Abstract The shear strength of fiber reinforced elements is usually predicted through analytical models calibrated from experimental tests. Few results obtained from these tests consider the mechanical characterization of the material, allowing to evaluate the different performances of fiber reinforced concrete. This work evaluates the possibility of replacing the minimum shear reinforcement of reinforced concrete beams with steel fibers. For this, comparations were made evaluating the shear strength of 240 experimental tests of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams using formulations from the literature and international standards, to define which equations are in better agreement with the experimental data. Thus, once this expression was identified, SFRC beam design abacuses were developed to determine the amount of steel fibers needed to replace the minimum shear reinforcement, according to NBR 6118 [1]. The results showed that the model by Kwak et al. [2] presented results similar to those obtained in experimental tests of beams. Finally, it is concluded that the developed abacuses will facilitate decision-making in the design of SFRC beams.

Resumo A resistência ao cisalhamento de elementos reforçados com fibras é geralmente prevista por meio de modelos analíticos, calibrados a partir de ensaios experimentais. Poucos resultados obtidos através desses ensaios levam em consideração a caracterização mecânica do material, permitindo avaliar os diferentes desempenhos do concreto reforçado com fibras. Este trabalho avalia a possibilidade de substituição da armadura mínima de cisalhamento de vigas de concreto armado por fibras de aço. Para isso, foram feitas comparações avaliando a resistência ao cisalhamento de 240 ensaios experimentais de vigas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), utilizando formulações da literatura e normas internacionais para definir quais equações apresentam uma maior concordância com os dados experimentais. Assim, identificada essa expressão, foram desenvolvidos ábacos de dimensionamento de vigas em CRFA que determinam a quantidade de fibras de aço necessárias para substituir as armaduras mínimas de cisalhamento, conforme a NBR 6118 [1]. Os resultados mostraram que o modelo de Kwak et al. [2] apresentou resultados semelhantes aos obtidos em ensaios experimentais de vigas. Por fim, conclui-se que os ábacos desenvolvidos facilitarão a tomada de decisão no dimensionamento de vigas CRFA.

RESUMO Na presente pesquisa foi realizada a avaliação da confiabilidade de vigas otimizadas de concreto armado em diferentes situações de projeto. Vigas simplesmente apoiadas foram otimizadas para encontrar as dimensões e armaduras da seção transversal que minimizam os custos, atendendo aos critérios das normas técnicas, por meio dos Algoritmos Genéticos. Para cada viga otimizada, foi obtido o índice de confiabilidade em relação ao estado-limite último de flexão com o algoritmo iHLRF, considerando as incertezas dos modelos da resistência e da solicitação, das cargas e das resistências. Foi verificado que os índices de confiabilidade, de modo geral, foram maiores que o valor mínimo de 3,8, recomendado por códigos normativos, nas situações de projeto com pouca carga variável. Através de um estudo paramétrico, foram identificadas tendências para o índice de confiabilidade em função dos parâmetros de projeto e das características das vigas.

ABSTRACT In the present research, the reliability of optimized reinforced concrete beams was evaluated in different design situations. Simply supported beams were optimized to find the dimensions and reinforcements of the cross-section that minimize costs, meeting the criteria of technical codes, through genetic algorithms. For each optimized beam, the reliability index was obtained in relation to the ultimate limit state of flexure with the iHLRF algorithm, considering the uncertainties of the resistance and load models, loads and resistances. It wa s verified that the reliability indexes, in general, were higher than the minimum value of 3.8, recommended by technical codes, in design situations with little live load. Through a parametric study, trends were identified for the reliability index according to the design parameters and characteristics of the beams.