RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO CONFINADO. Carla Pinheiro Moreira

Transcrição

1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO CONFINADO Carla Pinheiro Moreira TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL. Aprovada por: Pro Ibrahim Abd El Malik Shehata, Ph.D. Proª Lídia Coneição Domingues Shehata, Ph.D. Pro Giuseppe Barbosa Guimarães, Ph. D. Pro Luiz Fernando Taborda Garia, D.S RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL ABRIL DE 2002

2 MOREIRA, CARLA PINHEIRO Resistênia à ompressão de elementos de onreto oninados [Rio de Janeiro] 2002 XII, 194 p. 29,7 m (COPPE/ UFRJ, M.SC., Engenharia Civil, 2002) Tese Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE 1. Conreto Coninado I. COPPE/ UFRJ II. Título (série) ii

3 Dediatória Dedio este trabalho aos meus pais, Ana Maria Pinheiro Moreira e Sergio Telles Moreira (in memória), que onstantemente me apoiaram. iii

4 Agradeimentos Agradeço aos meus orientadores Lídia Shehata e Ibrahim Shehata pela orientação, à CAPES pelo apoio inaneiro, aos meus pais, à minha amília, às minhas irmãs Marela Pinheiro Moreira e Beatriz Pinheiro Moreira, aos amigos Andrea Bruno, Anderson Teixeira, Marta Guimarães, Clíia Lima, Ceília Granziera, Eloá Ribas, Maria Fátima Ferreira e Mário Henrique Aragão pelo apoio e pela ompreensão. iv

5 Resumo da Tese apresentada à COPPE/ UFRJ omo parte dos requisitos neessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciênias (M.S.) RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO CONFINADO Carla Pinheiro Moreira Abril/ 2002 Orientadores: Ibrahim Adb El Malik Shehata e Lídia da Coneição Domingues Shehata Programa: Engenharia Civil Neste trabalho é eito estudo do eeito do oninamento na resistênia de elementos de onretos de dierentes resistênias. São abordados elementos urtos submetidos a ompressão entrada (pilares) om seção transversal irular, quadrada e retangular om oninamento passivo provido por armaduras internas onvenionais, e por armadura externa de aço ou de ompósitos de polímeros om ibras de arbono, de vidro ou de aramida. É apresentado resumo de estudos experimentais realizados sobre eeito do oninamento passivo em pilaretes de onreto, e de órmulas propostas para avaliar a resistênia do onreto oninado. É realizada omparação das resistênias aluladas usando essas órmulas om as experimentais, agrupando os elementos por tipo de seção transversal, aixa da resistênia do onreto e tipo de armadura oninante. Tendo por base o estudo realizado, são eitas propostas de órmulas simpliiadas para estimar a resistênia do onreto oninado. v

6 Abstrat o Thesis presented to COPPE/ UFRJ as a partial ulillment o the requirements or the degree o Master o Siene (M.S.) CONPRESSIVE STRENGTH OF CONFINED CONCRETE ELEMENTS Carla Pinheiro Moreira April/ 2002 Advisor: Ibrahim Adb El Malik Shehata and Lídia da Coneição Domingues Shehata Department: Civil Engineering This work presents a study on the eets o the oninement on the strength o elements made o onrete with dierent ompressive strength. Only short elements under onentri ompression (olumns) are onsidered. They have irular, square and retangular ross setion and passive oninement provided by internal onventional reinorement and by external steel tubes or ibre reinored polymer reinorement (preast tubes or bonded) with arbon, glass or aramid ibers. A summary short review o experimental studies on the eet o passive oninement on onrete olumns and proposed ormulas or evaluating the strength o onined onrete are presented. A omparison between the resistanes alulated using those ormulas and the experimental ones is made, grouping the elements by the type o ross setion, onrete strength range and type o onining reinorement. On the basis o the study arried out, simpliied ormulas or estimating the onined onrete are proposed. vi

7 Índie Pág. 1 Introdução. 1 2 Revisão Bibliográia Introdução Comportamento do onreto oninado Comportamento do onreto submetido a oninamentos ativo e passivo Comportamento de elementos om armadura onvenional submetidos a ompressão entrada Comportamento de elementos om armadura externa de aço submetidos a ompressão entrada Comportamento de elementos om armadura externa de ompósitos de polímeros om ibras submetidos a ompressão entrada Estudos experimentais Ensaios de amostras om oninamento provido por estribos Sheikh e Uzumeri (1980) Sott, Park e Priestley (1982) Mander, Priestley e Park (1988) Young, Nour e Nawy (1988) Cusson e Paultre (1994) Saatioglu e Razvi (1998) Liu, Foster e Attard (1998) Ensaios de amostras om oninamento provido por tubo de aço Ito e Masada (1990), apud Shneider (1998) Cai e Gu (1996) Tomii et al (1977), apud Shams e Saadeghvaziri (1999) Sun, Ikenono e Sakino (1999) De Nardin e El Debs (1999) Ensaios de amostras om oninamento provido por ompósitos de resina e ibras Watanabe et al (1997). 44 vii

8 Miyauhi, Nishibayashi e Inoue (1997) Samaan, Mirmiram e Shahawy (1998) e Mirmiran et al (1998) Toutanji (1999) Saai, Toutanji e Li (1999) Rohette e Labossière (2000) Shehata, Shehata e Carneiro (2001) Outros Equações para o álulo da resistênia do onreto oninado Equações para elementos oninados om armadura onvenional Equações para elementos oninados om tubo de aço Equações para elementos oninados om ompósitos de polímeros om ibras Conlusões Análise das órmulas para álulo da resistênia do onreto oninado Introdução Análise Elementos om oninamento provido por estribos Seção irular Seção quadrada Seção retangular Elementos om oninamento provido por tubo de aço Seção irular Seção quadrada Elementos om oninamento provido por ompósitos de polímeros om ibras Seção irular Seção quadrada Seção retangular Considerações Genérias Fórmulas propostas para avaliação de resistênia do onreto oninado Fórmulas propostas Comparação entre resistênias experimentais e aluladas. 136 viii

9 4.2.1 Elementos om oninamento provido por estribos Elementos om oninamento provido por ompósitos de polímeros om ibras Conlusões e sugestões para trabalhos uturos. 154 Reerênias Bibliográias 156 Apêndie A Equações de σ e ρ v para dierentes onigurações de armadura em seções quadradas. 164 Apêndie B Tabela om dados usados na análise das expressões. 166 ix

10 Notações A A A s A sw Área da seção de onreto Área do núleo oninado Área da seção transversal do tubo de aço Área da seção de uma perna de estribo na direção perpendiular à dimensão b do núleo de onreto oninado onde a pressão lateral está sendo analisada A sw,x Área da seção de uma perna de estribo na direção perpendiular à dimensão b x do núleo de onreto oninado onde a pressão lateral está sendo analisada A sw,y Área da seção de uma perna de estribo na direção perpendiular à dimensão b y do núleo de onreto oninado onde a pressão lateral está sendo analisada b Dimensão externa da seção transversal b i b b x b y b max b mín b xe b xi b ye b yi d e d i d E E E s Dimensão interna da seção transversal Dimensão da seção transversal de entro a entro dos estribos Dimensão da seção transversal de entro a entro dos estribos, na direção x Dimensão da seção transversal de entro a entro dos estribos, na direção y Maior dimensão da seção transversal Menor dimensão da seção transversal Dimensão externa da seção do elemento oninante da seção transversal, na direção x Dimensão interna da seção do elemento oninante da seção transversal, na direção x (b xe -2t) Dimensão externa da seção do elemento oninante da seção transversal, na direção y Dimensão interna da seção do elemento oninante da seção transversal, na direção y (b ye -2t) Cobrimento Diâmetro externo da seção do elemento oninante da seção transversal irular Diâmetro interno da seção do elemento oninante da seção transversal irular (d e -2t) Diâmetro da seção transversal irular de entro a entro dos estribos Módulo de elastiidade do onreto Módulo de elastiidade do ompósito de polímero om ibras Módulo de elastiidade do aço x

11 Resistênia à ompressão do onreto não oninado obtida de ensaios de ilindros-padrão Resistênia à ompressão do onreto oninado alulada,exp Resistênia à ompressão do onreto oninado experimental y yt yl K e l n n t n P u r s l Resistênia à tração do ompósito de polímero om ibras Resistênia de esoamento do aço do tubo Resistênia de esoamento da armadura transversal Resistênia de esoamento da armadura longitudinal Coeiiente de eetividade em relação ao oninamento Comprimento do pilar Número de barras longitudinais ontidas lateralmente Número de pernas de estribos que atravessam a dimensão b do núleo de onreto oninado onde a pressão lateral está sendo analisada Número de amadas de ibra Carga máxima veriiada no ensaio Raio dos antos dos espéimes de seção quadrada e retangular Espaçamento entre barras longitudinais, entro a entro s l 1 s l x Espaçamento entre barras longitudinais situadas nas extremidades da seção transversal Espaçamento entre barras longitudinais, entro a entro, na direção x s l y s t s tl t Espaçamento entre barras longitudinais, entro a entro, na direção y Espaçamento dos estribos, entro a entro Espaçamento livre de armadura transversal Espessura do tubo de aço, do tubo de ibra ou das ibras α n, α s Coeiientes de eetividade ε o ε o ε t φ l φ t Deormação espeíia orrespondente à tensão máxima no onreto não oninado Deormação espeíia orrespondente à tensão máxima no onreto oninado Deormação espeíia na armadura transversal orrespondente à tensão normal máxima no onreto Diâmetro da armadura longitudinal Diâmetro da armadura transversal xi

12 ν ρ v ρ x ρ y ρ σ σ σ,x σ,y σ e σ s σ s,al σ sl σ st Coeiiente de Poisson Taxa volumétria de armadura transversal Taxa de armadura transversal na direção x Taxa de armadura transversal na direção y Taxa geométria de armadura longitudinal Tensão no onreto Tensão de oninamento Tensão de oninamento na dimensão b x Tensão de oninamento na dimensão b y Tensão de oninamento eetiva Tensão na armadura transversal ou no tubo de aço Tensão alulada na armadura transversal Tensão na armadura longitudinal Tensão na armadura transversal xii

13 1 Introdução Vários autores têm mostrado a eiiênia do oninamento lateral, seja ele ativo ou passivo, no aumento da resistênia e da dutilidade do onreto submetido a ompressão entrada ou exêntria om pequena exentriidade. Isto deorre do estado triaxial de ompressão a que o onreto é submetido. Nos elementos estruturais, o oninamento ativo pode deorrer de protensão e o passivo da restrição à deormação lateral oereida por grande massa de onreto irundando a região omprimida e/ou por armaduras. Na prátia, o aumento de resistênia devido ao oninamento lateral passivo, que é o enoado aqui, normalmente só é onsiderado no projeto para os asos de elementos omprimidos (pilares) de seção irular, tipo de elementos em que o oninamento lateral passivo é mais eetivo e de regiões om arregamento parial (regiões de anoragens, por exemplo). O onheimento do omportamento do onreto oninado, entretanto, é sempre desejável para que se possa prever adequadamente o omportamento do elemento estrutural submetido a ompressão, deinir a taxa de armadura transversal mínima para prover uma erta dutilidade desejada, aspeto de partiular importânia em projetos de estruturas para regiões sísmias, avaliar a reserva de resistênia de elementos submetidos a sobreargas não previstas, e dimensionar o reorço de pilares quando este se az neessário. Neste trabalho, o estudo do eeito do oninamento em elementos de onretos de dierentes resistênias é limitado à resistênia. São abordados elementos urtossubmetidos a ompressão entrada (pilares) om seção transversal irular, quadrada e retangular om oninamento passivo provido por armaduras internas onvenionais, e por armadura externa de aço ou de ompósitos de polímeros om ibras de arbono, de vidro ou de aramida. No apítulo 2 é eita revisão bibliográia resumida de estudos experimentais realizados sobre eeito do oninamento passivo em pilaretes de onreto, e reunidas as órmulas propostas na literatura para avaliar a resistênia do onreto oninado. A omparação das resistênias aluladas usando essas órmulas om as veriiadas nos ensaios revistos no apítulo 2 é eita no apítulo 3, agrupando-se os elementos por tipo de seção transversal, aixa da resistênia do onreto e tipo de armadura oninante. Com base nessas omparações, no apítulo 4 é eita proposta de órmulas para estimar a resistênia do onreto oninado. 1

14 Por im, no apítulo 5, são apresentadas onlusões e sugestões para trabalhos uturos sobre o assunto e, nos apêndies, são reunidas tabelas onde são os dados das omparações eitas no apítulo 3. 2

15 2 Revisão Bibliográia 2.1 Introdução A análise do omportamento do onreto não oninado ou oninado submetido a ompressão entrada é eita por meio de diagramas tensão-deormação obtidos experimentalmente. Estes diagramas são aetados por vários parâmetros, alguns dos quais estão relaionados às araterístias do próprio onreto (tipos e proporções dos seus omponentes) e outros às araterístias dos orpos de prova (orma, dimensões, direção de onretagem) e do ensaio (veloidade de apliação de arga ou desloamento, omprimento ao longo do qual oi medida a deormação, rigidez da máquina de ensaio). Padronizando-se os orpos de prova e o método de ensaio adequadamente, hega-se a diagramas tensão-deormação que mais realistiamente traduzem o omportamento do onreto. É mostrado por Belo (2001) que o ramo desendente do diagrama é mais aetado pelos parâmetros não relaionados ao onreto propriamente dito, daí advindo grandes dierenças entre os ramos desendentes dos diagramas tensão-deormação propostos na literatura, que oram alibrados a partir de resultados de ensaios realizados segundo dierentes proedimentos. Cabe omentar que apenas reentemente (RILEM TC-SSC, 2000) oram eitas reomendações para proedimento de ensaio visando a obtenção de ramo desendente únio do onreto. Sendo assim, para o onreto não oninado, tendo-se onheimento do módulo de elastiidade do onreto e da deormação orrespondente à tensão máxima, grandezas que dependem dos tipos de agregados do onreto e que podem ser obtidas ailmente para os onretos mais omumente usados numa região, pode-se deinir razoavelmente bem o ramo asendente do diagrama tensão-deormação do onreto. Para o onreto om oninamento passivo provido por armaduras, entretanto, a tensão máxima e a orrespondente deormação dependem não só das araterístias do onreto, mas também das araterístias da armadura oninante e do tipo de seção transversal do elemento oninado. Várias órmulas têm sido propostas para avaliar essas grandezas, englobando dierentes parâmetros, podendo haver dierença onsiderável entre os valores obtidos segundo essas órmulas, partiularmente para as deormações. 3

16 2.2 Comportamento do Conreto Coninado Comportamento do onreto submetido a oninamento ativo e passivo Modelos para representar o omportamento do onreto om oninamento ativo têm sido obtidos a partir de ensaios de ilindros ou ubos de dimensões padronizadas, tendo grande parte deles tensões laterais iguais nas duas direções. Os propostos para representar o omportamento do onreto om oninamento passivo têm sido alibrados om base em ensaios de pilaretes de dimensões, tipo de seção transversal e tipo de armadura oninante variáveis. Nos ensaios triaxiais padronizados, apliam-se as tensões laterais primeiro, mantendo-as onstantes, e depois a longitudinal de maneira resente até a ruptura, o que paree avoreer o omportamento do onreto devido ao retardamento do apareimento de issuras ausado pela tensão lateral iniialmente apliada. Exemplos de urvas tensão-deormação obtidas om esses tipos de ensaios podem ser vistos na igura 2.1. No aso dos ensaios de onreto om oninamento passivo, a pressão de oninamento não é onstante ao longo do arregamento na direção longitudinal; ela varia om o nível deste arregamento e depende da dilatação lateral do onreto e das propriedades do material do elemento oninante. Os ensaios triaxiais realizados por Hampel (2000), om tensões laterais σ 2 e σ 3 dierentes e ujos resultados enontram-se na igura 2.2, mostraram que o eeito do oninamento diminui à medida que se aumenta a resistênia do onreto não oninado. O mesmo tem sido veriiado em onretos om oninamento passivo, omo exempliia a igura 2.3. Há vários ritérios de ruptura propostos para o onreto, envolvendo até 5 parâmetros. Exemplos deles podem ser vistos no boletim do CEB 156 (1983). Apesar disto, o ritério de Mohr-Coulomb, por sua simpliidade e grau de preisão, tem sido o mais omumente usado na prátia. Segundo o ritério de Mohr-Coulomb, a resistênia do onreto no estado multiaxial de tensões é dada por: σ 1 = + [(1 + senφ)/(1 - senφ)]σ 3 4

17 onde é a resistênia à ompressão uniaxial do onreto, σ 1 e σ 3 são a maior e a menor tensão de ompressão (em módulo), respetivamente, e φ é o ângulo de atrito interno do onreto. Observe-se que neste ritério a tensão intermediária σ 2 não inlui na ruptura. Quando a tensão σ 3 é de tração ela entra nesta equação om sinal negativo. Admitindo-se φ=37 o, tem-se a resistênia do onreto oninado dada em unção da menor tensão lateral σ : / = σ /, expressão de uso orrente para onretos de baixa resistênia. Expressão semelhante a esta, obtida a partir de estudo experimental om onretos de baixa resistênia, oi proposta por Rihart et al (1928) (apud Cusson e Paultre (1995)), para o aso de oninamento ativo e passivo provido por armadura transversal em hélie: / = 1 + 4,1 σ / Segundo Attard e Setunge (1996), ensaios realizados por Rihart et al e outros autores mostram que, para valores de σ / menores que era de 0,15, não há dierença signiiativa entre o eeito do oninamento ativo e do oninamento passivo na resistênia, podendo a mesma expressão ser usada para ambos os asos. Na igura 2.4 são vistos os gráios de ensaios de Fernandes et al (2001) de orpos de prova ilíndrios padronizados om = 35MPa e oninamentos ativo e passivo último da mesma ordem de grandeza. Nela veriia-se melhor desempenho do espéime om oninamento passivo. Para onretos de maior resistênia, entretanto, tem sido mostrado (Bjerkeli, 1990; Ansari e Li, 1998, por exemplo) que, devido à menor tendênia de dilatação lateral destes onretos, a expressão abaixo é mais adequada. / = 1 + 3,0 σ / 7

18 Ansari e Li (1998) mostraram também que, se altos valores de σ / são para serem onsiderados, a relação entre / e σ / é melhor expressa por uma órmula não linear (igura 2.5). Para o aso de oninamento passivo, nas expressões aima ostuma-se usar σ e / em vez de σ /, onde a tensão de oninamento eetiva, σ e = k 2 σ = α s α n σ, leva em onta a não uniormidade das tensões laterais no plano da seção e ao longo do omprimento do elemento. A preisão dos modelos para este aso de oninamento, depende das adequadas estimativas da pressão de oninamento e da área eetiva de onreto oninado do núleo Comportamento de elementos om armadura onvenional submetidos a ompressão entrada A igura 2.6 mostra o omportamento de pilarete de onreto armado. Durante a parte asendente do arregamento, o oninamento provido pela armadura não se az presente até pratiamente atingir-se a resistênia do onreto não oninado (ponto A), ou seja, a resistênia do onreto não oninado. Neste nível de arregamento, a tensão na armadura transversal é geralmente bem menor que a de esoamento. Dependendo do onreto, da armadura oninante e do valor do obrimento, pode haver queda de resistênia após o ponto A, até que o oninamento omee a se tornar eetivo (ponto B), quando a apaidade resistente volta a aumentar até que se atinja a resistênia do onreto oninado do núleo do pilar (ponto C). Em elementos bem oninados, esta resistênia pode ser bem maior que a do onreto não oninado. Ao atingir-se a resistênia do núleo oninado, a armadura transversal pode ter esoado ou não. Apenas dois modelos para onreto oninado propostos na literatura (Cusson e Paultre, 1995, Razvi e Saatiioglu, 1999) onsideram a possibilidade desta armadura não esoar. Segundo Belo (2001), nem sempre esses modelos avaliam adequadamente a tensão na armadura orrespondente à tensão máxima no onreto oninado. 8

19 A pressão lateral desenvolvida em pilares de seção irular devido à restrição à deormação lateral provida pela armadura transversal, no nível dos estribos, é uniorme, omo mostrado na igura 2.7, o que não aontee no aso de pilares de seção quadrada (igura 2.8) e seção retangular (igura 2.10). Nestes pilares, a pressão lateral é maior onde existem barras longitudinais ontidas lateralmente por armadura transversal, tendendo a pressão a variar menos quando a armadura longitudinal é mais distribuída ao longo do perímetro do núleo oninado (igura 2.8b). Essa não uniormidade de tensão lateral em pilares de seções quadrada e retangular leva a, para mesmas taxas e oniguração de armaduras, menor eetividade do oninamento do que em pilares de seção irular. A pressão no núleo do pilar varia também na direção longitudinal, entre dois estribos vizinhos, omo esquematizado na igura 2.9, sendo, portanto, o espaçamento da armadura transversal um parâmetro que aeta a eetividade do oninamento devido a essa armadura. Em muitos modelos para onreto oninado, os oeiientes α s e α n usados para deinir a tensão eetiva de oninamento, σ e = k 2 σ = α s α n σ são deinidos omo mostrado a seguir. Expressões para o álulo de σ para dierentes tipos de oniguração de armadura transversal são mostradas no apêndie A, onde a tensão na armadura transversal é admitida omo sendo a de esoamento. No nível dos estribos, a área de onreto eetivamente oninado do núleo pode ser estimada onsiderando-se que ela é separada da de onreto não oninado por meio de parábolas ormadas entre as barras longitudinais vizinhas, omo esquematizado na igura A área de onreto não oninado deinida por ada parábola é s 2 l /(6otθ). Admitindo-se θ=45º, tem-se a área de onreto eetivamente oninado no núleo do pilar dada por n sl A - 6 i= 1 2 onde: n = número de aros entre barras longitudinais = número de barras longitudinais A = área do núleo do pilar 10

20 Dividindo-se essa área por A, hega-se à relação entre a área de onreto eetivamente oninada e a área do núleo: α n = 1 - n i= 1 s 6A 2 l Para seções irulares, α n =1. Conorme mostram as iguras 2.11 e 2.13, entre os estribos também desenvolvem-se áreas de onreto não oninadas, que também podem ser delimitadas por parábolas. A resistênia do pilar é governada pela menor área do núleo eetivamente oninada, que ia a meia distânia entre dois estribos vizinhos e, onsiderando-se novamente θ=45 o, tem-se essa área dada por ( b x -0,5.s t ) ( b y -0,5.s t ) e a relação entre esta área e A é α s = ( b x -0,5.s t ) ( b y -0,5.s t )/A Para o aso de seções irular e quadrada, α s = (1-0,5.s t / b ) 2 Já para o aso de seção irular em elementos om armadura transversal em espiral, devido à dierente variação da área eetiva mostrada na igura 2.7, α s = (1-0,5.s t / b ) Conreto oninado om tubo de Aço A igura 2.14 mostra o omportamento do núleo de onreto oninado (igura 2.14a) e do tubo de aço (2.14b). Podemos observar que até o ponto A (resistênia do onreto não oninado), parte asendente do arregamento, o oninamento provido pelo tubo de aço não se az presente. A partir do ponto A o oninamento omeça a se tornar eetivo até que seja atingido o seu valor máximo no ponto B. A igura 2.15 mostra o omportamento de pilares de seção irular, quadrada e retangular, para dierentes níveis de tensão de oninamento. Observa-se que as seções irulares, após atingir-se o oninamento eetivo máximo, apresentam o mesmo tipo de omportamento, já as seções quadradas e retangulares apresentam omportamentos variados dependendo do nível de oninamento. 13

21 A pressão lateral desenvolvida pelo tubo de aço em pilares de seção irular é uniorme em todo o pilar, porém nos pilares de seção quadrada e retangular, esta distribuição não é uniorme (igura 2.16). Dois tipos de arregamento podem ser usados no onreto oninado om tubo de aço: 1) Carrega-se somente a área da onreto, simulando o estado de tensão triaxial no onreto e biaxial no aço; ou 2) Carrega-se toda a seção transversal da peça, onreto e aço, simultaneamente. Segundo Fernandes (2001), quando o arregamento é apliado somente no núleo de onreto, a resistênia última e a dutilidade tendem a permaneer onstantes om o aumento da pressão lateral, devido a ragilidade do material na ruptura, já quando o arregamento é apliado em toda a seção, o pilar apresenta um omportamento dútil no pós-pio, prinipalmente para maiores espessuras do tubo de aço Conreto oninado om ompósitos de polímeros om ibras A igura 2.17 mostra o omportamento do onreto oninado om ompósitos de polímeros om ibra de espéimes de seção irular. Observa-se que após atingir-se o oninamento eetivo máximo, apresentam o mesmo omportamento. Segundo Shehata et al (2001), para seções quadradas e retangulares após atingirse o oninamento eetivo máximo omportamentos variados são apresentados, dependendo do oninamento. A pressão lateral desenvolvida em pilares de seção irular é uniorme em todo o pilar, porém nos pilares de seção quadrada e retangular, esta distribuição não é uniorme (igura 2.18). 2.3 Estudos Experimentais Ensaios de amostras om oninamento provido por estribos Sheikh e Uzumeri (1980) Os 24 espéimes ensaiados por Sheikh e Uzumeri, ujos prinipais dados enontram-se na tabela 2.1, tinham seção quadrada (305mm x 305mm), altura de 15

22 1960mm, 4 onigurações de armadura dierentes (igura 2.19), entre 31,3 e 40,9 MPa, armadura transversal om diâmetro entre 3,2 e 9,5 mm (barras lisas), espaçamento variando entre 25,4 e 101,6 mm e yt entre 371,4 e 438,2 MPa, e armadura longitudinal onstituída por 8, 12 ou 16 barras (n) om diâmetro entre 12,7 e 22,2 mm e y entre 371 e 438 MPa. Os estribos oram anorados a 135º. A resistênia à ompressão do onreto dos espéimes oi determinada em ensaios de orpos de prova ilíndrios de 152mm x 305mm. Observou-se que, tripliando-se a taxa volumétria de armadura transversal (espéimes 3, 4, 5 e 6), teve-se aumento da resistênia do onreto oninado de era de 32%. O aumento da taxa de armadura longitudinal em 95% (espéimes 1, 2 e 13), pratiamente não alterou a resistênia do onreto oninado. A diminuição do espaçamento da armadura transversal em era de 58% (espéimes 7 e 8, 9 e 10) e 73% (espéimes 11 e 12), mesmo assoiada a pequena diminuição da taxa de armadura transversal, ez om que aumentasse a resistênia do onreto oninado em 6,5% (espéimes 7 e 8, 9 e 10) e 15% (espéimes 11 e 12). Com base nos resultados destes ensaios, Sheikh e Uzumeri (1982) propuseram um modelo para a urva tensão-deormação do onreto oninado, levando em onsideração, entre outros atores, a oniguração do estribo, que até então não havia sido inorporada nos modelos tensão-deormação existentes Sott, Park e Priestley (1982) Estes autores ensaiaram 21 espéimes om arregamento entrado, ujos dados prinipais enontram-se na tabela 2.2. Estes espéimes tinham seção quadrada, de 450 mm x 450 mm, altura de 1200mm, e 4 não possuíam armadura. Os 17 espéimes armados possuíam 8 ou 12 barras longitudinais om diâmetro de 20 ou 24 mm e y de 272, 394 ou 434 MPa, armadura transversal de 10 ou 12 mm de diâmetro MPa (ganhos a 135º), espaçamento variando entre 64 e 98 mm e yt de 296 ou 309MPa. A igura 2.20 mostra as duas onigurações dierentes de armadura utilizadas. A resistênia do onreto oi obtida de orpos de prova ilíndrios om diâmetro de 100mm e 200mm de altura. Visando simular ondições sísmias, as amostras oram arregadas até o olapso om uma veloidade de deormação de 0,0167/s, om exeção das amostras 1, 2, 6 e 21, 18

23 onde a veloidade de deormação oi de 0, /s, e da amostra 27 onde a veloidade de deormação oi de 0,00167/s. Observou-se que o aumento da taxa de armadura transversal em era de 36%, seja só pela diminuição do espaçamento (amostras 12 e 13; 14 e 15; 17 e 18; e 19 e 20) ou por esta diminuição e aumento do diâmetro dos estribos (amostras 12, 13, 14 e 15; 17, 18, 19 e 20; 22, 23, 24 e 25), aumentou a resistênia do onreto oninado em média de 8,5 %. Foi veriiado um aumento de era de 23% da resistênia do onreto oninado devido ao aumento da veloidade de deormação (amostras 2 e 3; e 6 e 7). A igura 2.21 relaiona a veloidade de deormação om a resistênia relativa do onreto oninado. Com base nos resultados destes ensaios, estes autores propuseram uma relação tensão-deormação que resultou da modiiação do modelo proposto por Kent-Park (1971) Mander, Priestley e Park (1988) Foram ensaiadas 33 peças, sendo 17 de seção irular, onde 2 não possuíam armadura, om diâmetro de 500 mm e altura de 1500 mm, e 16 de seção retangular, onde 4 não possuíam armadura, de 150 mm x 700 mm e altura de 1200 mm. As amostras de seção irular, om armadura transversal em espiral, possuíam taxa de armadura longitudinal entre 1,23 e 3,69 %, taxa volumétria de armadura transversal (barras lisas) entre 0,60 e 2,5 % om espaçamento entre 36 e 119 mm, entre 27,0 e 33,0 MPa, yl entre 260 e 360 MPa, yt entre 307 e 340 MPa, obrimento de 25 mm, veloidade de deormação de 0,013/s que visou simular eeito de sismos (om exeção da amostra a onde oi de 0,000003/s). A tabela 2.3 mostra as araterístias prinipais das amostras de seção irular ensaiadas e a igura 2.22 mostra o arranjo das armaduras. As amostras de seção retangular possuíam taxa de armadura longitudinal entre 1,08 e 3,06 %, taxa volumétria de armadura transversal (barras lisas) entre 0,68 e 5,82 % om espaçamento entre 25 e 72 mm, de 28,0 ou 41,0 MPa, yl entre 290 e 330 MPa, yt entre 310 e 360 MPa, obrimento de 25 mm, veloidade de deormação de 0,0133/s ou 0,00001/s. A tabela 2.4 mostra as araterístias prinipais das amostras de seção 22

24 retangular ensaiadas e a igura 2.23 a oniguração das armaduras. Além dos estribos retangulares externos, as amostras 1, 2, 5, 6, 9, 10, 11 e 12 possuíam 4 estribos quadrados internos, a 3 possuía 7 estribos quadrados, a 4 possuía 6 grampos e as amostras 13 e 14 possuíam 3 grampos. A resistênia do onreto oi obtida de ensaios de orpos de prova om diâmetro de 150mm e 300mm de altura. As amostras de seção irular oram divididas em 3 grupos. No 1º grupo, ormado pelas amostras a, b e, oram mantidas as taxas de armadura longitudinal e transversal; no 2º grupo, ormado pelas amostras de 1 a 6, oi mantida a taxa de armadura longitudinal e variada a taxa de armadura transversal; e no 3º grupo, ormado pelas amostras 7 a 12, oi mantida a taxa de armadura transversal e variada a taxa de armadura longitudinal. No grupo 2, oi observado que quanto maior a taxa de armadura transversal maior é a resistênia do onreto oninado. Para a mesma taxa de armadura, ao se variar o espaçamento de 36mm para 93mm (amostras 5 e 6) não se notou dierença signiiativa na resistênia. No grupo 3, oi observado que o aumento do número de barras longitudinais ez om que aumentasse o oninamento do núleo de onreto; ao passar-se de 24 barras longitudinais para 36 obteve-se um aumento médio de 13% na resistênia de oninamento (amostras 10, 11 e 12). O aumento da taxa de armadura longitudinal, em média de 50%, aumentou a resistênia do onreto oninado em 13% em média. Nas amostras de seção irular om taxa volumétria de armadura transversal abaixo de 2,00%, oi observado um plano diagonal de ruptura bem deinido. Na amostra 1, om taxa de armadura transversal aima de 2,00%, o olapso oi araterizado pela ruptura da armadura transversal, e lambagem da armadura longitudinal, sem um plano de ruptura bem deinido. As amostras de seção retangular oram divididas em dois grupos. O 1º grupo oi ormado pelas amostras de 1 a 6, e nele oi mantida a taxa de armadura longitudinal e variada a taxa de armadura transversal; no 2º grupo oram variadas as taxas de armaduras transversal e longitudinal. No grupo 1, oi observado que quanto maior o espaçamento da armadura transversal, menor o eeito de oninamento (amostras 3 e 4, por exemplo). No grupo 2, notou-se que o aumento do diâmetro da armadura longitudinal não inlueniou a resistênia dos pilares (amostras 9 e 10). 23

25 Conluiu-se que a taxa de armadura transversal e a orma da seção são os parâmetros mais relevantes nos asos analisados Young, Nour e Nawy (1988) Os ensaios de Young, Nour e Nawy objetivaram estudar o eeito na relação tensão-deormação do onreto de alta resistênia dos seguintes parâmetros: taxa de armadura volumétria de armadura transversal, obrimento de armadura, e distribuição de armadura longitudinal ao longo do perímetro do núleo oninado. Os 24 espéimes ensaiados, ujos dados prinipais enontram-se na tabela 2.5, tinham as 3 onigurações dierentes de armadura mostradas na igura Eles tinham seção quadrada (152mm x 152mm), altura de 457mm, entre 83,6 e 93,5 MPa, armadura transversal om φ t = 3,2 mm, s t variando entre 25 e 152 mm e yt de 496,4MPa, armadura longitudinal (4 ou 8 barras) om φ l = 9,5mm e y = 424 MPa. As amostras oram separadas em 6 grupos de 4. Nos grupos A, B, C e D variouse o espaçamento dos estribos, o grupo N não tinha obrimento e o grupo L tinha metade da armadura longitudinal da dos outros grupos. Em ada grupo, 3 amostras iguais tinham armadura e uma não tinha armadura. A veloidade de deormação para as amostras oninadas oi era de 0,00001/s e para as não oninadas 0,000003/s. Todos os espéimes tiveram urvas tensão-deormação similares até arga próxima à última dos sem armadura. Nos espéimes om armadura e obrimento observou-se lasamento do obrimento ao ser atingida a arga máxima, havendo então perda da apaidade de arga. Nas amostras om maior taxa de estribos (A, B, C), após perda de era de 10-15% da resistênia, houve um pequeno aumento da apaidade resistente antes da perda ontínua da mesma, que iou mais aentuada após a oorrênia de ruptura de estribos. Os espéimes om menos armadura transversal ou longitudinal (D e L) apresentaram pior desempenho om relação a resistênia e dutilidade. Nas amostras sem obrimento, após ser atingida a arga máxima, observou-se aumento de deormação sem perda signiiativa da apaidade resistente até haver ruptura de estribos. 27

26 Todos os 6 grupos apresentaram um plano de ruptura a um ângulo entre 55º e 68º om a direção perpendiular à da apliação de arga. Veriiou-se que quanto maior a taxa de armadura transversal, maior o eeito do oninamento, e quanto maior o espaçamento da armadura transversal, menor o oninamento do núleo de onreto. No grupo D, om maior espaçamento de estribos, observou-se ruptura logo após atingir-se o primeiro pio de arga. Comparando-se os grupos de amostras B e N, nota-se que a ausênia do obrimento não aetou o eeito do oninamento na resistênia, mas eliminou a queda de resistênia que aonteeu antes de ser atingida a tensão máxima nos orpos de prova om obrimento Cusson e Paultre (1994) Cusson e Paultre ensaiaram 27 espéimes (agrupados em 8 séries) de seção transversal quadrada (235mm x 235mm) e altura de 1400 mm, visando estudar a inluênia de vários parâmetros no seu omportamento: (52,6 a 115,9 MPa), yt (392 a 770 MPa), s t (50 e 100 mm), ρ v (1,4 a 4,9 %), ρ (2,2, 3,2 e 3,6 %), (20 mm) e oniguração de armadura (igura 2.25). Os dados prinipais desses espéimes enontram-se na tabela 2.6. As séries 1 a 5 ompreenderam 4 amostras om onigurações dierentes, sendo que a série 1 tinha também 1 sem obrimento (oniguração D). As séries 6 a 8 tinham apenas 2 amostras (onigurações B e D). Todas as peças ensaiadas tinham estribos om ganhos a 135º. Para determinar, oram ensaiados ilindros de 150 x 300 mm, e para determinar *, oram utilizadas amostras de 235 x 235 x 470 mm e um pilar sem armadura. Os ensaios destes prismas e pilares mostraram resistênia à ompressão igual a era de 88 % da obtida nos ensaios de ilindros. A veloidade de deormação apliada oi de 0, /s. Em algumas amostras ensaiadas, os estribos não esoaram. Estes autores observaram que o omportamento de amostras de onreto de alta resistênia é araterizado pela súbita separação do obrimento de onreto. Depois que o obrimento oi ompletamente destaado, importantes ganhos de resistênia e dutilidade oram observados para o núleo de onreto de amostras bem oninadas. 30

27 Portanto, os autores sugeriram que somente a área do núleo de onreto seja onsiderada no álulo da resistênia à ompressão axial. Foi observado também que a ruptura destas amostras oi araterizada pela ormação de superíie inlinada separando o núleo de onreto em duas unhas. A inlinação do plano om relação ao eixo longitudinal variou de 25º para amostras om baixo oninamento até 45º para amostras om alto oninamento. Um aumento do espaçamento da armadura transversal em 50% (amostras 1A e 3A) resultou em uma diminuição da resistênia à ompressão de era de 20%. Comparando-se os resultados das amostras 1A e 1D, 2A e 2D, 3A e 3D, 4A e 4D, onstatou-se que a oniguração D aarretou uma resistênia relativa de oninamento era de 11% maior que a oniguração A. O aumento da taxa de armadura transversal em era de 33% (amostras 3C e 3D, 4C e 4D), por meio de mudança de oniguração de estribos, resultou em um aumento da resistênia à ompressão de era de 4,5%. O aumento de, em média, de 73% (amostras 6B, 7B e 8B; 6D, 7D e 8D), resultou numa diminuição da resistênia relativa de oninamento, em média, de 24%. O aumento da taxa de armadura longitudinal não trouxe ganho de resistênia relativa devido ao oninamento (amostras 1A, 1B e 4A, 4B). O aumento de yt não resultou em ganhos de resistênia relativa de oninamento (amostras 4A e 5A). Estudo eito por Cusson e Paultre (1995) a partir do ensaio de 30 pilares de onreto de alta resistênia, levaram-nos a lassiiá-los segundo a tensão de oninamento relativa: resistênia e dutilidade) resistênia e dutilidade) e dutilidade) Baixo e pequeno oninamento : 0% < σ / < 5% (nenhum ganho de Médio oninamento : 5% < σ / < 20% (moderados ganhos de Alto oninamento : σ / > 20% (signiiantes ganhos de resistênia Saatioglu-Razvi (1998) 33

28 Foram ensaiados 26 espéimes de seção quadrada (250 x 250mm), om 1500mm de altura, ujos dados prinipais enontram-se na tabela 2.7. A igura 2.26 mostra os três dierentes arranjos de armadura utilizados. A resistênia do onreto à ompressão variou entre 60 e 124MPa, a taxa de armadura longitudinal entre 1,29 e 3,86%, a taxa de armadura transversal entre 0,99 e 4,59% om espaçamento entre 40 e 120mm, e yt entre 400 e 1000MPa. O aumento do espaçamento da armadura transversal em 55% ez om que a resistênia do onreto oninado diminuísse em 26% (amostras 18 e 26). O aumento da resistênia da armadura transversal não trouxe ganhos signiiativos de resistênia para o onreto oninado (amostras 2 e 4). Um aumento de em 106% ez om que a resistênia do onreto oninado diminuísse em 18% (amostras 3 e 26) Liu, Foster e Attard (1998) Estes autores ensaiaram 12 espéimes ujos dados prinipais enontram-se na tabela 2.8. Os ensaios oram divididos em três séries (I, II e III). Os espéimes ensaiados tinham seção irular om diâmetro de 250mm, altura de 1600mm, 8 barras longitudinais om diâmetro de 12mm, yl de 400MPa, armadura transversal de 6mm ou 10mm de diâmetro, espaçamento de 50mm, 100mm ou 150mm e yt de 400MPa. Os espéimes das séries II e III possuíam armadura transversal em espiral. O obrimento dos espéimes variou entre 0 e 25mm. A igura 2.27 mostra a oniguração das amostras ensaiadas. A resistênia do onreto oi obtida de orpos de prova ilíndrios, de 150 x 300mm e 100 x 200mm. Na série I, onde variou-se o espaçamento da armadura transversal, observou-se que quanto maior o espaçamento da armadura transversal, menor a resistênia do onreto oninado. Um aumento de era de 75% do espaçamento da armadura transversal diminuiu a resistênia do onreto oninado de era de 16%. Na série II, pôde-se observar que quanto maior o diâmetro da armadura transversal, maior a resistênia do onreto oninado. Um aumento de 45% no diâmetro da armadura transversal, aumentou a resistênia do onreto oninado de 4% (amostras 4 e 5). 34

29 Na série III, nota-se que quanto maior a área de onreto oninado, menor a resistênia do onreto oninado. Um aumento da área de onreto oninado de 40%, ez om que a resistênia do onreto oninado diminuísse de 25% (amostras 7 e 11). 35

30 37

31 2.3.2 Ensaios de amostras om oninamento provido por tubo de aço Para os ensaios resumidos a seguir, quando a resistênia do onreto oninado por tubo de aço não oi orneida e teve-se arregamento apliado no aço e no onreto, onsiderou-se que: = P u A A s y A obtenção de < 0,85 orresponde à ondição de ter-se, quando da ruptura do espéime, tensão no aço menor que y. O oeiiente de 0,85 visa levar em onta a dierença entre o onreto do ilindro padrão e do espéime Ito (1990) e Masada (1990), apud Shneider (1998) Ito (1990) e Masada (1990) ensaiaram 14 espéimes ujos dados prinipais, segundo Shneider (1998), são os que estão na tabela 2.9. Destes espéimes, 3 possuíam seção irular, 5 seção quadrada e 6 seção retangular. Os espéimes ensaiados por estes autores tinham altura de 635mm, espessura do tubo de aço entre 3,00mm e 7,47mm, entre 23,8 e 30,4 MPa, e y entre 285 MPa e 537 MPa. A igura 2.28 mostra a oniguração dos espéimes ensaiados. Todos os modelos de seção irular mostraram aumento de resistênia após o esoamento do tubo de aço. Nos om seção quadrada ou retangular, isto só oorreu nos om maior espessura (d e /t ou b ye /t 20). Flambagem loal do tubo de aço oorreu só depois do esoamento e esta, em geral, não aarretou ruptura imediata do pilar. Os valores de,exp / da tabela 2.9 mostram que o oninamento do onreto é inlueniado pelo tipo de seção, pela relação d/t (ou b y /t) e y. Fazendo-se análise em termos do parâmetro adimensional A s y / A, veriia-se que,exp / tende a aumentar om o aumento desse parâmetro e que, para valores de A s y / A próximos,,exp / é maior para seção irular e menor para seção retangular. Com base nos resultados destes ensaios, Shneider (1998), propôs um método de álulo da resistênia de pilares de onreto enamisados om tubo de aço onde a tensão no aço e no onreto dependem da relação A /A s, de E e da esbeltez do pilar. Os limites 37

32 superiores dessas tensões são y e 0,85, ou seja, não é levado em onta o eeito do oninamento do onreto Cai e Gu (1996) Foram ensaiados 23 espéimes de seção irular submetidos a ompressão entrada. Os dados prinipais dos espéimes enontram-se na tabela 2.10 e na igura A resistênia à ompressão do onreto variou entre 69MPa e 88,5MPa, o diâmetro externo dos espéimes entre 108 e 219mm, a espessura do tubo de aço era de 4,5mm; 7,5mm ou 10mm, y variou entre 280MPa e 400MPa e a altura entre 480mm e 3470mm. A resistênia do onreto oi medida em orpos de prova úbios om 150mm de aresta. Os valores de (resistênia obtida em ilindros de 150mm x 300mm) da tabela 2.10 oram obtidos multipliando-se essa resistênia por 0,8. O primeiro grupo de ensaios inlui os espéimes A-1 a D-2 e nele variaram-se, y, d e l. Comparando-se os grupos de espéimes A e B, observa-se que apesar da diminuição de 17% em A s y /A, oorreu um ganho de 16% na resistênia do onreto oninado. Entre os grupos de espéimes A e C nota-se que uma diminuição de 31% em A s y /A aarretou uma diminuição de 42% na resistênia do onreto oninado. No grupo D, apesar de A s y /A ter valor 12% maior que o do grupo C, não veriiou-se o eeito do oninamento na resistênia do onreto. No segundo grupo (espéimes G6 a G30) e no tereiro grupo (espéimes D e L) variou-se apenas a altura dos espéimes. Os resultados deste grupo mostram que o aumento da esbeltez levou à diminuição de,exp /, partiularmente para espéimes om l/d > 10,5. Foi proposta órmula para o álulo de pilar de onreto de alta resistênia enamisado om tubo de aço que leva em onta a esbeltez do pilar (l/d > 4) mas não onsidera o eeito do oninamento na resistênia do onreto. 40

33 Tomii et al (1977), apud Shams e Saadeghvaziri (1999) Tomii et al (1977) ensaiou 6 espéimes ujos dados prinipais, segundo Shams e Saadeghvaziri (1999), são os que estão na tabela 2.11 e na igura Destes espéimes, 3 possuíam seção irular e 3 seção quadrada. A resistênia à ompressão do onreto variou entre 13,8MPa e 28,9MPa, a dimensão externa dos espéimes de seção irular e de seção quadrada era de 152mm, a espessura do tubo de aço variou entre 2,0mm e 4,3mm, y entre 275,8MPa e 344,8MPa e a altura era 457mm ou 610mm. Observou-se que quanto maior a espessura do tubo de aço maior a resistênia do onreto oninado. Com base nos resultados destes ensaios e a partir dos resultados de uma análise baseada no método dos elementos initos, Shams e Saadeghvaziri (1999) propuseram método para álulo de, e das deormações no onreto e no aço orrepondente a essa tensão (unções de d e /t,, l/d e, tipo de seção) Sun, Ikenono e Sakino (1999) Foram ensaiados 8 espéimes de seção irular (igura 2.31) submetidos a ompressão entrada, ujos dados prinipais enontram-se na tabela Neles, apenas o núleo de onreto oi arregado e oi usada uma ina amada de graxa na parte interna do tubo de aço. A resistênia à ompressão do onreto oi de 95,2MPa, o diâmetro interno dos espéimes 200mm, a espessura do tubo de aço variou entre 1,15mm e 4,20mm, y entre 297MPa e 375MPa e a altura era de 500mm. Observou-se que, quanto maior a espessura do tubo de aço e a resistênia do aço, maior a resistênia do onreto oninado e que no aso do tubo de menor espessura não houve pratiamente aumento da resistênia do onreto devido ao oninamento. Um aumento de era de 385% em A s y /A (espéimes CCT12 e CCT45) trouxe um ganho de era de 62% na resistênia do onreto oninado. 42

34 De Nardin e El Debs (1999) Foram ensaiados 7 espéimes, sendo 2 de seção irular, 2 de seção retangular e 2 de seção quadrada (igura 2.32), e um apenas de onreto não oninado de seção quadrada. Os espéimes oram submetidos a ompressão entrada e seus dados prinipais enontram-se na tabela A resistênia à ompressão do onreto oi de era de 50MPa, a altura dos espéimes 400mm, a espessura do tubo de aço variou entre 3,00mm e 6,30mm, e y entre 247,1MPa e 357,5MPa. Observou-se nos espéimes om mesma seção que, om o aumento da espessura do tubo de aço, não houve aumento da resistênia do onreto oninado Ensaios de amostras om oninamento provido por ompósitos de resina e ibras Watanabe, Nakamura, Honda et al (1997) Foram ensaiados 9 espéimes de seção irular (igura 2.33): 3 reorçados om olhas de ibras de arbono, 3 om olhas de ibras de arbono de alta rigidez, e 3 om olhas de ibras de aramida. A tabela 2.14 resume os dados dos espéimes. Os espéimes possuíam diâmetro interno de 100mm e altura de 200mm, de 30,2MPa. O reorço dos espéimes oi eito em uma, duas ou três amadas de ibra. Os valores de,exp / da tabela 2.14 mostram que, quanto maior o número de amadas de ibra, maior é o eeito do oninamento. Os maiores valores de,exp / oram apresentados pelos espéimes oninados por olhas de ibra de arbono, e os mais baixos oram apresentados pelos espéimes oninados por olhas de ibra de arbono de alta rigidez, que possuíam valor mais baixo de resistênia da ibra ( ). Um aumento das amadas de ibra em 300% (amostras CF30-1 e CF30-4) proveu um ganho de resistênia do onreto oninado de 187%. Foram propostas expressões para avaliação da resistênia e da deormação orrespondem a esta tensão do onreto de elementos de seção irular oninados om ompósitos de ibras. 44

35 Miyauhi, Nishibayashi e Inoue (1997) Foram ensaiados 14 espéimes de seção irular (igura 2.34), onde 10 oram reorçados om olhas de ibra de arbono e 4 não eram oninados. A tabela 2.15 resume os dados dos espéimes. Os espéimes possuíam diâmetro interno de 100mm ou 150mm e altura de 200mm ou 300mm, de 30,0MPa ou 50,0MPa. O reorço dos espéimes oi eito em uma, duas ou três amadas, om traspasse de 6m (1 a amada) ou 4m (demais amadas). Os espéimes oram arregados até o olapso, que oorreu om ruptura do reorço a meia altura. A tabela 2.15 mostra que,exp / aumentou om o aumento do número de amadas e om a diminuição de. Segundo os autores, a relação,exp / depende apenas de σ / e ε o /ε o depende de σ / e de. Os espéimes de 100mm x 200mm oninados, apresentaram maior valor de,exp / que os espéimes de 150mm x 300mm. Foram propostas expressões para avaliação da resistênia e da deormação para a tensão máxima de elementos de onreto de seção irular oninados om ompósitos de ibras, e para o diagrama tensão-deormação deste onreto (parábola seguida de reta) Samaan, Mirmiram e Shahawy (1998) e Mirmiran et al (1998) Foram ensaiados 22 espéimes de seção irular (igura 2.35), om diâmetro interno de 152,5mm e om 9 seção quadrada om lado de 152,5mm, todos om altura de 305mm. A tabela 2.16a mostra as araterístias das amostras de seção irular e a tabela 2.16b as das amostras de seção quadrada. As amostras eram ompostas de um tubo de ompósito de ibra de vidro prémoldado preenhido om onreto. O tubo, om espessura de 1,44mm, 2,20mm ou 2,97mm, ontinha 6, 10 ou 14 amadas de olhas de ibras de vidro a um ângulo de 75º om o eixo longitudinal, om entre 29,6MPa e 40,6 MPa. Os valores de,exp / das tabelas 2.16a e 2.16b mostram que, quanto maior o número de amadas de ibra, maior é o eeito do oninamento. Veriiaram-se resistênias do onreto oninado maiores que três vezes a do onreto não oninado. 48

36 A ruptura oi marada pelo rompimento do espéime na região loalizada mais ou menos a meia altura. É proposto diagrama tensão-deormação para o onreto oninado ormado por duas retas ligadas por treho urvo. A inlinação da 1 a reta depende do onreto e a da 2 a depende do onreto e do módulo de elastiidade do material e dos diâmetro e espessura do tubo Toutanji (1999) Foram ensaiados 18 espéimes de seção irular (igura 2.36), sendo 6 não reorçados e 12 reorçados om ompósitos de resina e ibras: 8 om ibras de arbono (dois tipos dierentes) e 4 om ibras de vidro. A tabela 2.17 resume os dados dos espéimes. Os valores de,exp / e ε o da tabela são os médios de ada onjunto de quatro espéimes. Os espéimes possuíam diâmetro interno de 76mm e altura de 305mm, de 30,9MPa, a espessura das olhas de ibras variou entre 0,110mm e 0,165mm e o módulo de elastiidade entre 72600MPa e MPa. O reorço dos espéimes oi eito em duas amadas e provendo-se um omprimento de superposição da amada mais externa de 76mm. Os espéimes oram arregados até o olapso a uma taxa de 0,22 MPa/s. A ruptura oi aarretada pelo rompimento do reorço na região loalizada entre l/4 e l/2 ao longo da altura. Os resultados dos ensaios mostraram que os espéimes oninados om ompósitos de ibra de arbono apresentaram um ganho de resistênia de aproximadamente 200% e os oninados om ompósitos de ibra de vidro um ganho de aproximadamente 100%. Nos espéimes reorçados om ompósitos de ibras de arbono, a deormação na direção longitudinal oi bem maior que a na direção lateral (era de duas a três vezes), enquanto nos ompósitos de ibras de vidro essas deormações oram da mesma ordem de grandeza. Foi proposto diagrama tensão de ompressão-deormação axial ou lateral para elementos de onreto de seção irular oninados om ompósitos de ibras. Cada um destes diagramas é ormado por duas urvas distintas, uma similar à do onreto não oninado e outra que depende prinipalmente da rigidez do ompósito. 52