Punching shear in concrete reinforced flat slabs with steel fibers and shear reinforcement

Abstract Steel fibers in reinforced concrete increase the performance of slab-column connection once they increase ductility and energy absorption capacity of the concrete. The use of fibers in flat slabs may increase strength and change the mode of failure. The objective of this work is to present an experimental evaluation of punching shear strength of reinforced concrete flat slab with steel fibers and punching shear reinforcement. Eight square slabs, size 1800 mm by 1800 mm by 130mm, were loaded until failure by punching shear around the column. The models were divided in two groups, depending on the type of the concrete used (with or without steel fibers). The steel fiber volume used in the slabs of second group was of 0.9%. Each group was composed of four slabs: one without shear reinforcement and three with shear reinforcement (studs) distributed radially around the column. The use of steel fibers increased the ultimate strength of all flat slabs. In one of the slabs, the association of steel fibers with shear reinforcement changed the failure surface from outside to inside the punching shear reinforcement region. Resumo A inclusão de fibras de aço em sistemas de ligações laje-pilar se torna interessante uma vez que as fibras podem melhorar a ductilidade e capacidade de absorção de energia do concreto. O uso das fibras melhora o desempenho dessas lajes, seja pelo aumento da resistência, seja pela modificação do modo de ruptura. O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise experimental para avaliação do efeito da punção em lajes lisas de concreto armado com adição de fibras de aço e armaduras de cisalhamento. Para isso, oito lajes quadradas, 1800 mm por 1800 mm por 130 mm, foram carregadas axialmente até a ruptura. Os modelos foram divididos em dois grupos, dependendo do tipo de concreto utilizado (com ou sem fibras de aço). O volume de fibra de aço utilizado nas lajes do segundo grupo foi de 0,9%. Cada grupo foi composto por quatro modelos: um sem armadura de cisalhamento e três com armadura de cisalhamento (studs) distribuídos radialmente em torno do pilar. O uso de fibras de aço aumentou a capacidade resistente das lajes lisas em todos os modelos testados. Em um dos modelos, a associação de fibras de aço com armadura de cisalhamento alterou o modo de ruptura da laje de externo às armaduras de cisalhamento para ruptura interna à região armada.