Reabilitação e Reforço de Estruturascristina/RREst/Aulas_Apresentacoes/07... · Ensaios Não-Destrutivos”, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) Reabilitação e Reforço

Mestrado em Engenharia Civil

2011 / 2012

1

Eduardo S. Júlio

Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 14: Reforço de pilares por encamisamento de betão armado

Reabilitação e Reforço de Estruturas

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

Índice

2/1022011/2012

3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem da armadura Transversal

4. Comportamento de pilares encamisados

5. Dimensionamento - exemplo de aplicação



2. Tratamento da superfície da interface e selecção do betãodo reforço


Índice

3/1022011/2012

3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem daarmadura Transversal




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”)

1. Inspecção da construção

4/1022011/2012

(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”)


Detecção de Armaduras


5/1022011/2012


Esclerómetro de Schmidt


6/1022011/2012

(in Vieira Pereira, J., “Avaliação da Resistência à Compressão do Betão Através de Ensaios Não-Destrutivos”, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999)




7/1022011/2012





8/1022011/2012


Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons


9/1022011/2012



Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons


10/1022011/2012


Pull-Off Test


11/1022011/2012




12/1022011/2012



13/1022011/2012


Pistola de Windsor


14/1022011/2012



Grandezas Medidas

Alguns dos ensaios referidos não medem directamente a resistência à compressão do betão mas outra propriedadecorrelacionável empiricamente com esta.


15/1022011/2012

Exemplos:

• Medição da Dureza Superficial.

• Medição da Velocidade de Propagação de Ultra Sons.


Os outros ensaios referidos também não medem directamente a resistência à compressão do betão mas outras resistênciascorrelacionáveis com esta.


16/1022011/2012

Exemplos:

• Ensaio de Resistência à Penetração.

• Ensaio de Tracção Directa.


Intervalos de Resistências à Compressão do Betão em que é Válida a Utilização dos Métodos

Ensaio de carotes: sem limite


17/1022011/2012

Ensaio de carotes: sem limite

Medição da resistência à penetração: 10 - 40 MPa

Medição da dureza superficial: 10 - 40 MPa

Medição da vel. propag. ultra sons 1 - 70 MPa



Número e Localização dos Ensaios

• Depende dos objectivos dos ensaios.


18/1022011/2012

• 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)


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


19/1022011/2012


Medição da resistência à penetração: 5

Medição da dureza superficial: 12

Medição da vel. propag. ultra sons 2



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]



20/1022011/2012


Medição da resistência à penetração: 3

Medição da dureza superficial: 18

Medição da vel. propag. ultra sons 1



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


21/1022011/2012

avaliada pelo método utilizado e a resistência à compressão de provetes normalizados.



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


22/1022011/2012

seleccionados e da recolha de amostras (carotes) extraídas na vizinhança dos mesmos.



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


23/1022011/2012

• 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.




2. Tratamento da superfície da interface e selecção do betão do reforço


Índice

24/1022011/2012

3. Ancoragem da armadura longitudinal e montagem daarmadura Transversal




PRÁTICA CORRENTE

1. Aumento da rugosidade através de diferentes métodos.

2. Tratamento da superfície da interface

25/1022011/2012

2. Aplicação de um agente ligante.

3. Aplicação de conectores, em alguns casos.

4. Utilização de um betão de alta resistência auto-compactável.


A INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA RESISTÊNCIA DA INTERFACE

- RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE

Situações consideradas:


26/1022011/2012

- 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

- ST: superfície sem tratamento (referência)


Situações consideradas:Situações consideradas:


- APLICAÇÃO DE RESINAS EPÓXIDAS



27/1022011/2012

- 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 resinaepóxida

- PT+RE: igual a PT com aplicação de resina epóxida

- ST+RET: igual a ST+RE com a aplicação da resinaepóxida 120 minutos antes da betonagem

- ST+RE: igual a ST com aplicação de resina epóxida





- COMPOSIÇÃO DO BETÃO DE REFORÇO



28/1022011/2012

- 30/30: betão original com uma resistência prevista àcompressão de 30 MPa e betão de reforço com umaresistência prevista à compressão de 30 MPa








- APLICAÇÃO DE CONECTORES



29/1022011/2012

- 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 150- JA+H4: tratamento c/ jacto de areia e 4 conectores

ancorados com HILTI HIT-HY 150- JA+H6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores

ancorados com HILTI HIT-HY 150- JA+S6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores

ancorados com SIKA ICOSIT K 101- JA+E6: tratamento c/ jacto de areia e 6 conectores

previamente embebidos



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

1,3

10,67

6,24 6,64

14,13

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

ST EA PP PPS JA

Tipo de Tratamento da Superfície da Interface

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

a)

RESULTADOS DOS ENSAIOS


30/1022011/2012


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



1,3

10,67

6,24 6,64

14,13

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

ST EA PP PPS JA


Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

a)


ST (b) 1,30 MPa -

EA (b) 10,67 MPa 1,92 MPa

PP (b) 6,24 MPa 1,47 MPa




31/1022011/2012

Tensão de rotura do Pull-Off Test

0

1,92

1,47

1,02

2,65

3,81 3,78 3,69 3,62 3,58

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

ST EA PP PPS JA


Te

nsã

o d

e T

racç

ão

Últi

ma

(M

Pa

)

Pull-Off Test fctm



JA (b) 14,13 MPa 2,65 MPa

PT (b) 16,96 MPa -

JAR (b) 16,28 MPa -



1,3

10,67

6,24 6,64

14,13

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

ST EA PP PPS JA


Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

a)

1. O método de preparação da superfície dainterface com jacto de areia foi o que, globalmente,melhores resultados apresentou de entre astécnicas consideradas.

SÍNTESE DAS CONCLUSÕES


32/1022011/2012

0

1,92

1,47

1,02

2,65

3,81 3,78 3,69 3,62 3,58

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

ST EA PP PPS JA


Te

nsã

o d

e T

racç

ão

Últi

ma

(M

Pa

)

Pull-Off Test fctm

2. Relativamente à influência do pré-humedecimento da superfície da interface, osresultados não foram conclusivos, parecendocontudo indiciar que não será significativa.



1. O método de preparação da superfície dainterface com jacto de areia foi o que, globalmente,melhores resultados apresentou de entre astécnicas consideradas. (y = 0,1855x; R2 = 0,948)3,00

4,00

5,00

6,00

Te

nsã

o d

e T

racç

ão

Últi

ma

(M

Pa

)



33/1022011/2012

2. Relativamente à influência do pré-humedecimento da superfície da interface, osresultados não foram conclusivos, parecendocontudo indiciar que não será significativa.

3. Verificou-se uma boa correlação entre osresultados dos ensaios slant shear e pull-off o quevalida a utilização deste último para a determinaçãoin situ da resistência da ligação entre betões dediferentes idades.

0,00

1,00

2,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00

Tensão Tangencial Última (MPa)

Te

nsã

o d

e T

racç

ão

Últi

ma

(M

Pa

)



9,08

11,20

12,63

11,16 11,57

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

ST+RE ST+RET EA+RE PP+RE JA+RE

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

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



34/1022011/2012



Tipo de Tratamento da Superfície da InterfacePP+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)



9,08

11,20

12,63

11,16 11,57

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00


Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

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



35/1022011/2012




Tensão de rotura do Pull-Off Test

2,51 2,40 2,241,93 2,08

3,463,75

3,97 3,863,64

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00



Te

nsã

o N

orm

al Ú

ltim

a (

MP

a)

Pull-Off Test fctm

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)



9,08

11,20

12,63

11,16 11,57

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00


Te

nsã

o T

an

ge

nci

al Ú

ltim

a (

MP

a)

1. A aplicação de resinas epóxidas na superfície dainterface não melhora a sua resistência desde quese adopte um método de preparação da superfície queaumente adequadamente a sua rugosidade.

JA

14,13SÍNTESE DAS CONCLUSÕES


36/1022011/2012



2,51 2,40 2,241,93 2,08

3,463,75

3,97 3,863,64

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00



Te

nsã

o N

orm

al Ú

ltim

a (

MP

a)

Pull-Off Test fctm

JA

2,65

2. O facto de se ter excedido o pot-life indicado pelofabricante da resina comercial adoptada não tevequalquer influência, nas condições consideradas.



Provetes slant shear e cúbicos 30/50

Carga de rotura Tensão de rotura Média Desvio padrão Co ef. Variação

EC1 763.22 kN 33.92 MPa

EC2 750.47 kN 33.35 MPa

EC3 749.48 kN 33.31 MPa

33.53 MPa 0.34 MPa 1.01 %

EC4 999.64 kN (1) 44.43 MPa

EC5 1082.04 kN 48.09 MPa

EC6 996.70 kN 44.30 MPa

45.61 MPa 2.15 MPa 4.71 %

SST1 1290.02 kN (2) 14.88 MPa

SST2 1229.19 kN (2) 14.18 MPa

SST3 1366.53 kN (2) 15.77 MPa

SST4 1274.32 kN (2) 14.70 MPa

14.71 MPa 0.69 MPa 4.69 %

13,01

14,71

16,24

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al (

MP

a)

SST5 1214.48 kN (2) 14.01 MPa



EC1 783.82 kN 34.84 MPa

EC2 716.13 kN 31.83 MPa

EC3 733.79 kN 32.61 MPa

33.09 MPa 1.56 MPa 4.71 %

EC4 2165.07 kN (1) 96.23 MPa

EC5 1983.58 kN 88.16 MPa

EC6 2010.07 kN 89.36 MPa

91.25 MPa 4.35 MPa 4.77 %

SST1 1311.60 kN (2) 15.13 MPa

SST2 1439.13 kN (2) 16.61 MPa

SST3 1460.71 kN (2) 16.85 MPa

SST4 1410.68 kN (2) 16.28 MPa

SST5 1414.60 kN (2) 16.32 MPa

16.24 MPa 0.66 MPa 4.06 %



EC1 854.45 kN 37.98 MPa

EC2 844.64 kN 37.54 MPa

EC3 847.58 kN 37.67 MPa

37.73 MPa 0.23 MPa 0.61 %

EC4 823.06 kN 36.58 MPa

EC5 802.46 kN 35.66 MPa

EC6 762.24 kN 33.88 MPa

35.37 MPa 1.37 MPa 3.87 %

SST1 1201.73 kN 13.87 MPa

SST2 1105.59 kN 12.76 MPa

SST3 1096.76 kN 12.65 MPa

SST4 1131.09 kN 13.05 MPa

SST5 1103.63 kN 12.73 MPa

13.01 MPa 0.50 MPa 3.84 %

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

30/30 30/50 30/100

Situações Consideradas

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al (

MP

a)


13,01

14,71

16,24

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al (

MP

a)



Verificou-se um acréscimo de resistência da ligação como aumento da resistência do betão do reforço.

38/1022011/2012

0,00

30/30 30/50 30/100



13,01

14,71

16,24

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al (

MP

a)


Verificou-se um acréscimo de resistência da ligação como 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 daresistência do betão do reforço.


39/1022011/2012

0,00

30/30 30/50 30/100



20

40

60

80

100

120

140

Ca

rga

(kN

)



40/1022011/2012

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

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

De sloca m e nto (m m )


20

40

60

80

100

120

140

Ca

rga

(kN

)


1,81

3,113,25

3,443,67

3,81 3,93

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al n

o In

sta

nte

do

De

sco

lam

en

to (

MP

a)


41/1022011/2012

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

De sloca m e nto (m m )

0,00

0,50

ST+SC JA+SC JA+H2 JA+H4 JA+H6 JA+S6 JA+E6


0,00 0,00

1,09

2,48

3,353,58 3,62

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50



Te

nsã

o T

an

ge

nci

al M

áxi

ma

pó

s-D

esc

ola

me

nto

(M

Pa

)

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



1,81

3,113,25

3,443,67

3,81 3,93

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al n

o In

sta

nte

do

De

sco

lam

en

to (

MP

a)

1. O número de conectores não influencia de formasignificativa o valor da carga que provoca odescolamento da interface.

2. A resistência ao escorregamento aumenta como número de conectores aplicados, sendonecessário um deslocamento relativo considerávelpara mobilizar o seu valor máximo.

3. Os dois produtos comerciais utilizados paraancorar os conectores demonstraram ser eficazes,apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidade


42/1022011/2012

0,00 0,00

1,09

2,48

3,353,58 3,62

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50



Te

nsã

o T

an

ge

nci

al M

áxi

ma

pó

s-D

esc

ola

me

nto

(M

Pa

)

0,00

0,50



apresentando o HILTI HIT-HY 150 maior facilidadede aplicação e menor tempo de presa.



1,81

3,113,25

3,443,67

3,81 3,93

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al n

o In

sta

nte

do

De

sco

lam

en

to (

MP

a)


2. A resistência ao escorregamento aumenta como número de conectores aplicados, sendonecessário um deslocamento relativo considerávelpara mobilizar o seu valor máximo.



43/1022011/2012

0,00 0,00

1,09

2,48

3,353,58 3,62

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50



Te

nsã

o T

an

ge

nci

al M

áxi

ma

pó

s-D

esc

ola

me

nto

(M

Pa

)

0,00

0,50




4. O facto dos conectores terem sido aplicados aposteriori não reduziu de forma representativa aresistência da ligação.



1,81

3,113,25

3,443,67

3,81 3,93

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Te

nsã

o T

an

ge

nci

al n

o In

sta

nte

do

De

sco

lam

en

to (

MP

a)


2. A resistência ao escorregamento aumenta com onúmero de conectores aplicados, sendo necessárioum deslocamento relativo considerável paramobilizar o seu valor máximo.



44/1022011/2012

0,00 0,00

1,09

2,48

3,353,58 3,62

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50



Te

nsã

o T

an

ge

nci

al M

áxi

ma

pó

s-D

esc

ola

me

nto

(M

Pa

)

0,00

0,50





5. Verificou-se que o slant shear test revela umamaior sensibilidade à rugosidade da superfície dainterface do que o push-off test.


8

10

12

14

Te

nsã

o d

e C

ort

e (

MP

a)



2. A resistência ao escorregamento aumenta com onúmero de conectores aplicados, sendo necessárioum deslocamento relativo considerável paramobilizar o seu valor máximo.



45/1022011/2012

0

2

4

6

0 2 4 6 8 10 12 14

Tensão Norma l (MPa)

Te

nsã

o d

e C

ort

e (

MP

a)

valores Graf 2.10a valores Graf 2.10b CAN3-A23.3-M84

ACI 318-95 JSCE:SP1-86 BS8110-85

REBAP CEB-FIP MC90 EC2-94



5. Verificou-se que o slant shear test revela umamaior sensibilidade à rugosidade da superfície dainterface do que o push-off test.

6. Constatou-se que as expressões contidas namaioria dos códigos analisados não estão do ladoda segurança relativamente à situação estudada.


3. ANCORAGEM DA ARMADURA LONGITUDINAL E MONTAGEM DA ARMADURA TRANSVERSAL

46/1022011/2012

MONTAGEM DA ARMADURA TRANSVERSAL


INSTALAÇÃO DO ENSAIO E INSTRUMENTAÇÃO

11 (12)

5 (6)

A

B CH

célula de carga TML CLC-20A

célula de carga NOVATECH F203CF00K0transdutor de deslocamentos TML SDP-200Rmacaco hidráulico ENERPAC 20 TNF

47/1022011/2012

17 8 2 3 4 109

D (E) F (G)

célula de carga NOVATECH F202CF00K0 célula de carga NOVATECH F204DF00K0

extensómetro TML FLK-6-11

actuador DARTEC M1000/A


MONTAGEM DAS ARMADURAS E DAS COFRAGENS

EXECUÇÃO DOS MODELOS

48/1022011/2012


BETONAGEM DAS SAPATAS E DOS PILARES


49/1022011/2012


REFORÇO DO MODELO M1G0


50/1022011/2012

Execução dos furos na sapata




51/1022011/2012

Limpeza dos furos da sapata




52/1022011/2012

Aplicação do HILTI HIT HY 150




53/1022011/2012

Ancoragem da armadura longitudinal do reforço




54/1022011/2012

Montagem das cintas do reforço




55/1022011/2012

Betonagem do reforço com SikaGrout


ENSAIOS TESTE

56/1022011/2012

modelo encamisado (M1G0)


ENSAIOS TESTE

57/1022011/2012



ENSAIOS TESTE

58/1022011/2012



ENSAIOS TESTE

59/1022011/2012



1) Encamisamento de betão armado

2) Realização do reforço somente até à basedas chapas do sistema de aplicação da forçahorizontal

3) Anulação das folgas das rótulas

ALTERAÇÕES AO PROJECTO INICIAL

60/1022011/2012




4) Automatização do controlo do sistema deaplicação do esforço axial



61/1022011/2012




4) Automatização do controlo do sistema deaplicação do esforço axial

5) Realização de ensaios de arranque para



62/1022011/2012

5) Realização de ensaios de arranque paraestudar o escorregamento dos varões


4. COMPORTAMENTO DE PILARES ENCAMISADOS

63/1022011/2012

ENSAIOS LENTOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS

MODELAÇÃO NUMÉRICA


FASE II do ESTUDO EXPERIMENTAL

Grupo Designação Descrição

M5G1 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia.

1(ensaios

monotónicos)




1(ensaios

monotónicos)



M1G1 pilar não reforçado.


1(ensaios

monotónicos)




M2G1 pilar com o reforço não aderente.


1(ensaios

monotónicos)





M3G1 modelo monolítico (pilar e reforço betonados simultaneamente).


1(ensaios

monotónicos)






M4G1 pilar reforçado sem tratamento da interface.


1(ensaios

monotónicos)



M1G0 pilar encamisado.0(ensaios teste)






1(ensaios

monotónicos)



M1G0 pilar encamisado.0(ensaios teste) M2G0 pilar reforçado em apenas duas faces.






1(ensaios

monotónicos)

ENSAIOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS

64/1022011/2012



2(ensaioscíclicos)

M1G3 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia.3(modelos pré-carregados) M2G3 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia.


M6G1 pilar reforçado com a interface tratada com jacto de areia e comconectores aplicados.


2(ensaioscíclicos)







2(ensaioscíclicos)








2(ensaioscíclicos)









2(ensaioscíclicos)










2(ensaioscíclicos)










2(ensaioscíclicos)










2(ensaioscíclicos)




ENSAIOS MONOTÓNICOS E CÍCLICOS

65/1022011/2012


PADRÃO DE FISSURAÇÃO

ENSAIOS MONOTÓNICOS

66/1022011/2012

MODELO NÃO ADERENTEMODELO SEM TRATAMENTO


Modelo M3G1 (M.E.D.MON)

60

70

80

Ca

rga

Ho

riz

on

tal

(kN

)

as1 as2

As1 As2

b

as1r as2r

As2rAs1r

b+2e b= + -

CARGA DE CEDÊNCIA


67/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Exte nsã o (m icrons)

Ca

rga

Ho

riz

on

tal

(kN

)

Extensómetro 9 Extensómetro 10 Média Extensómetros 9 e 10

h

z(Fc)

Fc Fs1 Fs2

εs2r

εs1rεcr

x

εs1εc

εs2x-e

h+2e

h

z(Fcv)

εc

Fcv

x-e

Fs2rFs1r Fcr

+ -

+ -z(Fcr)


CARGA DE CEDÊNCIA

Experimental Analítico erroModelo

Ny [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


68/1022011/2012

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


CARGA MÁXIMA

50

60

70

80

90

100

Fo

rça

Ho

rizo

nta

l (kN

)Experimental Analítico erro

ModeloNmax [kN] Fmax [kN] Fmax,na [kN] Fmax,mon [kN] erro na [%] erro mon [%]

M1G1 175,7 33,3 - 33,0 - -0,9


69/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120

Deslocamento (mm)

Fo

rça

Ho

rizo

nta

l (kN

)

M1G1 M2G1 M6G1

M2G1 173,5 71,5 64,8 82,0 -10,3 +12,8

M3G1 173,2 73,5 63,7 74,9 -15,4 +1,9

M4G1 177,6 77,5 65,5 83,1 -18,3 +6,7

M5G1 175,6 96,9 65,5 83,0 -47,9 -16,7

M6G1 174,7 83,8 65,4 82,9 -28,1 -1,1

M1G3 175,6 80,7 64,6 82,0 -24,9 +1,6


ANÁLISE DAS EXTENSÕES NO PILAR E NO REFORÇO

2000

3000

4000

5000

Ext

en

sõe

s (x

10

-6) 2000

3000

4000

5000

Ext

en

sõe

s (x

10

-6)


70/1022011/2012

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

0 5 10 15 20 25 30

Localização das Armaduras (cm)

Ext

en

sõe

s (x

10

-6)

reforço (an) pilar (an) reforço (exp) pilar (exp)

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

0 5 10 15 20 25 30

Localização das Armaduras (cm)

Ext

en

sõe

s (x

10

-6)

reforço (an) pilar (an) reforço (exp) pilar (exp)


OUTROS PARÂMETROS ANALISADOS

- Rigidez inicial e rigidez secante

- Controlo do esforço axial


71/1022011/2012

- Determinação dos contributos para os esforços resistentes



1) Todos os modelos apresentaram um comportamento monolítico independentemente do tipode tratamento da interface, à excepção do modelo M2.

2) Mesmo o modelo M2 apresentou um comportamento intermédio, entre o modelo teóricoadmitindo 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


72/1022011/2012

3) O facto da operação de reforço ser realizada antes ou depois de aplicado o esforço axial nãoteve influência significativa.

4) A resistência dos modelos reforçados foi consideravelmente superior à do pilar original eligeiramente 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 nãoreforçado do que nos modelos reforçados, apesar da força horizontal aplicada no primeirocaso ter sido inferior a metade do valor correspondente nos outros casos.


ENSAIOS CÍCLICOS

73/1022011/2012


HISTOGRAMA DOS ENSAIOS

Modelo M2G2 (C.E.D.NA)

40

60

80

de

slo

cam

en

to (

mm

)

ENSAIOS CÍCLICOS

74/1022011/2012

-80

-60

-40

-20

0

20

0 5000 10000 15000 20000 25000

tempo (s)

de

slo

cam

en

to (

mm

)

hist (exp) hist (teor)


DIAGRAMAS HISTERÉTICOS

20

40

60

80

100F

orç

a H

ori

zo

nta

l (k

N)

ENSAIOS CÍCLICOS

75/1022011/2012

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Deslocamento (mm)

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)

M2G2 (C.E.D.NA)


1) Padrão de fissuração2) Carga de cedência

3) Carga máxima

4) Carga de rotura

PARÂMETROS ANALISADOS

ENSAIOS CÍCLICOS

76/1022011/2012

4) Carga de rotura

5) Ductilidade

6) Dissipação de energia7) Avaliação de danos

8) Controlo do esforço axial

9) Verificação da extensão nas cintas



1) Todos os modelos apresentaram um comportamento monolítico independentemente do tipode tratamento da interface, à excepção do modelo M2.

2) Os valores da carga máxima obtidos com os ensaios cíclicos foram praticamentecoincidentes com os valores obtidos com os ensaios monotónicos.

3) A resistência dos modelos reforçados foi bastante superior à do pilar original e ligeiramente

ENSAIOS CÍCLICOS

77/1022011/2012

3) A resistência dos modelos reforçados foi bastante superior à do pilar original e ligeiramentesuperior à do modelo monolítico.

4) A ductilidade dos modelos reforçados foi superior à do pilar original.

6) A energia dissipada versus a amplitude dos ciclos e a energia dissipada normalizadarelativas ao modelo não reforçado foram inferiores às correspondentes aos modelosreforçados.

5) Para ciclos de igual amplitude constatou-se uma diminuição de energia dissipada.



7) Constatou-se em todos os modelos uma degradação da rigidez secante (índice de danos) deciclo para ciclo.

8) No modelo não reforçado o valor da extensão nas cintas foi superior ao valor da extensãonas cintas do pilar original dos restantes modelos.

ENSAIOS CÍCLICOS

78/1022011/2012


MODELOS ADOPTADOS DO ESTUDO EXPERIMENTAL

Modelos

Experimental NuméricoDescrição

30/100-JA cubo B30 ensaio dos cubos utilizados para caracterizar o betãooriginal dos provetes 30/100 da Fase 1 Grupo 3.

provete de aço provete A 400 ensaio dos provetes utilizados para caracterizar o aço dosvarões das armaduras dos modelos da Fase 2.

ensaio pull-off realizado na Fase 1 Grupo 1 para


79/1022011/2012

50/50-JA pull-off 50/50-JAensaio pull-off realizado na Fase 1 Grupo 1 paradeterminar a resistência à tracção da interface preparadacom jacto de areia.

50/50-JAslant shear50/50-JA

ensaio slant shear realizado na Fase 1 Grupo 1 paradeterminar a resistência ao corte da interface preparadacom jacto de areia.

M1G1 NR ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, do pilar nãoreforçado.

M6G1 R_MON, R_ST eR_JA

ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, de um pilarcom o reforço aderente.

M2G1 R_NA ensaio lento monotónico, da Fase 2 Grupo 1, do pilar como reforço não aderente.

- R_ST_Hensaio lento monotónico de pilares curtos reforçados porencamisamento de betão armado sem tratamento dainterface.


MODELAÇÃO DOS ENSAIOS PULL-OFF

STRESS

RESULTS FILE = 1

LOAD CASE = 1

Loadcase 1 Inc. 1

CONTOURS OF SY

LOAD CASE = 21

Loadcase 1 Inc. 21

RESULTS FILE = 1

STRESS

CONTOURS OF SY

-2.29214e+006


80/1022011/2012

Min -0.1747E+06 at Node 1105

Max 0.2163E+0 6 at Node 1426

-171033

-146600

-122167

-73300.1

-48866.7

-97733.4

0

24433.4

73300.1

48866.7

-24433.4

122167

146600

195467

171033

97733.4

2.61959e+006

2.29214e+006

1.96469e+006

1.63725e+006

1.3098e+006

982347

654898

327449

0

-327449

-654898

-982347

-1.3098e+006

-1.63725e+006

-1.96469e+006

-2.29214e+006

Max 0.262 2E+07 at Node 142 6

Min -0.2618E+07 at Node 2975


MODELAÇÃO DOS ENSAIOS PULL-OFF

pull-off 50/50-90-JA

3500

LOAD CASE = 21

Loadcase 1 Inc. 21

RESULTS FILE = 1

STRESS

CONTOURS OF SY

-2.29214e+006


81/1022011/2012

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0,0E+00 5,0E-06 1,0E-05 1,5E-05 2,0E-05 2,5E-05

Deslocam ento (m )

Fo

rça

(N

)

pull-off 50/50-90-JA

2.61959e+006

2.29214e+006

1.96469e+006

1.63725e+006

1.3098e+006

982347

654898

327449

0

-327449

-654898

-982347

-1.3098e+006

-1.63725e+006

-1.96469e+006

-2.29214e+006

Max 0.262 2E+07 at Node 142 6

Min -0.2618E+07 at Node 2975


MODELAÇÃO DOS ENSAIOS SLANT SHEAR

LOAD CASE = 10

Loadcase 1

RESULTS FILE = 0

DISPLACEMENT

CONTOURS OF DY

4.375e-005

2.1875e-005

0

LOAD CASE = 1500

Loadcase 1

RESULTS FILE = 0

DISPLACEMENT

CONTOURS OF DY

5 .5e-005

2 .75e-005

0


82/1022011/2012

0.000328125

0.00030625

0.000284375

0.0002625

0.000240625

0.00021875

0.000196875

0.000175

0.000153125

0.00013125

0.000109375

8.75e-005

6.5625e-005

Max 0.3500E-03 at Node 163

Min 0.0000E+00 at Node 404

0 .0004125

0 .000385

0 .0003575

0 .00033

0 .0003025

0 .000275

0 .0002475

0 .00022

0 .0001925

0 .000165

0 .0001375

0 .00011

8 .25e-005

Max 0.4400E-03 at Node 163

Min 0.0000E+00 at Node 404


MODELAÇÃO DOS ENSAIOS SLANT SHEAR

LOAD CASE = 1500

Loadcase 1

RESULTS FILE = 0

DISPLACEMENT

CONTOURS OF DY

5 .5e-005

2 .75e-005

0

SS-50/50-90-JA_V5_3

1400


83/1022011/2012

0 .0004125

0 .000385

0 .0003575

0 .00033

0 .0003025

0 .000275

0 .0002475

0 .00022

0 .0001925

0 .000165

0 .0001375

0 .00011

8 .25e-005

Max 0.4400E-03 at Node 163

Min 0.0000E+00 at Node 4040

200

400

600

800

1000

1200

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

De sloca m ento (mm )

Fo

rça

(kN

)

SS-50/50-90-JA_V5_3


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO PILAR NÃO REFORÇADO

60

70

80


84/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deslocam ento (mm )F

orç

a (

kN)

M1G1 modelo NR 8_mv_1 modelo NR 9_mv_6


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO PILAR NÃO REFORÇADO

60

70

80


85/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

De slocame nto (mm)F

orç

a (

kN)

modelo NR 9_mv_6 modelo NR 10_mv_1 modelo NR 13_mv_1


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO MONOLÍTICO

70

80

90

100

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)


86/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deslocamento (mm )

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)

M6G1 modelo R MON_mv_1


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO COM A INTERFACE TRATADA COM JACTO DE AREIA

70

80

90

100

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)


87/1022011/2012

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Desloca mento (mm)

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)

modelo R MON_mv_1 modelo R JA_mv_1


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO SEM TRATAMENTO DA INTERFACE

100

120

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)


88/1022011/2012

0

20

40

60

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

De slocam ento (mm)

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)

modelo R MON_mv_1 modelo R ST_mv_3


MODELAÇÃO DO ENSAIO MONOTÓNICO DO MODELO COM O REFORÇO NÃO ADERENTE

100

120

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)


89/1022011/2012

0

20

40

60

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deslocam e nto (m m )

Fo

rça

Ho

riz

on

tal

(kN

)

modelo R MON_mv_1 modelo R NA_mv_2 M6G1 M2G1


SIMULAÇÃO DE NOVAS SITUAÇÕES

-1 .45837e+008

-1 .34618e+008

-1 .234e+0 08

-1 .12182e+008

-1 .00964e+008

-8 .97456e+007

-7 .85274e+007

-6 .73092e+007

-5 .6091e+007

CONTOURS OF SY

STRESS

RESULTS FILE = 0

Increment 5000

LOAD CASE = 5000


90/1022011/2012

Min -0.1548E+09 at Node 21

Max 0.2473E+08 at Node 570

-5 .6091e+007

-4 .48728e+007

-3 .36546e+007

-2 .24364e+007

-1 .12182e+007

0

1.12182e+007

2.24364e+007


SIMULAÇÃO DE NOVAS SITUAÇÕES

-1 .45837e+008

-1 .34618e+008

-1 .234e+0 08

-1 .12182e+008

-1 .00964e+008

-8 .97456e+007

-7 .85274e+007

-6 .73092e+007

-5 .6091e+007

CONTOURS OF SY

STRESS

RESULTS FILE = 0

Increment 5000

LOAD CASE = 5000


91/1022011/2012

Min -0.1548E+09 at Node 21

Max 0.2473E+08 at Node 570

-5 .6091e+007

-4 .48728e+007

-3 .36546e+007

-2 .24364e+007

-1 .12182e+007

0

1.12182e+007

2.24364e+007


5. DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DE PILARES POR

92/1022011/2012

5. DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO DE PILARES POR ENCAMISAMENTO DE BETÃO ARMADO


AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE RESISTENTE DO PILAR ORIGINA Las1 as2

As1 As2

b

93/1022011/2012

εs1

εs2

εc

x

h

z(Fc)

Fc Fs1 Fs2


DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE RESISTENTE DO PILAR REFO RÇADO

as1 as2

As1 As2

h

b

as1r as2r

As2rAs1r

b+2e

h

b= + -

94/1022011/2012

z(Fc)

Fc Fs1 Fs2

εs2r

εs1rεcr

x

εs1εc

εs2x-e

h+2e

z(Fcv)

εc

Fcv

x-e

Fs2rFs1r Fcr

+ -

+ -z(Fcr)


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:

95/1022011/2012

Dados:

Betão: C 20/25

Aço: S 400

Armadura longitudinal: 8φ20

Armadura transversal: φ6//0,24


1φ20 φ 6 // 0,24 m

SOLUÇÃO ADOPTADA

96/1022011/2012

7φ207φ20

1φ20


Combinações de acções dimensionantes:

2.

==

kNmM

kNNsd

1,437

7,349

97/1022011/2012

= kNmM sd 1,437

4.

==

kNmM

kNN

sd

sd

2,414

0,251


ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR PROJECTADO

=>==

2,1,4379,477

7,349

SdRd

Rd

MkNmkNmM

kNN

98/1022011/2012

=>= 2,1,4379,477 SdRd MkNmkNmM

=>==

4,2,4147,454

0,251

Sdsd

sd

MkNmkNmM

kNN


ESFORÇOS RESISTENTES DO PILAR EXECUTADO

=<==

2,1,4373,257

7,349

SdRd

Rd

MkNmkNmM

kNN

99/1022011/2012

=<= 2,1,4373,257 SdRd MkNmkNmM

=<==

4,2,4141,234

0,251

Sdsd

sd

MkNmkNmM

kNN

Obviamente é necessário reforçar o pilar.


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

100/1022011/2012

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 4φφφφ20/face , ou seja, a

armadura que não foi colocada.



101/1022011/2012



=>==

2,1,4370,633

7,349

SdRd

Rd

MkNmkNmM

kNN

= 0,251 kNN

102/1022011/2012

=>==

4,2,4145,601

0,251

Sdsd

sd

MkNmkNmM

kNN

Verificando a segurança.

Documents

Reabilitação e Reforço de Estruturascristina/RREst/Aulas_Apresentacoes/07... · Ensaios Não-Destrutivos”, Dissertação de Mestrado, Coimbra, 1999) Reabilitação e Reforço