Simplified DEWS test for steel fibre-reinforced concrete characterisation (Ensaio DEWS simplificado para caracterização do concreto reforçado com fibras de aço)

Fibre Reinforced Concrete (FRC) is internationally recognised as a structural material in the fib Model Code 2010 and at a national level in the recently published ABNT standard NBR 16935, which establishes the structural design procedure based on post-cracking parameters. This publication should foster an increase in the number of applications of FRC in Brazil in the next years. In this context, many researchers have investigated the use of the DEWS test for the FRC characterisation as an alternative to the three-point bending test (3PBT) usually recommended by standards. The DEWS test is conducted by applying a compressive load on specimens with triangular grooves that induce a pure mode‑I tensile fracture. Despite the advantages of the test, such as a smaller specimen and simpler testing procedure to obtain the anisotropic/orthotropic material properties, it still requires transducers to measure crack opening and generate the triangular grooves in the specimen, which is more complex, and labour demanding. This study addresses these issues by proposing a simplified test method and preparation consisting of removing the transducers (correlating the machine stroke and the crack opening) and generating the triangular groves during the casting instead of sawing afterwards. These modifications made the testing procedure much easier to perform. The experimental program assesses the modifications in the DEWS test setup and their influence on the post-cracking characterisation of FRC. Additionally, the effective fibre content and orientation were assessed by performing the inductive test. The results show that FRC characterisation can be successfully conducted using a simpler configuration of the DEWS test. This alternative test presents some advantages in comparison with the 3PBT test for FRC quality control, especially the lower volume of material and the test control by machine displacement.

 O Concreto Reforçado com Fibras (CRF) é reconhecido internacionalmente como material estrutural pelo fib Model Code 2010 e em nível nacional, na recém publicada norma ABNT NBR 16935, que estabelece o procedimento de projeto estrutural baseado nos parâmetros pós-fissuração do compósito. Esta publicação deve propiciar um aumento do número de aplicações de CRF no Brasil nos próximos anos. Nesse contexto, muitos pesquisadores têm investigado o uso do teste DEWS para a caracterização de CRF como alternativa ao ensaio de flexão em três pontos (3PBT) usualmente recomendado pelas normas. O ensaio DEWS é realizado aplicando-se uma carga compressiva em corpos de prova com duplo corte à 450 que induzem uma falha em modo-I de fratura. Apesar das vantagens, como uso de corpo de prova menor e procedimento de ensaio mais simples para obter as propriedades anisotrópicas/ortotrópicas do material, ele ainda requer transdutores para medir a abertura da fissura e gerar os cortes triangulares no corpo de prova, o que é mais complexo e trabalhoso. Este estudo aborda essas questões propondo um método de ensaio e preparação simplificado que consiste em remover os transdutores (correlacionando o deslocamento da máquina e a abertura da fissura) e gerar os cortes triangulares à 450 durante a moldagem em vez de cortar posteriormente. Essas modificações tornaram o procedimento de ensaio muito mais fácil de ser realizado. O programa experimental avalia as modificações na configuração do ensaio DEWS e sua influência na caracterização pós-fissuração do CRF. Além disso, o conteúdo efetivo de fibra e a orientação foram avaliados através da realização do ensaio indutivo. Os resultados mostram que a caracterização do FRC pode ser realizada com sucesso usando uma configuração mais simples. Esse ensaio alternativo apresenta vantagens em comparação ao ensaio 3PBT para o controle tecnológico do CRF, principalmente em relação as dimensões do corpo de prova e controle do ensaio pelo deslocamento do equipamento.