de conservação. Muitas das construções em concreto armado que formam a infra-estrutura civil que dão suporte às mais diversas atividades das sociedades modernas estão se aproximando do final de sua vida útil de projeto. Diante desse contexto, existe uma preocupação crescente com a avaliação do estado de deterioração e segurança das mesmas. O monitoramento constante das estruturas é um procedimento necessário, uma vez que a detecção preventiva dos problemas permite a utilização de métodos mais simples e econômicos para avaliação e reparo. Para tais fins, os métodos de ensaios não destrutivos (END) tornam-se uma estratégia de investigação bastante atraente e viável. Entre eles destacam-se: o ensaio de velocidade de pulso ultra-sônico, o radar e a esclerometria. Devido à sua facilidade de aplicação e boa capacidade de diagnóstico, esses métodos se tornam alternativas valiosas para investigação do estado de conservação das estruturas de concreto. Diversos exemplos de aplicação evidenciam como a aplicação de END pode contribuir com sucesso no controle da deterioração e na verificação da qualidade de estruturas de concreto. O presente artigo revisa alguns casos reais nos quais atuou o Grupo de Pesquisa LEME-UFRGS, mostrando como foram empregadas técnicas de END.