Punçoamento de Lajes Fungiformes em Betão de Elevada Resistência Micael M. G. Inácio Relatório 1 FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas () Julho de 214
Índice de Matérias 1 Introdução... 1 2 Estudo Experimental... 2 2.1 Descrição dos Modelos... 2 2.2 Condições de Fronteira e Carregamento... 4 2.3 Materiais... 6 2.4 Instrumentação dos Ensaios... 7 3 Resultados Experimentais... 8 3.1 Deslocamentos Verticais... 8 3.2 Extensões nas Armaduras Longitudinais... 12 3.3 Capacidade de Carga e Modo de Rotura... 16 4 Conclusões... 19 5 Agradecimentos... 2 6 Bibliografia... 2 Índice de Figuras Figura 1 Vista geral dos modelos ensaiados e sistema de ensaio.... 2 Figura 2 Vista geral do modelo MI1 antes da betonagem.... 3 Figura 3 Betonagem do modelo MI1.... 3 Figura 4 Modelo MI1 após betonagem.... 4 Figura 5 Vista geral do modelo e sistema de ensaio.... 5 Figura 6 Vista de perfil RHS apoiado em duas chapas metálicas assentes sobre gesso.... 5 Figura 7 Macaco hidráulico e placa de aço que simula pilar centrado.... 5 Figura 8 Posicionamento dos defletómetros e dos pontos de aplicação de carga.... 7 Figura 9 Posicionamento dos extensómetros da armadura superior.... 8 Figura 1 Gráfico carga-deformação do modelo MI1.... 9 Figura 11 Gráfico carga-deformação do modelo MI2.... 9 Figura 12 Gráfico carga-deformação do modelo MI3.... 1 Figura 13 Gráfico carga-deformação do modelo MI4.... 1 Figura 14 Gráfico carga-deformação do modelo MI5.... 1 Figura 15 Gráfico carga-deformação do modelo MI6.... 1 - i -
Figura 16 Gráfico carga-deformação do modelo MI7.... 11 Figura 17 Gráfico carga-deformação do modelo MI8.... 11 Figura 18 Gráfico carga-deformação do modelo MI9.... 11 Figura 19 Gráfico carga-deformação do modelo MI1.... 12 Figura 2 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI1.... 13 Figura 21 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI2.... 13 Figura 22 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI3.... 14 Figura 23 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI4.... 14 Figura 24 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI5.... 14 Figura 25 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI6.... 15 Figura 26 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI7.... 15 Figura 27 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI8.... 15 Figura 28 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI9.... 16 Figura 29 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI1.... 16 Figura 3 Cargas de rotura dos modelos de betão de elevada resistência.... 17 Figura 31 Cargas de rotura dos modelos com utilização localizada de betão de elevada resistência e dos modelos em betão de resistência normal.... 17 Figura 32 Vista superior dos modelos MI1, MI2, MI3, MI8, M9 e MI1, após ensaio.... 19 Figura 33 Vista em corte transversal de alguns modelos após ensaio.... 19 Índice de Quadros Quadro 1 Principais características dos modelos ensaiados.... 2 Quadro 2 Composição dos betões utilizados (kg/m 3 )... 6 Quadro 3 - Propriedades dos materiais usados no fabrico dos modelos.... 6 - ii -
1 Introdução A tecnologia da produção do betão tem evoluído continuamente nas últimas décadas. A utilização de betão de elevada resistência em diferentes aplicações estruturais como pontes, edifícios e estruturas offshore cresceu significativamente. Apesar da crescente utilização do betão de elevada resistência, a informação disponível sobre a sua performance estrutural é ainda reduzida, em particular para betões com resistência à compressão superior a 9 MPa. As estruturas em laje fungiforme são correntemente utilizadas em edifícios para os mais variados fins. O uso deste tipo de estruturas permite, de facto, grande versatilidade no que diz respeito à divisão dos espaços e maior facilidade na execução das instalações técnicas. Além disso, esta técnica apresenta ainda as vantagens da simplicidade, economia e rapidez de execução. O comportamento estrutural das lajes fungiformes é bastante complexo, particularmente nas zonas de ligação pilar-laje, devido à concentração de esforços de flexão e corte. A resistência ao punçoamento é na maioria das vezes o fator preponderante no dimensionamento da espessura deste tipo de lajes, optando-se por vezes pela utilização de capitéis. Há alguns estudos sobre o comportamento ao punçoamento de lajes fungiformes em betão de elevada resistência mas na maioria deles foi usado betão com resistência à compressão abaixo de 9 MPa [1-12]. Nesses trabalhos apenas 9 modelos apresentaram resistência à compressão superior a 9 MPa e apenas 5 deles foram em betão com resistência à compressão superior a MPa. As principais conclusões foram que a capacidade resistente ao punçoamento aumenta com o incremento da resistência à compressão do betão. Também a rigidez dos modelos em betão de elevada resistência foi superior aos modelos em betão convencional [13]. As roturas dos modelos em betão de elevada resistência foram em geral mais frágeis do que as dos modelos em betão de resistência normal. O presente relatório apresenta o trabalho realizado com vista ao estudo do comportamento ao punçoamento de lajes fungiformes em betão de elevada resistência. Sendo o betão de elevada resistência um material mais dispendioso, pretende-se também estudar o seu uso racional e localizado nas estruturas em laje fungiforme, de forma a usufruir das suas características mecânicas elevadas para melhorar o comportamento estrutural da ligação pilar-laje. Foram ensaiados alguns modelos fabricados integralmente em betão de elevada resistência, modelos em que foi utilizado betão de elevada resistência localmente e modelos de referência, fabricados integralmente em betão de elevada resistência. - 1 -
2 Estudo Experimental O programa experimental consistiu no ensaio de 1 modelos de laje fungiforme, sendo 3 deles construídos integralmente em betão de elevada resistência, 5 com a utilização localizada de betão de elevadas resistência e o restante volume em betão de resistência normal e ainda 2 modelos totalmente em betão normal que servem como modelos de comparação. 2.1 Descrição dos Modelos Os modelos utilizados são painéis quadrados de laje de betão armado com 165 mm de lado e 125 mm de espessura, ilustrados na Figura 1. As principais características dos modelos e a designação que lhes foi atribuída são apresentadas no Quadro 1. TOP VIEW 165 Load Cell Steel Beam RHS SECTION A-A' Anchorage Steel Plate A 165 Zero moment's line 293 293 A' 125 Steel Plate Strong Floor Hydraulic Jack Prestress Strand 293 293 [mm] Anchorage Steel plate Figura 1 Vista geral dos modelos ensaiados e sistema de ensaio. Quadro 1 Principais características dos modelos ensaiados. Modelo d (mm) Armadura Longitudinal % de BER (%) Inferior Superior utilizado MI1 14.2 8 varões 8//mm 21 varões 1//8mm.94 MI2 11.6 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.24 MI3 11.7 8 varões 8//mm 21 varões 12//75mm 1.48 MI4.6 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25 11 MI5.2 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25 MI6.5 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25 11 MI7. 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.26 4 MI8.8 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25 4 MI9.9 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25 11 MI1.7 8 varões 8//mm 17 varões 12//9mm 1.25-2 -
FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas Os modelos MI1, MI2 e MI3 foram fabricados com diferentes quantidades de armadura longitudinal e totalmente em betão de elevada resistência. Nos restantes modelos manteve-se a mesma quantidade de armadura longitudinal e foram usadas diferentes quantidades de betão de elevada resistência. A Figura 2, Figura 3 e Figura 4 mostram a várias fases do processo de fabrico do modelo MI1, desde a vista geral do molde e das armaduras até à betonagem concluída. Figura 2 Vista geral do modelo MI1 antes da betonagem. Figura 3 Betonagem do modelo MI1. - 3 -
FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas Figura 4 Modelo MI1 após betonagem. 2.2 Condições de Fronteira e Carregamento O sistema de ensaio utilizado é apresentado na Figura 1 e é constituído por quatro perfis metálicos RHS 15x15x1 mm 3, sob os quais são colocadas oito placas de aço com dimensões de xx2 mm 3, que apoiam na face superior do modelo. Através de quatro cordões de aço de alta resistência com diâmetro de,6, ancorados por cabeças de ancoragem sobre os perfis metálicos e à laje de reação do laboratório, são garantidas as condições de fronteira do modelo. O sistema de carga é constituído por um macaco hidráulico que aplica a força numa placa de aço com dimensões de,2x,2 m 2, quee simula um pilar no centro do modelo. A espessura da placaa que simula o pilar tem 5 cm de espessura, possuindo assim rigidez suficiente para manter a superfície de contacto plana ao longo do ensaio. A Figura 5 apresenta a vista de cima do sistema de ensaio e do modeloo MI2. As placas de aço que servem de apoio dos perfis metálicos no modelo, m foramm niveladas sobre uma camada de gesso (Figura 6), para tentar evitar que exista grande disparidade entre o valor das forças transmitidas por cada chapa. O sistema de carga é constituído por um macaco hidráulico (ENERPAC RRHH 6) (Erro! A origem da referência não foi encontrada.), que aplica a força numa placa de aço com dimensões de.2x.2 m 2, que simula um pilar no centro do modelo. A espessura da placa que simula o pilar é de 5 cm, possuindo assim rigidez suficiente para manter m a superfície de contacto planaa ao longo do ensaio. - 4 -
FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas Figuraa 5 Vista geral do modeloo e sistema de ensaio. Figura 6 Vista de perfil RHS apoiado em duas chapas metálicas assentes sobre gesso. Figura 7 Macaco hidráulico e placa de aço que simulaa pilar centrado. - 5 -
2.3 Materiais Para a produção do betão de elevada resistência foi usado cimento Portland CEM I 52.5 R enquanto para o betão normal foi usado cimento Portland CEM II/B-L 32.5 N. Foram usados agregados grossos e médios de basalto e areias fina e média na produção do betão de elevada resistência. O betão normal foi produzido através de agregados de calcário. A composição dos betões usados na produção dos modelos experimentais é apresentada no Quadro 3. Modelos Quadro 2 Composição dos betões utilizados (kg/m 3 ) MI1 a MI4 e MI6 a MI9 MI4 MI5 a MI7 MI8 a MI1 Cimento 45 28 32 Sílica de fumo 5 - - - Agregado grosso (1/16) 138 - - - Agregado médio (8/12.5) 913 871 88 96 Areia média (2/4) 618 655 597 626 Areia fina (/2) 162 117 311 285 Superplastificante 8.4 - - - Água 134.5 28.2 28.2 184.3 Quadro 3 - Propriedades dos materiais usados no fabrico dos modelos. Modelo Betão Armadura Superior Armadura Inferior f c (MPa f ct,sp (MPa) E c (MPa) f y (MPa) f t (MPa) f y (MPa) f t (MPa) MI1 125.6 7.7 54.4 493.5 643.9 549.7 697.3 MI2 13.1 8.4 55.5 523.4 671.4 549.7 697.3 MI3 129.6 8.3 54.4 523.4 671.4 549.7 697.3 MI4 118.5/58.* 8./4.* 53.3/42.2* 523.4 671.4 549.7 697.3 MI5 23. 2.5 32.7 523.4 671.4 549.7 697.3 MI6 125.3/23.5* 7.3/2.6* 53.4/28.8* 523.4 671.4 549.7 697.3 MI7 127.3/27.7* 7.2/2.6* 52.6/35.3* 523.4 671.4 549.7 697.3 MI8 125.2/38.9* 7.5/3.1* 53.9/35.8* 523.4 671.4 549.7 697.3 MI9 123.8/39.1* 7.9/2.8* 52.5/37.2* 532.3 642.6 549.7 697.3 MI1 35.9 2.6 32.8 532.3 642.6 549.7 697.3 * Valor correspondente ao betão de resistência normal. - 6 -
A resistência à compressão em cilindros com 15x mm 2 (f c ) e a resistência à tração determinada através de ensaios de compressão diametral em provetes cilíndricos com 15x mm 2 foram determinadas de acordo com a EN 1239-3 [14] e EN 1239-6 [15] e são apresentados no Quadro 3, em conjunto com o módulo de elasticidade do betão, as tensões de cedência (f y ) e rotura (f t ) do aço das armaduras longitudinais. 2.4 Instrumentação dos Ensaios Na elaboração de ensaios experimentais é necessário definir quais os parâmetros que interessa monitorizar para posterior análise do comportamento dos modelos ensaiados. Quanto mais completa e detalhada for a monotorização dos modelos ensaiados mais assertivas serão as análises de resultados e compreensão do comportamento observado. A carga vertical aplicada foi monitorizada através de quatro células de carga, uma por cada viga metálica. Para a medição dos deslocamentos verticais da laje, instalaram-se onze defletómetros elétricos da TML com mm de curso, cujo posicionamento é apresentado na Figura 8. Os defletómetros foram fixos a uma viga metálica colocada sobre o modelo ensaiado através de bases magnéticas. Nos pontos de medição de deslocamentos foram coladas placas de acrílico de forma que a rugosidade do betão da face superior da laje não influenciasse a precisão dos deslocamentos medidos. 165 Line of zero moments D11 Loading plates 43 262 262 43 131 131 D1 D2 D3 D4 D1 D5 D6 D7 D9 262 165 D8 43 131 131 131 131 43 [mm] Figura 8 Posicionamento dos defletómetros e dos pontos de aplicação de carga. Para quantificar as extensões da armadura longitudinal superior, foram instrumentados quatro varões orientados na direção da maior altura útil, cada um com dois extensómetros elétricos da - 7 -
TML do tipo FLA-5-11-5L, colocados em posição diametralmente oposta e a meio vão do varão. O posicionamento dos varões instrumentados está esquematizado na Figura 9. Modelos MI1 e MI3 Restantes modelos 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Figura 9 Posicionamento dos extensómetros da armadura superior. 3 Resultados Experimentais 3.1 Deslocamentos Verticais Durante os ensaios foram registados os deslocamentos verticais em 11 pontos da face tracionada, de acordo com o esquematizado na Figura 8. As Figuras 1 a 19 mostram a evolução dos deslocamentos ao longo do carregamento vertical, calculados em relação ao defletómetro central (D1) e usando a média dos deslocamentos medidos em pontos opostos. A força inicial corresponde ao peso próprio do modelo e do sistema de ensaio. Os defletómetros D2 a D7 correspondem à direção em que a armadura superior tem maior altura útil. Em todos os modelos é evidente o efeito da variação da altura útil observando-se maior deformação da laje na direção da armadura superior com menor altura útil. Nos modelos fabricados integralmente em betão de elevada resistência (MI1, MI2 e MI3) observa-se a perda de rigidez correspondente à formação de fendas de flexão na face superior da laje, para cargas verticais aplicadas entre os 13 e 18 kn. Quanto aos modelos fabricados integralmente em betão de resistência normal (MI5 e MI1) e aos modelos com utilização parcial de betão de elevada resistência, verifica-se o decréscimo da rigidez para uma carga vertical entre os 5 e kn. Comparando os modelos em betão de elevada resistência, em que se variou a percentagem de armadura longitudinal entre.94 e 1.48, verifica-se que o incremento da percentagem de armadura longitudinal superior levou à redução da deformação dos modelos na rotura, levando também a um ligeiro incremento na rigidez. Também nos modelos com utilização localizada de - 8 -
betão de elevada resistência se verificou o ligeiro aumento da rigidez dos modelos, essencialmente no troço da curva após fendilhação por flexão. MI1 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 1 Gráfico carga-deformação do modelo MI1. MI2 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 11 Gráfico carga-deformação do modelo MI2. D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 MI3 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) - 9 -
Figura 12 Gráfico carga-deformação do modelo MI3. MI4 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 13 Gráfico carga-deformação do modelo MI4. MI5 F (kn) D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 14 Gráfico carga-deformação do modelo MI5. MI6 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 -D7 D8 -D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 15 Gráfico carga-deformação do modelo MI6. - 1 -
MI7 D3 - D6 D4 - D5 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 16 Gráfico carga-deformação do modelo MI7. MI8 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 17 Gráfico carga-deformação do modelo MI8. MI9 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 18 Gráfico carga-deformação do modelo MI9. - 11 -
MI1 D4 - D5 D3 - D6 D9 - D1 D2 - D7 D8 - D11, 4, 8, 12, 16, Deslocamento (mm) Figura 19 Gráfico carga-deformação do modelo MI1. 3.2 Extensões nas Armaduras Longitudinais As Figura 2 a Figura 29 apresentam a evolução das extensões em alguns varões da armadura longitudinal da face tracionada. A localização dos varões instrumentados com extensómetros está representada na Figura 9. As extensões apresentadas nos gráficos força-extensão foram calculadas como o valor médio das extensões medidas pelo par de extensómetros colado em cada ponto. De acordo com as características do aço da armadura longitudinal superior dos modelos apresentadas no Quadro 3 e considerando o módulo de elasticidade do aço igual a GPa, a extensão de cedência (ε y ) é de 2.46 no modelo MI1, 2.62 nos modelos MI2 a MI8 e 2.66 nos modelos MI9 e MI1. No modelo MI o par de extensómetros Ext. 1 Ext. 2 ficou danificado quando a carga vertical aplicada atingiu cerca de 35 kn. Além disso, foram danificados alguns extensómetros durante a fase de produção ou montagem do sistema de ensaio, pelo que em alguns modelos não se apresentam esses dados. Nos modelos fabricados inteiramente em betão de elevada resistência, observa-se um aumento repentino das extensões na armadura para uma carga vertical correspondente aproximadamente ao início da fendilhação por flexão. Este comportamento está relacionado com a transferência de tensões entre o betão tracionado e os varões da armadura superior que ocorre no momento da formação da fendilhação. As elevadas tensões de tração instaladas no betão de elevada resistência no momento da abertura de fendas de flexão provocam o alongamento instantâneo dos varões. - 12 -
Considerando os valores apresentados para a extensão de cedência, nos modelos MI1 e MI2 três dos quatros varões instrumentados entraram em cedência enquanto no modelo MI3apenas dois varões instrumentados mostraram atingiram a tensão de cedência do aço. Nos restantes modelos apenas se verificou a cedência de 1 varão instrumentado no modelo MI4 e 2 varões instrumentados no modelo MI8, ambos os modelos com uso localizado de betão de elevada resistência. MI1 Ext.7 - Ext.8 Ext.5 - Ext.6 Ext.3 - Ext.4 Ext.1 - Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 2 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI1. MI2 Ext.7 - Ext.8 Ext.5 - Ext.6 Ext.3 - Ext.4 Ext.1 - Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 21 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI2. - 13 -
Ext.7 - Ext.8 Ext.5 - Ext.6 MI3 Ext.3 - Ext.4 Ext.1 - Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 22 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI3. MI4 Ext.5 - Ext.6 Ext.3 - Ext.4 Ext.7 - Ext.8 Ext.1 - Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 23 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI4. MI5 Ext.7 - Ext.8 Ext.5 - Ext.6 Ext.4 6 Extensão (x1 6 ) Figura 24 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI5. - 14 -
MI6 Ext.7 - Ext.8 Ext.4 Ext.5 - Ext.6 Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 25 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI6. Ext.3 MI7 Ext.7 - Ext.8 Ext.5 Ext.2 6 Extensão (x1 6 ) Figura 26 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI7. Ext.5 - Ext.6 Ext.7 - Ext.8 MI8 Ext.1 - Ext.2 Ext.3 - Ext.4 6 Extensão (x1 6 ) Figura 27 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI8. - 15 -
Ext.7 - Ext.8 MI9 Ext.5 - Ext.6 Ext.1 - Ext.2 Ext.3 - Ext.4 6 Extensão (x1 6 ) Figura 28 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI9. MI1 Ext.1 Ext.5 - Ext.6 Ext.7 - Ext.8 Ext.3 - Ext.4 6 Extensão (x1 6 ) Figura 29 Extensões na armadura longitudinal superior do modelo MI1. 3.3 Capacidade de Carga e Modo de Rotura Em todos os modelos foi observada rotura por punçoamento. A Figura 3 mostra a comparação das cargas de rotura obtidas nos modelos produzidos integralmente em betão de elevada resistência. O parâmetro que variou entre os modelos apresentados na Figura 3 foi a percentagem de armadura longitudinal. A Figura 31 faz a comparação da capacidade de carga dos modelos produzidos com utilização localizada de betão de elevada resistência, com os respetivos modelos de referência, produzidos integralmente em betão de elevada resistência e em betão de resistência normal. Todos os modelos apresentados na Figura 31 tem a mesma percentagem de armadura longitudinal superior. Comparando os modelos betonados completamente em betão de elevada resistência verifica-se que o incremento da quantidade de armadura longitudinal superior de.94% para 1.48 % levou ao aumento da capacidade de carga em 13%. O modelo MI2, fabricado totalmente em betão - 16 -
com resistência média à compressão de 13.1 MPa, registou uma carga de rotura 42% e 44% superior à dos modelos MI5 e MI1, com similar percentagem de armadura longitudinal, mas produzidas com betão com resistência média à compressão de 23% e 35.9%, respetivamente. 416 439 472 V Exp (kn) f c =125.6 MPa ρ=.94% f c =13.1 MPa ρ=1.24% f c =129.6 MPa ρ=1.48% MI1 MI2 MI3 Figura 3 Cargas de rotura dos modelos de betão de elevada resistência. V Exp (kn) 439 417 428 394 396 f c =13.1 MPa % BER f c =58,/118.5 MPa 11% BER 34 f c =23, MPa 345 f c =23,5/125,3 MPa 11% BER f c =27,7/127,3 MPa 4% BER f c =38,8/125,2 MPa 4% BER f c =39,1/123,8 MPa 11% BER MI2 MI4 MI5 MI6 MI7 MI8 MI9 MI1 31 f c =35,9 MPa Figura 31 Cargas de rotura dos modelos com utilização localizada de betão de elevada resistência e dos modelos em betão de resistência normal. Os ensaios experimentais dos modelos produzidos com utilização parcial e localizada de betão de elevada resistência mostraram que o uso racional deste material com características mecânicas superiores consegue melhorar substancialmente o comportamento estrutural da - 17 -
FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas ligação pilar-laje. De facto, a capacidade resistente do modelo MI8, em que apenas foi usado um volume de betão de elevada resistência r correspondente a 4% do volume v total de betão usado no fabrico do modelo, foi cerca de 38% superior ao valor da carga de rotura do modelo de referência respetivo, MI1,, betonado integralmente com betão b de resistência normal (35.9 MPa). Por sua vez, a capacidade de carga do modelo similar ao MI8 mas produzido apenas com betão de elevada resistência (MI2) foi semelhante à doo modelo MI8, com um ligeiro l decréscimo de 3% %. A Figura 32 mostra o padrão de fendilhação após rotura de alguns a modelos. O padrão de fendilhação observado foi similar em todos os modelos. No entanto, nos modelos totalmente em betão de elevadaa resistência foi observado um maior número dee fendas e verificou-se maior fragmentação e destacamento do betão na a face tracionada, o que indica um comportamentoo mais frágil. Na Figura 33 é apresentada a vista em corte transversal de alguns a após ensaio. MI1 MI2 MI3 MI1 MI8-18 -
FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas MI9 MI1 Figura 32 Vista superior dos modelos MI1, MI2, MI3, MI8, M9 M e MI1, após ensaio. MI1 MI2 MI3 4 Conclusões MI1 Figura 33 Vista em corte transversal de alguns modelos após ensaio. O presente relatório descreve os ensaios experimentais que visaramm o estudo do comportamento ao punçoamento de lajes fungiformes em betão de elevada resistência. Foram ensaiados 3 modelos produzidos totalmente com betão de elevada resistência em que se variou a percentagem de armadura longitudinal. Para investigar a utilizaçãoo racional dee betão de elevada resistência para o melhoramento do comportamento ao punçoamento da ligação pilar-laje foram produzidos e ensaiados modelos de lajee fungiforme com utilização localizada de betão de elevada resistência na proporção de 4 e 111 % do volume total de betão utilizado. Os resultados experimentais mostraram que a resistência à compressão do betão utilizado tem influência direta na capacidade de carga ao punçoamento. O incremento da resistência do betão de 36 MPa para 13 MPa levou ao aumento da capacidade de carga em 42% %. Por outro lado l o aumento da quantidade de armadura longitudinal de.94% paraa 1.48% levou ao aumento da cargaa de rotura em 13%. - 19 -
Os ensaios experimentais dos modelos produzidos com utilização parcial e localizada de betão de elevada resistência mostraram que o uso racional deste material com características mecânicas superiores consegue melhorar substancialmente o comportamento estrutural da ligação pilar-laje. De facto, a utilização de betão de elevada resistência na proporção de 4% do volume total do modelo, levou ao incremento da resistência ao punçoamento em 38%, em relação ao modelo totalmente fabricado em betão de resistência normal. 5 Agradecimentos Este trabalho foi elaborado no âmbito do projeto FLAT - Comportamento de Lajes Fungiformes Sujeitas a Ações Cíclicas e Sísmicas (), com o apoio da Fundação para a Ciência e Tecnologia - Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior. Este projeto sobre o comportamento de lajes fungiformes sob a ação de cargas gravíticas e sísmicas deu já origem a várias publicações [16-4], servindo estas de meio de divulgação da investigação realizada. 6 Bibliografia [1] Gardner, N. J. Relationship of the Punching Shear Capacity of Reinforced Concrete Slabs with Concrete Strength. ACI Structural Journal, Vol. 87, No. 5, American Concrete Institute, Detroit, pp. 66-71, 199. [2] Marzouk, H.; Hussein, A. Experimental Investigation on the Behavior of High- Strength Concrete Slabs. ACI Structural Journal, Vol. 88, No. 6, pp. 71-713, 1991. [3] Tomaszewicz, A., Punching Shear Capacity of Reinforced Concrete Slabs, High- Strength Concrete SP2 - Plates and Shells. Report 2.3. Report No. STF7A9382, SINTEF, Trondheim, 36 pp, 1993. [4] Hallgren, M., Punching Shear Capacity of Reinforced High Strength Concrete Slabs. Doctoral Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 26 pp, 1996. [5] Ramdane, K.E., Punching Shear of High Performance Concrete Slabs. 4th International Symposium on Utilization of High-strength/High-performance Concrete, Paris, pp. 115-126, 1996. - 2 -
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