Reabilitação e Reforço de Estruturas

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1 Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 Aula 14: Reforço de pilares por encamisamento de betão armado Eduardo S. Júlio 1

2 Índice 1. Inspecção da construção: ensaios in situ 2. Tratamento da superfície da interface e selecção do betão do reforço 3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem da armadura Transversal 4. Comportamento de pilares encamisados 5. Dimensionamento - exemplo de aplicação 2/102

3 Índice 1. Inspecção da construção: ensaios in situ 2. Tratamento da superfície da interface e selecção do betão do reforço 3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem da armadura Transversal 4. Comportamento de pilares encamisados 5. Dimensionamento - exemplo de aplicação 3/102

4 1. Inspecção da construção A) Detecção de Armaduras B) Avaliação In Situ da Resistência à Compressão do Betão (1) Ensaio de Carotes (extraídas dos elementos a avaliar) (2) Ensaio de Tracção Directa ( Pull-Off Test ) (3) Medição da Resistência à Penetração ( Penetration Resistance Test ) (4) Medição da Dureza Superficial ( Surface Hardness ) (5) Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons ( Ultrasonic Pulse Velocity ) 4/102

5 1. Inspecção da construção Detecção de Armaduras 5/102

6 1. Inspecção da construção Esclerómetro de Schmidt (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 6/102

7 1. Inspecção da construção Esclerómetro de Schmidt (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 7/102

8 1. Inspecção da construção Esclerómetro de Schmidt 8/102

9 1. Inspecção da construção Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 9/102

10 1. Inspecção da construção Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons 10/102

11 1. Inspecção da construção Pull-Off Test (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 11/102

12 1. Inspecção da construção 12/102

13 1. Inspecção da construção 13/102

14 1. Inspecção da construção Pistola de Windsor (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 14/102

15 1. Inspecção da construção Grandezas Medidas Alguns dos ensaios referidos não medem directamente a resistência à compressão do betão mas outra propriedade correlacionável empiricamente com esta. Exemplos: Medição da Dureza Superficial. Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons. 15/102

16 1. Inspecção da construção Os outros ensaios referidos também não medem directamente a resistência à compressão do betão mas outras resistências correlacionáveis com esta. Exemplos: Ensaio de Resistência à Penetração. Ensaio de Tracção Directa. 16/102

17 1. Inspecção da construção Intervalos de Resistências à Compressão do Betão em que é Válida a Utilização dos Métodos Ensaio de carotes: sem limite Medição da resistência à penetração: MPa Medição da dureza superficial: MPa Medição da vel. propag. ultra sons 1-70 MPa (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 17/102

18 1. Inspecção da construção Número e Localização dos Ensaios Depende dos objectivos dos ensaios. É uma situação de compromisso entre precisão, custos e danos. (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 18/102

19 1. Inspecção da construção Coeficientes de Variação [O número de ensaios a realizar num dado local pode ser determinado considerando a variabilidade do método utilizado expressa em termos de Coeficiente de Variação] Ensaio de carotes: 5 Medição da resistência à penetração: 5 Medição da dureza superficial: 12 Medição da vel. propag. ultra sons 2 (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 19/102

20 1. Inspecção da construção Número de ensaios recomendado [Pode-se determinar o número de ensaios a realizar em cada método para obter a mesma precisão que no ensaio à compressão de 2 provetes normalizados] Ensaio de carotes: 3 Medição da resistência à penetração: 3 Medição da dureza superficial: 18 Medição da vel. propag. ultra sons 1 (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 20/102

21 1. Inspecção da construção Relações de correlação Para determinar a resistência do betão in situ é necessário elaborar previamente relações de correlação entre a propriedade avaliada pelo método utilizado e a resistência à compressão de provetes normalizados. (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 21/102

22 1. Inspecção da construção Para a avaliação da resistência do betão em estruturas existentes a relação de correlação é desenvolvida através da realização de ensaios não-destrutivos em locais previamente seleccionados e da recolha de amostras (carotes) extraídas na vizinhança dos mesmos. (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 22/102

23 1. Inspecção da construção Combinação de dois ou mais métodos de ensaio Antes de proceder a ensaios parcialmente destrutivos, como por exemplo extracção de carotes, é conveniente realizar os seguintes ensaios: Localização de armaduras Medição da dureza superficial e Propagação de ultra-sons, rápidos, económicos e não-destrutivos, para definir áreas de diferentes qualidades de betão. Também para aumentar a precisão e a fiabilidade dos ensaios é conveniente a utilização combinada de diferentes métodos. (in Vieira Pereira, J., Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) 23/102

24 Índice 1. Inspecção da construção: ensaios in situ 2. Tratamento da superfície da interface e selecção do betão do reforço 3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem da armadura Transversal 4. Comportamento de pilares encamisados 5. Dimensionamento - exemplo de aplicação 24/102

25 2. Tratamento da superfície da interface PRÁTICA CORRENTE 1. Aumento da rugosidade através de diferentes métodos. 2. Aplicação de um agente ligante. 3. Aplicação de conectores, em alguns casos. 4. Utilização de um betão de alta resistência auto-compactável. 25/102

26 2. Tratamento da superfície da interface A INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA RESISTÊNCIA DA INTERFACE - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE Situações consideradas: - ST: superfície sem tratamento (referência) - EA: superfície preparada com escova de aço - PP: superfície picada parcialmente - PPS: igual a PP e submergida em água - JA: superfície tratada com jacto de areia - PT: superfície picada totalmente - JAR: repetição de JA 26/102

27 2. Tratamento da superfície da interface A INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA RESISTÊNCIA DA INTERFACE - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS Situações consideradas: - ST+RE: igual a ST com aplicação de resina epóxida - EA+RE: igual a EA com aplicação de resina epóxida - PP+RE: igual a PP com aplicação de resina epóxida - JA+RE: igual a JA com aplicação de resina epóxida - JAR+RE: igual a JAR com aplicação de resina epóxida - PT+RE: igual a PT com aplicação de resina epóxida - ST+RET: igual a ST+RE com a aplicação da resina epóxida 120 minutos antes da betonagem 27/102

28 2. Tratamento da superfície da interface A INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA RESISTÊNCIA DA INTERFACE - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS - COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO Situações consideradas: - 30/30: betão original com uma resistência prevista à compressão de 30 MPa e betão de reforço com uma resistência prevista à compressão de 30 MPa - 30/50: betão original com uma resistência prevista à compressão de 30 MPa e betão de reforço com uma resistência prevista à compressão de 50 MPa - 30/100: betão original com uma resistência prevista à compressão de 30 MPa e betão de reforço com uma resistência prevista à compressão de 100 MPa 28/102

29 2. Tratamento da superfície da interface A INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA RESISTÊNCIA DA INTERFACE - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS - COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO - APLICAÇÃO DE CONECTORES Situações consideradas: - ST+SC: superfície sem tratamento e sem conectores - JA+SC: tratamento c/ jacto de areia e s/ conectores - JA+H2: tratamento c/ jacto de areia e 2 conectores ancorados com HILTI HIT-HY JA+H4: tratamento c/ jacto de areia e 4 conectores ancorados com HILTI HIT-HY JA+H6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores ancorados com HILTI HIT-HY JA+S6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores ancorados com SIKA ICOSIT K JA+E6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores previamente embebidos 29/102

30 2. Tratamento da superfície da interface RESULTADOS DOS ENSAIOS - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE TSI (a) TTSST (a) TTPOT (a) ST (b) 1,30 MPa - EA (b) 10,67 MPa 1,92 MPa PP (b) 6,24 MPa 1,47 MPa PPS (b) 6,64 MPa 1,02 MPa JA (b) 14,13 MPa 2,65 MPa PT (b) 16,96 MPa - JAR (b) 16,28 MPa - Tensão Tangencial Última (MPa) 18,00 16,00 14,13 14,00 12,00 10,67 10,00 8,00 6,24 6,64 6,00 4,00 2,00 1,3 0,00 ST EA PP PPS JA Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Tensão de rotura do Slant Shear Test 30/102

31 2. Tratamento da superfície da interface RESULTADOS DOS ENSAIOS - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE TSI (a) TTSST (a) TTPOT (a) ST (b) 1,30 MPa - EA (b) 10,67 MPa 1,92 MPa PP (b) 6,24 MPa 1,47 MPa PPS (b) 6,64 MPa 1,02 MPa JA (b) 14,13 MPa 2,65 MPa PT (b) 16,96 MPa - JAR (b) 16,28 MPa - Tensão de rotura do Slant Shear Test Tensão de rotura do Pull-Off Test Tensão de Tracção Última (MPa) Tensão Tangencial Última (MPa) 18,00 16,00 14,13 14,00 12,00 10,67 10,00 8,00 6,24 6,64 6,00 4,00 2,00 1,3 0,00 ST EA PP PPS JA Tipo de Tratamento da Superfície da Interface 6,00 5,00 4,00 3,81 3,78 3,69 3,62 3,58 3,00 2,65 2,00 1,92 1,47 1,02 1,00 0 0,00 ST EA PP PPS JA Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Pull-Off Test fctm 31/102

32 2. Tratamento da superfície da interface SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE 1. O método de preparação da superfície da interface com jacto de areia foi o que, globalmente, melhores resultados apresentou de entre as técnicas consideradas. 2. Relativamente à influência do préhumedecimento da superfície da interface, os resultados não foram conclusivos, parecendo contudo indiciar que não será significativa. Tensão Tangencial Última (MPa) Tensão de Tracção Última (MPa) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 1,3 10,67 6,24 6,64 14,13 ST EA PP PPS JA Tipo de Tratamento da Superfície da Interface 3,81 3,78 3,69 3,62 3,58 1,92 1,47 1,02 2,65 ST EA PP PPS JA Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Pull-Off Test fctm 32/102

33 2. Tratamento da superfície da interface SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE 6,00 1. O método de preparação da superfície da interface com jacto de areia foi o que, globalmente, 4,00 melhores resultados apresentou de entre as técnicas consideradas. 3,00 (y = 0,1855x; R2 = 0,948) 2. Relativamente à influência do préhumedecimento da superfície da interface, os resultados não foram conclusivos, parecendo contudo indiciar que não será significativa. 3. Verificou-se uma boa correlação entre os resultados dos ensaios slant shear e pull-off o que valida a utilização deste último para a determinação in situ da resistência da ligação entre betões de diferentes idades. racção Ú ltima (MPa) Tensão de Tr 5,00 2,00 1,00 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 Tensão Tangencial Última (MPa) 33/102

34 2. Tratamento da superfície da interface RESULTADOS DOS ENSAIOS - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS TSI (a) TTSST (a) TTPOT (a) ST+RE (b) 9,08 MPa 2,51 MPa ST+RET (b) 11,20 MPa 2,40 MPa EA+RE (b) 12,63 MPa 2,24 MPa PP+RE (b) 11,16 MPa 1,93 MPa JA+RE (b) 11,57 MPa 2,08 MPa PT+RE (b) 16,99 MPa (c) JA+RER (b) 14,65 MPa (c) Tensão Tangencial Última (MPa) 18,00 16,00 14,00 12,63 12,00 11,20 11,16 11,57 10,00 9,08 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Tensão de rotura do Slant Shear Test 34/102

35 2. Tratamento da superfície da interface RESULTADOS DOS ENSAIOS - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS TSI (a) TTSST (a) TTPOT (a) ST+RE (b) 9,08 MPa 2,51 MPa ST+RET (b) 11,20 MPa 2,40 MPa EA+RE (b) 12,63 MPa 2,24 MPa PP+RE (b) 11,16 MPa 1,93 MPa JA+RE (b) 11,57 MPa 2,08 MPa PT+RE (b) 16,99 MPa (c) JA+RER (b) 14,65 MPa (c) Tensão de rotura do Slant Shear Test Tensão de rotura do Pull-Off Test Tensão Normal Última (MPa) Tensão Tangencial Última (MPa) 18,00 16,00 14,00 12,63 12,00 11,20 11,16 11,57 10,00 9,08 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE Tipo de Tratamento da Superfície da Interface 6,00 5,00 4,00 3,97 3,75 3,46 3,86 3,64 3,00 2,51 2,40 2,24 1,93 2,00 2,08 1,00 0,00 ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Pull-Off Test fctm 35/102

36 2. Tratamento da superfície da interface SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS 1. A aplicação de resinas epóxidas na superfície da interface não melhora a sua resistência desde que se adopte um método de preparação da superfície que aumente adequadamente a sua rugosidade. Tensão Tangencial Última (MPa) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 9,08 11,20 12,63 11,16 11,57 ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE Tipo de Tratamento da Superfície da Interface JA 14,13 2. O facto de se ter excedido o pot-life indicado pelo fabricante da resina comercial adoptada não teve qualquer influência, nas condições consideradas. Tensão Normal Última (MPa) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 2,51 3,46 2,40 3,75 2,24 3,97 1,93 3,86 3,64 JA 2,65 2,08 0,00 ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE Tipo de Tratamento da Superfície da Interface Pull-Off Test fctm 36/102

37 RESULTADOS DOS ENSAIOS Provetes slant shear e cúbicos 30/50 Carga de rotura Tensão de rotura Média Desvio padrão Coef. Variação EC kn MPa - COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO EC kn MPa EC kn MPa EC kn (1) MPa MPa 0.34 MPa 1.01 % Tensão Tan ngencial (MPa) Provetes slant shear e cúbicos 6,00 30/30 18,00 16,24 16,00 14,71 14,00 13,01 12,00 10,00 8,00 Carga de rotura 4,00 Tensão de rotura Média Desvio padrão Coef. Variação EC kn MPa MPa 2.15 MPa 4.71 % EC kn MPa SST kn (2) MPa SST kn (2) MPa SST kn (2) MPa MPa 0.69 MPa 4.69 % SST kn (2) MPa SST kn (2) MPa Provetes slant shear e cúbicos 30/100 Carga de rotura Tensão de rotura Média Desvio padrão Coef. Variação EC kn 2, MPa EC kn MPa MPa 0.23 MPa 0.61 % 0,00 EC kn MPa 30/30 30/50 30/100 EC kn MPa Situações C onsideradas EC kn MPa MPa 1.37 MPa 3.87 % EC kn MPa SST kn MPa EC kn MPa EC kn MPa EC kn MPa EC kn (1) MPa EC kn MPa EC kn MPa SST kn (2) MPa MPa 1.56 MPa 4.71 % MPa 4.35 MPa 4.77 % SST kn MPa SST kn (2) MPa SST kn MPa MPa 0.50 MPa 3.84 % SST kn (2) MPa MPa 0.66 MPa 4.06 % SST kn MPa SST kn (2) MPa SST kn MPa SST kn (2) MPa

38 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO 18,00 16,00 14,71 16,24 Verificou-se um acréscimo de resistência da ligação com o aumento da resistência do betão do reforço. Tensão Tangencial (MPa) 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 13,01 2,00 0,00 30/30 30/50 30/100 Situações Consideradas 38/102

39 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO 18,00 16,00 14,71 16,24 Verificou-se um acréscimo de resistência da ligação com o aumento da resistência do betão do reforço. Verificou-se alteração da rotura pela interface (30/30), para rotura monolítica (30/50 e 30/100) com o aumento da resistência do betão do reforço. Tensão Tangencial (MPa) 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 13,01 2,00 0,00 30/30 30/50 30/100 Situações Consideradas 39/102

40 RESULTADOS DOS ENSAIOS - APLICAÇÃO DE CONECTORES Carga (kn) De sloca m e nto (m m ) Provetes TTPOT TTPOTD ST+SC 1,81 MPa - JA+SC 3,11 MPa - JA+H2 3,25 MPa 1,09 MPa JA+H4 3,44 MPa 2,48 MPa JA+H6 3,67 MPa 3,35 MPa JA+S6 3,81 MPa 3,58 MPa JA+E6 3,93 MPa 3,62 MPa 40/102

41 RESULTADOS DOS ENSAIOS - APLICAÇÃO DE CONECTORES Tensão Tangencial no Instante do Descolamento (MPa) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 1,81 3,11 3,25 3,44 3,67 3,81 3,93 Carga (kn) ,00 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas De sloca m e nto (m m ) 4,50 Tensão Tangencial Máxima pós-descolamento (MPa) 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 1,09 2,48 3,35 3,58 3,62 Provetes TTPOT TTPOTD ST+SC 1,81 MPa - JA+SC 3,11 MPa - JA+H2 3,25 MPa 1,09 MPa JA+H4 3,44 MPa 2,48 MPa 0,50 0,00 0,00 0,00 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas JA+H6 3,67 MPa 3,35 MPa JA+S6 3,81 MPa 3,58 MPa JA+E6 3,93 MPa 3,62 MPa 41/102

42 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - APLICAÇÃO DE CONECTORES 1. O número de conectores não influencia de forma significativa o valor da carga que provoca o descolamento da interface. Tensão Tangencial no Instante do Descolamento (MPa) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 3,93 3,81 3,67 3,44 3,11 3,25 1,81 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 2. A resistência ao escorregamento aumenta com o número de conectores aplicados, sendo necessário um deslocamento relativo considerável para mobilizar o seu valor máximo. 3. Os dois produtos comerciais utilizados para ancorar os conectores demonstraram ser eficazes, apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidade de aplicação e menor tempo de presa. 4,50 Tensão Tangencial Máxima pós-descolamento (MPa) 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 1,09 2,48 3,35 3,58 3,62 0,50 0,00 0,00 0,00 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 42/102

43 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - APLICAÇÃO DE CONECTORES 1. O número de conectores não influencia de forma significativa o valor da carga que provoca o descolamento da interface. Tensão Tangencial no Instante do Descolamento (MPa) Tensão Tangencial Máxima pós-descolamento (MPa) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 3,93 3,81 3,67 3,44 3,11 3,25 1,81 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 3,58 3,62 3,35 2,48 1,09 0,00 0,00 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 2. A resistência ao escorregamento aumenta com o número de conectores aplicados, sendo necessário um deslocamento relativo considerável para mobilizar o seu valor máximo. 3. Os dois produtos comerciais utilizados para ancorar os conectores demonstraram ser eficazes, apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidade de aplicação e menor tempo de presa. 4. O facto dos conectores terem sido aplicados a posteriori não reduziu de forma representativa a resistência da ligação. 43/102

44 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - APLICAÇÃO DE CONECTORES 1. O número de conectores não influencia de forma significativa o valor da carga que provoca o descolamento da interface. Tensão Tangencial no Instante do Descolamento (MPa) Tensão Tangencial Máxima pós-descolamento (MPa) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 3,93 3,81 3,67 3,44 3,11 3,25 1,81 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 3,58 3,62 3,35 2,48 1,09 0,00 0,00 ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6 Situações Consideradas 2. A resistência ao escorregamento aumenta com o número de conectores aplicados, sendo necessário um deslocamento relativo considerável para mobilizar o seu valor máximo. 3. Os dois produtos comerciais utilizados para ancorar os conectores demonstraram ser eficazes, apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidade de aplicação e menor tempo de presa. 4. O facto dos conectores terem sido aplicados a posteriori não reduziu de forma representativa a resistência da ligação. 5. Verificou-se que o slant shear test revela uma maior sensibilidade à rugosidade da superfície da interface do que o push-off test. 44/102

45 SÍNTESE DAS CONCLUSÕES - APLICAÇÃO DE CONECTORES 1. O número de conectores não influencia de forma significativa o valor da carga que provoca o descolamento da interface. Te nsã o de Corte (MPa) Tensão Normal (MPa ) valores Graf 2.10a valores Graf 2.10b CAN3-A23.3-M84 ACI JSCE:SP1-86 BS REBAP CEB-FIP MC90 EC A resistência ao escorregamento aumenta com o número de conectores aplicados, sendo necessário um deslocamento relativo considerável para mobilizar o seu valor máximo. 3. Os dois produtos comerciais utilizados para ancorar os conectores demonstraram ser eficazes, apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidade de aplicação e menor tempo de presa. 4. O facto dos conectores terem sido aplicados a posteriori não reduziu de forma representativa a resistência da ligação. 5. Verificou-se que o slant shear test revela uma maior sensibilidade à rugosidade da superfície da interface do que o push-off test. 6. Constatou-se que as expressões contidas na maioria dos códigos analisados não estão do lado da segurança relativamente à situação estudada. 45/102

46 3. ANCORAGEM DA ARMADURA LONGITUDINAL E MONTAGEM DA ARMADURA TRANSVERSAL 46/102

47 INSTALAÇÃO DO ENSAIO E INSTRUMENTAÇÃO transdutor de deslocamentos TML SDP-200R célula de carga NOVATECH F203CF00K0 macaco hidráulico ENERPAC 20 TNF A célula de carga TML CLC-20A H B C 5 (6) 11 (12) actuador DARTEC M1000/A D (E) F (G) extensómetro TML FLK-6-11 célula de carga NOVATECH F202CF00K0 célula de carga NOVATECH F204DF00K0 47/102

48 EXECUÇÃO DOS MODELOS MONTAGEM DAS ARMADURAS E DAS COFRAGENS 48/102

49 EXECUÇÃO DOS MODELOS BETONAGEM DAS SAPATAS E DOS PILARES 49/102

50 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Execução dos furos na sapata 50/102

51 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Limpeza dos furos da sapata 51/102

52 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Aplicação do HILTI HIT HY /102

53 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Ancoragem da armadura longitudinal do reforço 53/102

54 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Montagem das cintas do reforço 54/102

55 EXECUÇÃO DOS MODELOS REFORÇO DO MODELO M1G0 Betonagem do reforço com SikaGrout 55/102

56 ENSAIOS TESTE modelo encamisado (M1G0) 56/102

57 ENSAIOS TESTE modelo encamisado (M1G0) 57/102

58 ENSAIOS TESTE modelo encamisado (M1G0) 58/102

59 ENSAIOS TESTE modelo encamisado (M1G0) 59/102

60 ALTERAÇÕES AO PROJECTO INICIAL 1) Encamisamento de betão armado 2) Realização do reforço somente até à base das chapas do sistema de aplicação da força horizontal 3) Anulação das folgas das rótulas 60/102

61 ALTERAÇÕES AO PROJECTO INICIAL 1) Encamisamento de betão armado 2) Realização do reforço somente até à base das chapas do sistema de aplicação da força horizontal 3) Anulação das folgas das rótulas 4) Automatização do controlo do sistema de aplicação do esforço axial 61/102

62 ALTERAÇÕES AO PROJECTO INICIAL 1) Encamisamento de betão armado 2) Realização do reforço somente até à base das chapas do sistema de aplicação da força horizontal 3) Anulação das folgas das rótulas 4) Automatização do controlo do sistema de aplicação do esforço axial 5) Realização de ensaios de arranque para estudar o escorregamento dos varões 62/102

63 4. COMPORTAMENTO DE PILARES ENCAMISADOS ENSAIOS LENTOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS MODELAÇÃO NUMÉRICA 63/102

64 ENSAIOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS FASE II do ESTUDO EXPERIMENTAL Grupo Designação Descrição 0 M1G0 pilar encamisado. (ensaios teste) M2G0 pilar reforçado em apenas duas faces. 1 (ensaios monotónicos) M1G1 M2G1 M3G1 M4G1 M5G1 M6G1 pilar não reforçado. pilar com o reforço não aderente. modelo monolítico (pilar e reforço betonados simultaneamente). pilar reforçado sem tratamento da interface. pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia. pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia e com conectores aplicados. M1G2 pilar não reforçado. M2G2 pilar com o reforço não aderente. 2 (ensaios cíclicos) M3G2 M4G2 modelo monolítico (pilar e reforço betonados simultaneamente). pilar reforçado sem tratamento da interface. M5G2 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia. M6G2 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia e com conectores aplicados. 3 M1G3 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia. (modelos précarregados) M2G3 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia. 64/102

65 ENSAIOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS 65/102

66 ENSAIOS MONOTÓNICOS PADRÃO DE FISSURAÇÃO MODELO SEM TRATAMENTO MODELO NÃO ADERENTE 66/102

67 ENSAIOS MONOTÓNICOS CARGA DE CEDÊNCIA Modelo M3G1 (M.E.D.MON) as1r as2r as1 as b+2e As1r As2r = + - b As1 As2 b Carga Horizontal (kn) εcr x εs1r h+2e εs2r εc x-e εs1 h εs2 + - εc x-e h Fs1r Fcr Fs2r Fc Fs1 Fs2 Fcv Extensão (microns) Extensómetro 9 Extensómetro 10 Média Extensómetros 9 e 10 z(fcr) + - z(fc) z(fcv) 67/102

68 ENSAIOS MONOTÓNICOS CARGA DE CEDÊNCIA Modelo Experimental Analítico erro N y [kn] F y [kn] F y,na [kn] F y,mon [kn] erro na [%] erro mon [%] M1G1 168,9 29,9-31,4 - +4,8 M2G1 172,5 57,5 50,2 67,6-14,5 +14,9 M3G1 173,2 66,8 50,9 63,5-23,8-5,2 M4G1 170,8 66,2 50,5 67,9-31,1 +2,5 M5G1 170,9 64,5 50,6 68,1-27,5 +5,3 M6G1 171,6 66,7 50,6 68,1-31,8 +2,1 M1G3 170,5 61,1 49,8 65,5 (a) -22,7 +6,7 68/102

69 ENSAIOS MONOTÓNICOS CARGA MÁXIMA Modelo Força Horiz ontal (kn) Experimental Analítico erro 80 N max [kn] 70 F max [kn] F max,na [kn] F max,mon [kn] erro na [%] erro mon [%] 60 M1G1 175,7 33,3-33,0 - -0,9 50 M2G1 173,5 71,5 64,8 82,0-10,3 +12,8 40 M3G1 173,2 73,5 63,7 74,9-15,4 +1,9 30 M4G1 177,6 77,5 65,5 83,1-18,3 +6,7 20 M5G1 175,6 96,9 65,5 83,0-47,9-16,7 10 M6G1 174,7 83,8 65,4 82,9-28,1-1,1 0 M1G3 175,6 80,7 64,6 82,0-24,9 +1, D eslocamento (mm) M1G1 M2G1 M6G1 69/102

70 ENSAIOS MONOTÓNICOS ANÁLISE DAS EXTENSÕES NO PILAR E NO REFORÇO Extensões (x10-6 6) Extensões (x10-6 6) Localiz ação das Armaduras (cm) Localização das Armaduras (cm) reforço (an) pilar (an) reforço (exp) pilar (exp) reforço (an) pilar (an) reforço (exp) pilar (exp) 70/102

71 ENSAIOS MONOTÓNICOS OUTROS PARÂMETROS ANALISADOS - Rigidez inicial e rigidez secante - Controlo do esforço axial - Determinação dos contributos para os esforços resistentes 71/102

72 ENSAIOS MONOTÓNICOS SÍNTESE DAS CONCLUSÕES 1) Todos os modelos apresentaram um comportamento monolítico independentemente do tipo de tratamento da interface, à excepção do modelo M2. 2) Mesmo o modelo M2 apresentou um comportamento intermédio, entre o modelo teórico admitindo o reforço não aderente e o modelo teórico monolítico. 3) O facto da operação de reforço ser realizada antes ou depois de aplicado o esforço axial não teve influência significativa. 4) A resistência dos modelos reforçados foi consideravelmente superior à do pilar original e ligeiramente superior à do modelo monolítico. 5) A rigidez dos modelos reforçados foi consideravelmente superior à do pilar original. 6) A extensão nas cintas do pilar original foi significativamente superior no modelo não reforçado do que nos modelos reforçados, apesar da força horizontal aplicada no primeiro caso ter sido inferior a metade do valor correspondente nos outros casos. 72/102

73 ENSAIOS CÍCLICOS 73/102

74 ENSAIOS CÍCLICOS HISTOGRAMA DOS ENSAIOS Modelo M2G2 (C.E.D.NA) ) de sloca m e nto (m m ) te m po (s) hist (ex p) hist (teor) 74/102

75 ENSAIOS CÍCLICOS DIAGRAMAS HISTERÉTICOS Força Horizonta l (kn) De sloca m e nto (m m ) M 2G2 (C.E.D.NA) 75/102

76 ENSAIOS CÍCLICOS PARÂMETROS ANALISADOS 1) Padrão de fissuração 2) Carga de cedência 3) Carga máxima 4) Carga de rotura 5) Ductilidade 6) Dissipação de energia 7) Avaliação de danos 8) Controlo do esforço axial 9) Verificação da extensão nas cintas 76/102

77 ENSAIOS CÍCLICOS SÍNTESE DAS CONCLUSÕES 1) Todos os modelos apresentaram um comportamento monolítico independentemente do tipo de tratamento da interface, à excepção do modelo M2. 2) Os valores da carga máxima obtidos com os ensaios cíclicos foram praticamente coincidentes com os valores obtidos com os ensaios monotónicos. 3) A resistência dos modelos reforçados foi bastante superior à do pilar original e ligeiramente superior à do modelo monolítico. 4) A ductilidade dos modelos reforçados foi superior à do pilar original. 5) Para ciclos de igual amplitude constatou-se uma diminuição de energia dissipada. 6) A energia dissipada versus a amplitude dos ciclos e a energia dissipada normalizada relativas ao modelo não reforçado foram inferiores às correspondentes aos modelos reforçados. 77/102

78 ENSAIOS CÍCLICOS SÍNTESE DAS CONCLUSÕES 7) Constatou-se em todos os modelos uma degradação da rigidez secante (índice de danos) de ciclo para ciclo. 8) No modelo não reforçado o valor da extensão nas cintas foi superior ao valor da extensão nas cintas do pilar original dos restantes modelos. 78/102

79 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELOS ADOPTADOS DO ESTUDO EXPERIMENTAL Experimental 30/100-JA Modelos Numérico cubo B30 provete de aço provete A /50-JA 50/50-JA M1G1 M6G1 M2G1 pull-off 50/50-JA slant shear 50/50-JA NR R_MON, R_ST e R_JA R_NA - R_ST_H Descrição ensaio dos cubos utilizados para caracterizar o betão original dos provetes 30/100 da Fase 1 Grupo 3. ensaio dos provetes utilizados para caracterizar o aço dos varões das armaduras dos modelos da Fase 2. ensaio pull-off realizado na Fase 1 Grupo 1 para determinar a resistência à tracção da interface preparada com jacto de areia. ensaio slant shear realizado na Fase 1 Grupo 1 para determinar a resistência ao corte da interface preparada com jacto de areia. ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, do pilar não reforçado. ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, de um pilar com o reforço aderente. ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, do pilar com o reforço não aderente. ensaio lento monotónico de pilares curtos reforçados por encamisamento de betão armado sem tratamento da interface. 79/102

80 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DOS ENSAIOS PULL-OFF LOAD CASE = 1 Loadcase 1 Inc. 1 RESULTS FILE = 1 STRESS CONTOURS OF SY Max E+06 at Node 1426 Min E+06 at Node 1105 LOAD CASE = 21 Loadcase 1 Inc. 21 RESULTS FILE = 1 STRESS CONTOURS OF SY e e e e e e e e e+006 Max E+0 7 at Node Min E+07 at Node /102

81 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DOS ENSAIOS PULL-OFF 3500 pull-off 50/50-90-JA LOAD CASE = 21 Loadcase 1 Inc. 21 RESULTS FILE = 1 STRESS CONTOURS OF SY Força (N) ,0E+00 5,0E-06 1,0E-05 1,5E-05 2,0E-05 2,5E-05 Deslocamento (m ) e e e e e e e e e+006 Max E+0 7 at Node Min E+07 at Node 2975 pull-off 50/50-90-JA 81/102

82 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DOS ENSAIOS SLANT SHEAR LOAD CASE = 10 Loadcase 1 RESULTS FILE = 0 DISPLACEMENT CONTOURS OF DY LOAD CASE = 1500 Loadcase 1 RESULTS FILE = 0 DISPLACEMENT CONTOURS OF DY e e e e Max E-03 at Node 163 Min E+00 at Node e e e Max E-03 at Node 163 Min E+00 at Node /102

83 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DOS ENSAIOS SLANT SHEAR SS-50/50-90-JA_V5_3 LOAD CASE = 1500 Loadcase 1 RESULTS FILE = 0 DISPLACEMENT CONTOURS OF DY Força (kn) ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 Deslocamento (mm ) e e e Max E-03 at Node 163 Min E+00 at Node 404 SS-50/50-90-JA_V5_3 83/102

84 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO PILAR NÃO REFORÇADO Força (kn) Deslocam ento (mm ) M1G1 modelo NR 8_mv_1 modelo NR 9_mv_6 84/102

85 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO PILAR NÃO REFORÇADO Força (kn) Deslocamento (mm) modelo NR 9_mv_6 modelo NR 10_mv_1 modelo NR 13_mv_1 85/102

86 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO MONOLÍTICO Força Horizontal (kn) Deslocamento (mm ) M6G1 modelo R MON_mv_1 86/102

87 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO COM A INTERFACE TRATADA COM JACTO DE AREIA Força Horizontal (kn) Deslocamento (mm) modelo R MON_mv_1 modelo R JA_mv_1 87/102

88 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO SEM TRATAMENTO DA INTERFACE Força Horizontal (kn) Deslocam ento (mm) modelo R MON_mv_1 modelo R ST_mv_3 88/102

89 MODELAÇÃO NUMÉRICA MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO COM O REFORÇO NÃO ADERENTE Força Horizontal (kn) Deslocamento (mm) modelo R MON_mv_1 modelo R NA_mv_2 M6G1 M2G1 89/102

90 MODELAÇÃO NUMÉRICA SIMULAÇÃO DE NOVAS SITUAÇÕES LOAD CASE = 5000 Increment 5000 RESULTS FILE = 0 STRESS CONTOURS OF SY e e e e e e e e e e e e e e e+007 Max E+08 at Node 570 Min E+09 at Node 21 90/102

91 MODELAÇÃO NUMÉRICA SIMULAÇÃO DE NOVAS SITUAÇÕES LOAD CASE = 5000 Increment 5000 RESULTS FILE = 0 STRESS CONTOURS OF SY e e e e e e e e e e e e e e e+007 Max E+08 at Node 570 Min E+09 at Node 21 91/102

92 5. DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DE PILARES POR ENCAMISAMENTO DE BETÃO ARMADO 92/102

93 AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE RESISTENTE DO PILAR ORIGINAL as1 as2 As1 As2 b h x εs2 εc εs1 Fc Fs1 Fs2 z(fc) 93/102

94 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE RESISTENTE DO PILAR REFORÇADO as1r as2r as1 as2 As1r As2r = + - b+2e b As1 As2 b h+2e h h εcr x εs1r εs2r εc x-e εs1 εs2 + - εc x-e Fs1r Fcr Fs2r Fc Fs1 Fs2 Fcv z(fcr) + - z(fc) z(fcv) 94/102

95 DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DO PILAR POR ENCAMISAMENTO DE BETÃO ARMADO Considere-se que houve um erro de execução e só parte das armaduras definidas no projecto foram colocadas: Dados: Betão: C 20/25 Aço: S 400 Armadura longitudinal: 8φ20 Armadura transversal: φ6//0,24 95/102

96 SOLUÇÃO ADOPTADA 1φ20 φ 6 // 0,24 m 7φ20 7φ20 1φ20 96/102

97 Combinações de acções dimensionantes: N sd = 349,7 M sd = 437, 1kN knm N M sd sd = 251,0kN = 414,2kNm 97/102

98 ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR PROJECTADO N Rd = 349,7kN M Rd = 477,9 knm > 437,1 knm = M Sd Nsd = 251,0kN M sd = 454,7kNm > 414,2kNm = M Sd =,2,4 98/102

99 ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR EXECUTADO N Rd = 349,7kN M Rd = 257,3 knm < 437,1 knm = M Sd Nsd = 251,0kN M sd = 234,1kNm < 414,2kNm = M Sd =,2,4 Obviamente é necessário reforçar o pilar. 99/102

100 ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR REFORÇADO - Adoptou-se para espessura do reforço, e = 0,07 m. - Atendendo a que a espessura é reduzida, optou-se por uma argamassa comercial pré-preparada com um valor característico, de resistência à compressão aos 28 dias relativo a provetes cúbicos, de 60MPa, do qual resulta um valor de dimensionamento, fcd = 33,3MPa. - Adoptou-se para armadura longitudinal de reforço 4φ20/face, ou seja, a armadura que não foi colocada. 100/102

101 ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR REFORÇADO 101/102

102 ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR REFORÇADO N M N M Rd Rd sd sd = 349,7kN = 633,0kNm > 437,1kNm = 251,0kN = 601,5kNm > 414,2kNm = = M M Sd,2 Sd,4 Verificando a segurança. 102/102