EFEITO DO CONFINAMENTO LATERAL NO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL

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1 EFEITO DO CONFINAMENTO LATERAL NO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL Pilar sem reforço Pilar com reforço por confinamento António Costa

2 Consequências da deficiente cintagem das zonas críticas

3 EFEITO DO CONFINAMENTO LATERAL NO COMPORTAMENTO DO BETÃO À COMPRESSÃO CONFINAMENTO DEVIDO ÀS CINTAS

4 Aumento da ductilidade devido à cintagem (confinamento) [EC2] f ck,c = f ck (1, /f ck ) f ck,c = f ck (1, ,50 2 /f ck ) para 2 0,05 f ck para 2 > 0,05 f ck c2,c = c2 (f ck,c /f ck ) 2 cu2,c = cu2 + 0,2 2 /f ck A não confinado 2 tensão efectiva de confinamento 2 / f ck = 0,5 w w taxa mecânica volumétrica de cintas - factor de eficácia (forma da secção e espaçamento das cintas) EX: pilares rectangulares com cintas no contorno) w = volume de estribos volume de betão f yd /f cd = 2 ( b 0 + h 0 ) b 0 h 0 2 est 4 s f yd /f cd

5 Factor de eficácia = n. s Exemplo Secções Rectangulares Cintas Ø8//0.10 n s

6 Factor de eficácia = n. s Exemplo Secções Circulares Cintas Ø12//0.10 Secções Circulares com cintas helicoidais n s

7 Exemplo Comportamento com confinamento d =0,4 (N Ed = 4000 kn) Cintas 12//0,10 wd = 0,14 2 / f ck = 0,5 w = 0,06 f ck,c = f ck (1, ,50 x0,06) = 1,275 f ck c2,c = c2 (1,275) 2 = 1,626. c2 = 0,00325 cu2,c = 0, ,012 = 0,0155

8 M Rd [knm] Ductilidade em curvatura (influência da armadura de confinamento) m f 6, m f 1, núcleo confinado secção bruta Ø x 10-3 [m -1 ]

9 PILARES - DUCTILIDADE LOCAL w μ f cu2,c f cd,c A _ s x u M N + Ø u 0,8 x u F s F c = N Ductilidade exigida: m f 2 q 0-1 m f (q 0-1) T C /T 1 se T 1 T C se T 1 < T C A s F s b 0 s f u = cu2,c /x u Confinamento do betão - EC2 Ductilidade disponível: μ f = f u / f y x u = N / (0,8 b 0 f cd ) x u = bh / 0,8 b 0, com = N / bh f cd cu2,c = cu2 + 0,2 2 /f ck = 0, ,1 w f u = cu2,c /x u = (0, ,1 w ) 0,8 b 0 / bh f y = sy / 0,45d sy / 0,4h f u = μ f f y 0,8 b 0 (0, ,1 w ) / bh = μ f. sy / 0,4h 2 / f ck = 0,5 w w 30 μ f.. sy. b/b 0-0,035 9

10 Efeito do confinamento com FRP O confinamento com aço introduz uma tensão constante após a cedência O confinamento com FRP apresenta um comportamento elástico até à rotura

11 Efeito do confinamento com FRP l f f Tensão lateral de confinamento l = 2t f. f /D l = 1/2 f f com f = 4 t f /D; f = E f f l = 1/2 f E f f f - tensão no FRP na direcção circunferencial l - tensão no FRP na direcção radial f taxa volumétrica de FRP E f - módulo de elasticidade do FRP t f - espessura do FRP D - diâmetro do pilar

12 Tensão efectiva de confinamento l,eff = k eff. l com l = 1/2 f E f fd,e ; k eff - factor de eficácia k eff = k H. k V. k Factor de eficácia vertical K V = A e / A g A g área da secção transversal A e área efectivamente confinada entre FRP K V =

13 Factor de eficácia horizontal k H Secções circulares: k H = 1 Secções rectangulares: Factor de eficácia angular Exemplo: pilar 50 x 40 (cm) r c = 1.5 cm b = 47 cm ; d = 37 cm k H = 1 ( )/(3 x 50x40) k H = 0.40 r c = 3 cm k H = 0.48 b =44 cm ; d = 34 cm f - inclinação das fibras f = 0 k = 1

14 Extensão efectiva de cálculo fd,e = 0,004 (EC8-3 reforço ao esforço transverso de secções circulares) fd,e = (regulamento italiano) a factor ambiental ( a <1) f - factor parcial de segurança relativo ao FRP ( f =1.1 execução sob boas condições de controlo, f =1.25 outras situações) MODELO DE CONFINAMENTO Spoelstra e Monti (Alternativa ao modelo de confinamento do EC2) f cu resistência à compressão do betão confinado f c0 resistência à compressão do betão não confinado cu - extensão última do betão confinado c0 = ju = f,e - extensão última efectiva do FRP

15 Aplicação de mantas de carbono no confinamento de pilares

16 Reforço com Mantas CFRP Pilar com dano originado por corrosão de armaduras Secção tipo do estado actual Secção tipo reparada

17 fc (MPa) Reforço de pilares por confinamento do betão juntas de betonagem 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 3 camadas 2 camadas camada 3 Sem reforço 4,00 2,00 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 εc (%)

18 Reforço por confinamento do betão com FRP Aumento da ductilidade e da resistência ao esforço transverso Influência reduzida na resistência à flexão Intervenção fácil e com pouca interferência na utilização da estrutura AUMENTO SIGNIFICATIVO CAPACIDADE DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA Pilar sem reforço Pilar com reforço por confinamento

19 Reforço por confinamento do betão (a) aumento da capacidade de deformação lateral (aumento da capacidade de rotação da rótula plástica) (b) prevenir rotura das emendas de armaduras (c) prevenir a encurvadura dos varões longitudinais

20 Reforço por confinamento do betão Equipamento para encamisamento automático de pilares com FRP Pilares rectangulares podem ser transformados numa secção oval de modo a aumentar a eficácia do confinamento

21 REFORÇO DE PILARES PARA ACÇÕES CÍCLICAS POR CONFINAMENTO DO BETÃO COM CFRP ENSAIOS EXPERIMENTAIS Ref. Comportamento de pilares de betão armado reparados ou reforçados com encamisamento local António Cardoso, IST, 2003

22 EXECUÇÃO DO REFORÇO Preparação da superfície Aplicação do sistema de reforço com mantas de fibras de carbono

23 Diagramas carga deslocamento P1 Pilar de referência P3 Pilar danificado, reparado com argamassa e reforçado com duas camadas de fibra de carbono

24 P4 Pilar reforçado com duas camadas de fibra de carbono P7 Pilar reforçado com quatro camadas de fibra de carbono

25 Energia dissipada acumulada [knm]