Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP Salvador Dias e Joaquim Barros 51 a) Primeira fenda de flexão b) Aparecimento de fendas diagonais de corte c) Desenvolvimento das fendas diagonais de corte d) Rotura do estribo mais próximo da secção de aplicação da carga (Figura 42-i) do lado esquerdo) e) “Pull-out” do laminado central após o rebentamento do estribo mais próximo da secção de aplicação da carga f) Após o rebentamento do segundo estribo g) Após a marcação das fendas (pós ensaio) h) Após a marcação das fendas (pós ensaio): face oposta i) Identificação dos estribos e análise pormenorizada da zona de rotura por corte (ambas as faces) Figura 42 – Sequência do ensaio da viga com três laminados de CFRP verticais em cada face (viga 2S-3LV).
13
Embed
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a ... · Na mesma figura está representada a relação entre o efeito na capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP
Salvador Dias e Joaquim Barros 51
a) Primeira fenda de flexão b) Aparecimento de fendas diagonais de corte
c) Desenvolvimento das fendas diagonais de corte d) Rotura do estribo mais próximo da secção de aplicação da
carga (Figura 42-i) do lado esquerdo)
e) “Pull-out” do laminado central após o rebentamento do
estribo mais próximo da secção de aplicação da carga f) Após o rebentamento do segundo estribo
g) Após a marcação das fendas (pós ensaio) h) Após a marcação das fendas (pós ensaio): face oposta
i) Identificação dos estribos e análise pormenorizada da zona de rotura por corte (ambas as faces)
Figura 42 – Sequência do ensaio da viga com três laminados de CFRP verticais em cada face (viga 2S-3LV).
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP
Salvador Dias e Joaquim Barros 52
Na Figura 43 apresentam-se as curvas carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga
referentes à viga reforçada ao esforço transverso, em cada uma das faces do menor vão de corte, com
três laminados de CFRP inseridos em entalhes verticais (viga 2S-3LV) e à mesma viga mas sem
reforço de CFRP (viga 2S-R). Na mesma figura está representada a relação entre o efeito na
capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP, designado por ∆Carga (∆Carga = Carga da
viga reforçada - Carga da viga não reforçada), e o deslocamento na secção de aplicação da carga.
A Figura 43 permite concluir que o reforço de CFRP não contribui para a capacidade de carga
da viga na fase inicial do carregamento. O efeito do CFRP só foi notório a partir do momento em que
se formaram fendas diagonais de corte. Tal como representado na Figura 43, na viga 2S-R (sem
reforço de CFRP) formou-se uma fenda diagonal de corte, para uma carga de 177 kN e uma flecha na
secção de aplicação da carga de 1.574 mm, que provocou uma quebra momentânea no aumento da
capacidade de carga, até ao instante em que foi mobilizada a armadura transversal. O que se passou
com a viga não reforçada 2S-R não aconteceu com a viga reforçada 2S-3LV. Nesta viga os elementos
de reforço ao esforço transverso que foram adicionados, os laminados de CFRP, permitiram que o
sistema de resistência ao corte da viga 2S-3LV fosse capaz de impedir a ocorrência da referida quebra
momentânea do aumento da capacidade de carga quando surgiram as fendas de corte.
O incremento muito acentuado, quase vertical, na variação de ∆Carga localiza-se na fase
referente à formação da fenda diagonal, anteriormente referida, que surgiu na viga sem reforço (viga
2S-R) e que provocou uma momentânea quebra no aumento da capacidade resistente da viga (esta
situação não aconteceu na viga com reforço). A partir daqui, o contributo do CFRP no ganho de
resistência da viga 2S-3LV foi aumentando de forma progressiva até ao instante em que a capacidade
resistente desta deixou de aumentar momentaneamente. Quando se deu esta ocorrência, na secção de
aplicação da carga a flecha era de cerca de 3.95 mm, verificando-se que o valor de ∆Carga era de
36 kN. A máxima capacidade de carga da viga 2S-3LV foi alcançada para um valor da referida flecha
de 4.94 mm, onde o acréscimo de carga, ∆Carga, proporcionado pelo reforço de CFRP foi cerca de
19 kN. Conforme se pode observar na Figura 43, para flechas superiores a 4.94 mm a capacidade de
carga da viga reforçada (viga 2S-3LV) foi diminuindo, enquanto a da viga sem reforço (viga 2S-R),
até aos 5.97 mm de flecha, foi aumentando. Este facto está na origem dos valores negativos que
surgem na resposta, ∆Carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga, ilustrada na Figura 43.
De uma forma genérica pode-se referir que a solução de reforço em análise permitiu um
aumento de rigidez, a partir do instante em que começaram a formar-se as fendas diagonais de corte,
e que não trouxe benefício em termos de ganho de capacidade de carga na rotura. Em termos de
flecha na secção de aplicação da carga, para a qual se verificou a capacidade resistente máxima das
vigas, constatou-se que a da viga 2S-3LV (4.94 mm) foi inferior à da viga 2S-R (5.97 mm).
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP
Salvador Dias e Joaquim Barros 53
0
50
100
150
200
250
300
350
0 2 4 6 8 10 12
Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)
Car
ga (k
N)
900100 1350 100
3x300
2S-R
100 18x75
P
133 267 267 233100
100 900
18x75
1350 100
2S-3LV
P
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
0 1 2 3 4 5 6
Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)
Car
ga (k
N)
Figura 43 – Efeito do reforço com três laminados de CFRP verticais em cada uma das faces da viga.
Na Tabela 10 apresentam-se os principais dados para a interpretação dos resultados obtidos
em termos de extensões no laminado de CFRP e no estribo de aço referentes à viga 2S-3LV. Na
mesma tabela, para as secções onde foram colados os extensómetros (laminado de CFRP e estribo de
aço) apresentam-se os valores das respectivas extensões obtidos em vários níveis de carregamento.
As extensões registadas no laminado de CFRP instrumentado estão ilustradas nos gráficos das
Figuras 44 e 45. A primeira refere-se aos valores registados nos extensómetros 2 (Ext. 2) e 3 (Ext. 3)
em vários níveis de carga e a segunda refere-se à resposta carga vs extensão lida nos extensómetros
anteriormente referidos. O mesmo tipo de resposta aparece ilustrada na Figura 46, mas em termos de
extensões registadas nas secções do estribo de aço onde foram colados os extensómetros 1 (Ext. 1) e
3 (Ext. 3).
O valor máximo registado da extensão no laminado de CFRP instrumentado foi de
7840 µm/m e ocorreu no extensómetro 2 para a carga correspondente à capacidade resistente máxima
2S-3LV 2S-R
Formação de fenda diagonal de corte na viga 2S-R
Formação de fenda diagonal de corte
na viga 2S-R
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP
Salvador Dias e Joaquim Barros 54
da viga. O facto do extensómetro 2 ter registado o maior valor de extensão no CFRP, quando
comparado com o valor registado na outra secção onde foi possível obter valores de extensões no
CFRP (Ext. 3), está directamente relacionado com o padrão de fendilhação registado ao longo da
altura da alma da viga, na zona onde o laminado instrumentado está inserido. Com efeito, nas
imediações do extensómetro 2 o laminado foi atravessado pela fenda que originou o seu “pull-out” e
que foi uma das fendas de corte mais expressivas que se formaram na viga 2S-3LV. Este cenário não
se verificou junto do Ext. 3, o que justifica o valor da máxima extensão no CFRP aí registado e que
foi de 3669 µm/m (47% da extensão máxima do Ext. 2). A diferença do nível de extensão instalado
nos dois extensómetros é visível nas Figuras 44 e 45, onde, também, é possível constatar que o
extensómetro 3 apenas foi solicitado para carga próximas da carga máxima que a viga suportou.
A análise das Figuras 45 e 46 permite constatar que o laminado de CFRP e o estribo de aço
não foram mobilizados na parte inicial do carregamento. Com efeito, a referida mobilização só
ocorreu para uma carga (cerca dos 177 kN) associada ao aparecimento de fendas diagonais de corte.
Foi para o referido nível de carga que na viga sem reforço de CFRP (2S-R) ocorreu a fenda diagonal
de corte que motivou uma momentânea quebra no aumento da capacidade resistente da viga 2S-R,
assinalada na Figura 43. No que diz respeito ao reforço ao corte de CFRP, o facto de apenas ser
mobilizado com a formação de fendas diagonais de corte já tinha anteriormente sido verificado na
análise comparativa das curvas de comportamento da viga com (2S-3LV) e sem (2S-R) reforço de
CFRP (Figura 43).
Tal como se constatou para o caso do laminado de CFRP, dos dois extensómetros colados no
estribo de aço o mais solicitado foi o que estava colado numa zona do estribo atravessado por uma
das fendas de corte que mais condicionou o comportamento da viga 2S-3LV. A máxima extensão no
estribo de aço instrumentado foi registada no extensómetro 3 com um valor de 11957 µm/m, estando
associada a uma carga muito próxima da carga máxima da viga, para a qual a extensão registada no
extensómetro 3 foi de 8849 µm/m. Este facto está traduzido numa inversão do desenvolvimento da
curva carga vs extensão na secção do estribo de aço correspondente ao extensómetro 3 (Figura 46). A
referida inversão pode dever-se a um escorregamento/aliviamento do estribo de aço instrumentado
directamente relacionado com o facto da capacidade máxima de carga da viga ter sido alcançada com
a rotura do estribo vizinho.
A curva de comportamento referente ao extensómetro 3, representada na Figura 46, permite
constatar a ocorrência da cedência do aço para uma extensão de cerca de 4000 µm/m. A avaliação do
comportamento na zona onde se colou o extensómetro 1 foi condicionada pelo deficiente início de
funcionamento que este apresentou.
Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP
Salvador Dias e Joaquim Barros 55
Tabela 10 – Resultados da extensómetria instalada na viga 2S-3LV.
Descrição
Viga 2S-3LV
Reforço ao corte com CFRP constituído por três laminados verticais em cada face da viga.
Nota: Na identificação da localização dos extensómetros colados no estribo a seta que aponta para a esquerda indica que o extensómetro está do lado oposto ao representado na fotografia. (*) O extensómetro não funcionou. (**) O valor máximo da extensão lida foi de 11957 µm/m previamente à ocorrência da carga máxima.
Nota: Na identificação da localização dos extensómetros colados no estribo a seta que aponta para a esquerda indica que o extensómetro está do lado oposto ao representado na fotografia. Os valores entre parêntesis referem-se à segunda vez que foi atingida uma carga de 350 kN (ver Figura 27). (*) O extensómetro não funcionou.