Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de ... JameProfessor Doutor Srgio Manuel Rodrigues Lopes Orientador ... Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de Beto Armado AGRADECIMENTOS

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  • Avaliao Terica do Comportamento Toro de

    Lajes de Beto Armado

    Dissertao apresentada para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil na

    Especialidade de Estruturas

    Autor

    James Silva Ramos

    Orientador

    Professor Doutor Srgio Manuel Rodrigues Lopes

    Orientador

    Professor Doutor Ricardo Nuno Francisco do Carmo

    Esta dissertao da exclusiva responsabilidade do seu

    autor, no tendo sofrido correces aps a defesa em

    provas pblicas. O Departamento de Engenharia Civil da

    FCTUC declina qualquer responsabilidade pelo uso da

    informao apresentada

    Coimbra, Julho 2013

  • Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de Beto Armado AGRADECIMENTOS

    James Silva Ramos i

    AGRADECIMENTOS

    Chegado o momento em que finalizo uma etapa importante da minha existncia, profunda a

    minha gratido por tudo e por todos que me proporcionaram esta oportunidade.

    Aos meus orientadores, Professor Doutor Srgio Lopes e Professor Doutor Ricardo do Carmo,

    os meus sinceros agradecimentos, pelo conhecimento e experincia transmitidos ao longo da

    orientao cientfica desta tese.

    Ao Professor Doutor Adelino Vasconcelos Lopes queria demonstrar a minha profunda e

    eterna gratido por tudo o que me ensinou, pela experincia transmitida e pelo auxlio sempre

    prestado perante as vrias dificuldades que enfrentei. Por todo o incentivo dado, pelo rigor

    imposto e pela filosofia de trabalho ensinada, estou ciente que continuarei a trilhar o

    compensatrio caminho da busca do conhecimento e da evoluo pessoal e profissional.

    Agradeo aos meus fiis Amigos e minha Namorada que sempre foram o meu porto seguro

    aquando das tempestades da vida. Aos meus colegas, que juntos carregmos o fardo do

    sacrifcio em troca do saber, um muito obrigado. Ainda uma palavra de apreo a todos os

    Professores que deixaram a sua marca indelvel na minha formao.

    Em ltimo, contudo mais importante, agradeo aos meus familiares, especialmente aos meus

    Pais e aos meus Avs por tudo o que me ensinaram sobre a vida e sobre o mundo, sobretudo

    pelo amor demonstrado, que me fez quem hoje sou. Sem eles, esta etapa da vida, que agora

    concluo, seria apenas um sonho aprisionado nos recnditos cantos da minha mente.

  • Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de Beto Armado RESUMO

    James Silva Ramos ii

    RESUMO

    Neste trabalho feita uma avaliao terica do comportamento toro de lajes de Beto

    Armado (BA). Em virtude dos resultados obtidos em ensaios experimentais, sabe-se que a

    curva que define a resistncia toro de lajes de BA constituda por trs fases distintas: A

    fase linear elstica, no fissurada; a fase no linear, de desenvolvimento de fissuras at se

    atingir a cedncia e por ltimo, a fase de plastificao das armaduras at se atingir a rotura no

    ponto de carga mxima. Um aspecto relevante para a anlise da curva momento torsor-rotao

    unitria T-, a diminuio acentuada da rigidez ao se passar da fase inicial para a segunda

    fase.

    Assim, a avaliao consiste na anlise de resultados experimentais, de lajes quadradas

    ensaiadas toro pura, e na anlise de resultados obtidos com modelos numricos,

    recorrendo a dois programas computacionais distintos.

    Com o objectivo de caracterizar o comportamento genrico de lajes de BA sujeitas toro,

    so feitos testes paramtricos, a nvel numrico, relativos geometria, s caractersticas do

    beto e s caractersticas do ao, constituintes das lajes. Os resultados obtidos so

    confrontados com os experimentais a fim de se chegar a relaes que permitam a

    caracterizao de cada uma das fases da curva do comportamento. Por um lado, so propostos

    parmetros adimensionais, designados de momentos torsores reduzidos, que renem as

    relaes paramtricas e facilitam a obteno dos momentos torsores nos pontos caractersticos

    das curvas. Por outro lado, so propostas equaes simples para a obteno da rotao unitria

    nos mesmos pontos. Assim se define a pretendida curva genrica do comportamento.

    verificada a aplicabilidade e a fiabilidade dos resultados ao serem confrontados com os

    exemplos experimentais disponveis.

    Os resultados obtidos so analisados e discutidos. Apresentam-se tambm as principais

    concluses a que se chegaram bem como as sugestes para a continuao do desenvolvimento

    deste tema no futuro.

    Palavras-chave

    Toro / lajes de beto armado / momento torsor reduzido/ curva genrica de comportamento/

    testes paramtricos /

  • Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de Beto Armado ABSTRACT

    James Silva Ramos iii

    ABSTRACT

    This work comprises a theoretical evaluation of the torsion behaviour of Reinforced Concrete

    (RC) Slabs. Experimental tests have shown that the curve that defines the resistance to torsion

    of RC slabs is composed by three different stages: the elastic non-cracked linear stage; the

    linear cracked stage, characterized by the development of cracks until yielding of steel is

    reached and, finally, the stage of the steel plastification until rupture is reached at the

    maximum load value. A relevant aspect concerning the T- rotation-torque curve is the clear

    reduction of stiffness at the transition point from the initial phase to the second stage.

    Thus, the evaluation consists on an analysis of the experimental results regarding square slabs

    tested under pure torsion, and of a further analysis of the results obtained with numeric

    models by using two distinct computing programs.

    Aiming at characterizing the generic behaviour of concrete slabs subject to torsion, parametric

    tests are carried out at the numeric level regarding the geometry and characteristics of the type

    of concrete and steel that the slabs are made of. The results obtained are compared to the

    experimental results in order to find the relations that best reflect each of the stages of the

    behaviour curve. Non-dimensional parameters, herein termed reduced torque, are proposed to

    gather the parametric relationships that would lead to the generic wanted curve. The rotation

    value can be obtained from simple equations also proposed. The applicability and reliability

    of the reduced moment are checked when these are applied to the available experimental

    examples.

    The results are analyzed and discussed. The main conclusions as well as the suggestions to

    continue the development of this topic in the future are also presented.

    Key-words

    Torsion / reinforced concrete slabs / reduced twisting moment / generic curve / behaviour

    curve / parametric tests /

  • Avaliao Terica do Comportamento Toro de Lajes de Beto Armado NDICE

    James Silva Ramos iv

    NDICE

    AGRADECIMENTOS ................................................................................................................ i

    RESUMO ................................................................................................................................... ii

    ABSTRACT .............................................................................................................................. iii

    NDICE ...................................................................................................................................... iv

    NDICE DE FIGURAS ............................................................................................................. vi

    NDICE DE TABELAS ........................................................................................................... vii

    SIMBOLOGIA ......................................................................................................................... vii

    ABREVIATURAS .................................................................................................................... ix

    1 INTRODUO .................................................................................................................. 1

    1.1 Objectivos .................................................................................................................... 2

    1.2 Estrutura do documento ............................................................................................... 2

    2 REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................................................... 4

    2.1 Toro .......................................................................................................................... 5

    2.1.1 Toro em Vigas ................................................................................................... 6

    2.1.2 Toro em Lajes ................................................................................................... 7

    3 PROGRAMAS E EXEMPLOS BASE ............................................................................ 11

    3.1 Programa SAP 2000 ................................................................................................... 11

    3.2 Programa ANL_Grelhas ............................................................................................ 12

    3.2.1 Momento-Curvatura ........................................................................................... 13

    3.2.2 Algoritmo incremental de carga ......................................................................... 13

    3.3 Exemplos ................................................................................................................... 16

  • Avaliao Terica do Comp