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Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP Salvador Dias e Joaquim Barros 51 a) Primeira fenda de flexão b) Aparecimento de fendas diagonais de corte c) Desenvolvimento das fendas diagonais de corte d) Rotura do estribo mais próximo da secção de aplicação da carga (Figura 42-i) do lado esquerdo) e) “Pull-out” do laminado central após o rebentamento do estribo mais próximo da secção de aplicação da carga f) Após o rebentamento do segundo estribo g) Após a marcação das fendas (pós ensaio) h) Após a marcação das fendas (pós ensaio): face oposta i) Identificação dos estribos e análise pormenorizada da zona de rotura por corte (ambas as faces) Figura 42 Sequência do ensaio da viga com três laminados de CFRP verticais em cada face (viga 2S-3LV).

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Salvador Dias e Joaquim Barros 51

a) Primeira fenda de flexão b) Aparecimento de fendas diagonais de corte

c) Desenvolvimento das fendas diagonais de corte d) Rotura do estribo mais próximo da secção de aplicação da

carga (Figura 42-i) do lado esquerdo)

e) “Pull-out” do laminado central após o rebentamento do

estribo mais próximo da secção de aplicação da carga f) Após o rebentamento do segundo estribo

g) Após a marcação das fendas (pós ensaio) h) Após a marcação das fendas (pós ensaio): face oposta

i) Identificação dos estribos e análise pormenorizada da zona de rotura por corte (ambas as faces)

Figura 42 – Sequência do ensaio da viga com três laminados de CFRP verticais em cada face (viga 2S-3LV).

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Na Figura 43 apresentam-se as curvas carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga

referentes à viga reforçada ao esforço transverso, em cada uma das faces do menor vão de corte, com

três laminados de CFRP inseridos em entalhes verticais (viga 2S-3LV) e à mesma viga mas sem

reforço de CFRP (viga 2S-R). Na mesma figura está representada a relação entre o efeito na

capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP, designado por ∆Carga (∆Carga = Carga da

viga reforçada - Carga da viga não reforçada), e o deslocamento na secção de aplicação da carga.

A Figura 43 permite concluir que o reforço de CFRP não contribui para a capacidade de carga

da viga na fase inicial do carregamento. O efeito do CFRP só foi notório a partir do momento em que

se formaram fendas diagonais de corte. Tal como representado na Figura 43, na viga 2S-R (sem

reforço de CFRP) formou-se uma fenda diagonal de corte, para uma carga de 177 kN e uma flecha na

secção de aplicação da carga de 1.574 mm, que provocou uma quebra momentânea no aumento da

capacidade de carga, até ao instante em que foi mobilizada a armadura transversal. O que se passou

com a viga não reforçada 2S-R não aconteceu com a viga reforçada 2S-3LV. Nesta viga os elementos

de reforço ao esforço transverso que foram adicionados, os laminados de CFRP, permitiram que o

sistema de resistência ao corte da viga 2S-3LV fosse capaz de impedir a ocorrência da referida quebra

momentânea do aumento da capacidade de carga quando surgiram as fendas de corte.

O incremento muito acentuado, quase vertical, na variação de ∆Carga localiza-se na fase

referente à formação da fenda diagonal, anteriormente referida, que surgiu na viga sem reforço (viga

2S-R) e que provocou uma momentânea quebra no aumento da capacidade resistente da viga (esta

situação não aconteceu na viga com reforço). A partir daqui, o contributo do CFRP no ganho de

resistência da viga 2S-3LV foi aumentando de forma progressiva até ao instante em que a capacidade

resistente desta deixou de aumentar momentaneamente. Quando se deu esta ocorrência, na secção de

aplicação da carga a flecha era de cerca de 3.95 mm, verificando-se que o valor de ∆Carga era de

36 kN. A máxima capacidade de carga da viga 2S-3LV foi alcançada para um valor da referida flecha

de 4.94 mm, onde o acréscimo de carga, ∆Carga, proporcionado pelo reforço de CFRP foi cerca de

19 kN. Conforme se pode observar na Figura 43, para flechas superiores a 4.94 mm a capacidade de

carga da viga reforçada (viga 2S-3LV) foi diminuindo, enquanto a da viga sem reforço (viga 2S-R),

até aos 5.97 mm de flecha, foi aumentando. Este facto está na origem dos valores negativos que

surgem na resposta, ∆Carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga, ilustrada na Figura 43.

De uma forma genérica pode-se referir que a solução de reforço em análise permitiu um

aumento de rigidez, a partir do instante em que começaram a formar-se as fendas diagonais de corte,

e que não trouxe benefício em termos de ganho de capacidade de carga na rotura. Em termos de

flecha na secção de aplicação da carga, para a qual se verificou a capacidade resistente máxima das

vigas, constatou-se que a da viga 2S-3LV (4.94 mm) foi inferior à da viga 2S-R (5.97 mm).

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0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12

Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)

Car

ga (k

N)

900100 1350 100

3x300

2S-R

100 18x75

P

133 267 267 233100

100 900

18x75

1350 100

2S-3LV

P

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6

Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)

Car

ga (k

N)

Figura 43 – Efeito do reforço com três laminados de CFRP verticais em cada uma das faces da viga.

Na Tabela 10 apresentam-se os principais dados para a interpretação dos resultados obtidos

em termos de extensões no laminado de CFRP e no estribo de aço referentes à viga 2S-3LV. Na

mesma tabela, para as secções onde foram colados os extensómetros (laminado de CFRP e estribo de

aço) apresentam-se os valores das respectivas extensões obtidos em vários níveis de carregamento.

As extensões registadas no laminado de CFRP instrumentado estão ilustradas nos gráficos das

Figuras 44 e 45. A primeira refere-se aos valores registados nos extensómetros 2 (Ext. 2) e 3 (Ext. 3)

em vários níveis de carga e a segunda refere-se à resposta carga vs extensão lida nos extensómetros

anteriormente referidos. O mesmo tipo de resposta aparece ilustrada na Figura 46, mas em termos de

extensões registadas nas secções do estribo de aço onde foram colados os extensómetros 1 (Ext. 1) e

3 (Ext. 3).

O valor máximo registado da extensão no laminado de CFRP instrumentado foi de

7840 µm/m e ocorreu no extensómetro 2 para a carga correspondente à capacidade resistente máxima

2S-3LV 2S-R

Formação de fenda diagonal de corte na viga 2S-R

Formação de fenda diagonal de corte

na viga 2S-R

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da viga. O facto do extensómetro 2 ter registado o maior valor de extensão no CFRP, quando

comparado com o valor registado na outra secção onde foi possível obter valores de extensões no

CFRP (Ext. 3), está directamente relacionado com o padrão de fendilhação registado ao longo da

altura da alma da viga, na zona onde o laminado instrumentado está inserido. Com efeito, nas

imediações do extensómetro 2 o laminado foi atravessado pela fenda que originou o seu “pull-out” e

que foi uma das fendas de corte mais expressivas que se formaram na viga 2S-3LV. Este cenário não

se verificou junto do Ext. 3, o que justifica o valor da máxima extensão no CFRP aí registado e que

foi de 3669 µm/m (47% da extensão máxima do Ext. 2). A diferença do nível de extensão instalado

nos dois extensómetros é visível nas Figuras 44 e 45, onde, também, é possível constatar que o

extensómetro 3 apenas foi solicitado para carga próximas da carga máxima que a viga suportou.

A análise das Figuras 45 e 46 permite constatar que o laminado de CFRP e o estribo de aço

não foram mobilizados na parte inicial do carregamento. Com efeito, a referida mobilização só

ocorreu para uma carga (cerca dos 177 kN) associada ao aparecimento de fendas diagonais de corte.

Foi para o referido nível de carga que na viga sem reforço de CFRP (2S-R) ocorreu a fenda diagonal

de corte que motivou uma momentânea quebra no aumento da capacidade resistente da viga 2S-R,

assinalada na Figura 43. No que diz respeito ao reforço ao corte de CFRP, o facto de apenas ser

mobilizado com a formação de fendas diagonais de corte já tinha anteriormente sido verificado na

análise comparativa das curvas de comportamento da viga com (2S-3LV) e sem (2S-R) reforço de

CFRP (Figura 43).

Tal como se constatou para o caso do laminado de CFRP, dos dois extensómetros colados no

estribo de aço o mais solicitado foi o que estava colado numa zona do estribo atravessado por uma

das fendas de corte que mais condicionou o comportamento da viga 2S-3LV. A máxima extensão no

estribo de aço instrumentado foi registada no extensómetro 3 com um valor de 11957 µm/m, estando

associada a uma carga muito próxima da carga máxima da viga, para a qual a extensão registada no

extensómetro 3 foi de 8849 µm/m. Este facto está traduzido numa inversão do desenvolvimento da

curva carga vs extensão na secção do estribo de aço correspondente ao extensómetro 3 (Figura 46). A

referida inversão pode dever-se a um escorregamento/aliviamento do estribo de aço instrumentado

directamente relacionado com o facto da capacidade máxima de carga da viga ter sido alcançada com

a rotura do estribo vizinho.

A curva de comportamento referente ao extensómetro 3, representada na Figura 46, permite

constatar a ocorrência da cedência do aço para uma extensão de cerca de 4000 µm/m. A avaliação do

comportamento na zona onde se colou o extensómetro 1 foi condicionada pelo deficiente início de

funcionamento que este apresentou.

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Tabela 10 – Resultados da extensómetria instalada na viga 2S-3LV.

Descrição

Viga 2S-3LV

Reforço ao corte com CFRP constituído por três laminados verticais em cada face da viga.

A carga máxima atingida foi de Fmax = 316 kN.

Ext. (µm/m) 150 kN 200 kN 250 kN 300 kN 310 kN 316 kN

1 (*) - - - - - -

2 55 1104 2911 5513 6544 7840

3 27 146 192 758 1351 3669

Laminado de CFRP

4 (*) - - - - - -

Ext. (µm/m) 150 kN 200 kN 250 kN 300 kN 310 kN 316 kN

1 27.5 -853 202 495 669 880

2 (*) - - - - - -

Estribo de aço

3 0 1971 3017 4154 6630 8849(**)

Nota: Na identificação da localização dos extensómetros colados no estribo a seta que aponta para a esquerda indica que o extensómetro está do lado oposto ao representado na fotografia. (*) O extensómetro não funcionou. (**) O valor máximo da extensão lida foi de 11957 µm/m previamente à ocorrência da carga máxima.

7840 (Ext.2)

3669 (Ext.3)

0

6

12

18

24

30

0 2000 4000 6000 8000 10000

Extensões no CFRP (µm/m)

Posi

ção

do e

xten

sóm

etro

(cm

)

P = 150 kNP = 200 kNP = 250 kNP = 300 kNP = 310 kNP = 316 kN (Fmax)

Figura 44 – Extensões no laminado lidas nos extensómetros 2 e 3 para vários níveis de carga (viga 2S-3LV).

Ext. 1

Ext. 2

Ext. 3

Ext. 4

Ext. 1

Ext. 2 Ext. 3

Estribo instrumentado

Laminado instrumentado

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0

50

100

150

200

250

300

350

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Extensão no CFRP (µm/m)

Car

ga (k

N)

Ext. 2Ext. 3

Figura 45 – Extensões no laminado instrumentado (extensómetros 2 e 3) até à carga máxima (viga 2S-3LV).

0

50

100

150

200

250

300

350

-2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Extensão no estribo (µm/m)

Car

ga (k

N)

Ext. 3Ext. 1

Figura 46 – Extensões no estribo instrumentado (extensómetros 1 e 3) até à carga máxima (viga 2S-3LV).

3.3.2.2 - Viga reforçada com cinco laminados verticais em cada face do menor vão de corte (2S-5LV)

A sequência do ensaio da viga 2S-5LV, no vão de corte onde ocorreu a sua rotura, está

ilustrada nas fotografias da Figura 47. Após o aparecimento das primeiras fendas de flexão, nas

imediações da secção de aplicação da carga, surgiram as fendas diagonais de corte. Com o aumento

do carregamento estas fendas desenvolveram-se e novas fendas de corte surgiram. A localização das

fendas de corte na alma da viga ficou circunscrita à zona compreendida entre os dois laminados

extremos: o que está mais próximo do apoio e o que está mais próximo da secção de aplicação da

carga. Além disto, verificou-se uma convergência das fendas de corte para uma mesma zona,

compreendida entre o primeiro e o segundo laminado a contar a partir da secção de aplicação da

carga, que traduz o direccionamento das referidas fendas para a zona de carregamento da viga. As

fendas diagonais de corte que alcançaram a ligação alma/banzo mudaram de direcção, passando a ser

horizontais, e progrediram no sentido da zona da viga onde a carga estava a ser aplicada. O laminado

central, de entre os cinco que foram colocados em cada face da viga 2S-5LV, foi mais solicitado

(atravessado) em termos de número de fendas de corte.

Cerca dos 350 kN ocorreu uma quebra de carga devido ao deslizamento do laminado central

(parte inferior) localizado no lado contrário ao do registo fotográfico da sequência do ensaio (ver

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Figura 47-g). Após a quebra de carga referida, dos 350 kN para os 315 kN, a capacidade resistente da

viga voltou a aumentar até aos 357 kN, altura em que se deu a rotura de um dos estribos de aço.

Conforme é visível na Figura 47-h), internamente ocorreu a formação da fenda de rotura de corte

contínua, que acabaria por alcançar o ponto de carga após a rotura dos dois estribos de aço. A

abertura da referida fenda de corte foi acompanhada pelo destacamento da parede formada pelo betão

de recobrimento e o reforço de CFRP. Na Figura 53 aparece uma fotografia ilustrativa deste facto.

Na Figura 47-h) apresenta-se a pormenorização da rotura por corte, em ambas as faces da

viga, com a identificação dos estribos atravessados pelas fendas de corte (as duas rectas verticais

correspondem a dois estribos) e a localização das secções onde estes rebentaram. Na Figura 47-f) e na

Figura 47-g) ilustra-se, em ambas as faces da viga, o padrão de fendilhação no menor dos vãos de

corte, onde ocorreu a rotura da viga, e que foi registado após o ensaio.

Na Figura 48 apresentam-se as curvas carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga

referentes à viga reforçada ao esforço transverso, em cada uma das faces do menor vão de corte, com

cinco laminados de CFRP inseridos em entalhes verticais (viga 2S-5LV) e à mesma viga mas sem

reforço de CFRP (viga 2S-R). Na mesma figura está representada a relação ∆Carga vs deslocamento

na secção de aplicação da carga. A Figura 48 permite concluir, tal como já tinha acontecido para o

caso da viga 2S-3LV, que o reforço de CFRP não contribui para a capacidade de carga da viga na

fase inicial do carregamento e que o seu efeito só foi notório a partir do momento em que se

formaram fendas diagonais de corte. O incremento muito acentuado, quase vertical, na variação de

∆Carga localiza-se na fase referente à formação da fenda diagonal na viga 2S-R, assinalada na

Figura 48, e que provocou uma momentânea quebra no aumento da capacidade resistente da viga

(esta situação não aconteceu na viga com reforço). A partir daqui, o valor de ∆Carga foi aumentando

com o carregamento até ao instante em que na viga com reforço 2S-5LV ocorreram fendas diagonais

de corte, cujo efeito está assinalado na Figura 48. Posteriormente a esta fase, o contributo do CFRP

no ganho de resistência da viga reforçada foi aumentando de forma progressiva até ao momento em

que se verificou o deslizamento do laminado, anteriormente referido. Para este instante o acréscimo

proporcionado pelo CFRP (∆Carga) foi cerca de 47 kN. O decréscimo da capacidade resistente da

viga reforçada, após o deslizamento do laminado central, motivou uma diminuição do rendimento do

reforço (∆Carga). Posteriormente ao referido decréscimo da capacidade de carga da viga 2S-5LV

houve um novo incremento na sua capacidade resistente até ao momento em que atingiu a sua

capacidade máxima (357 kN). Para a gama de deformação da viga 2S-5LV referente a esta situação,

na viga sem reforço já se tinha verificado o esgotamento da sua capacidade resistente. Estes factos

justificam os valores bastante elevados existentes na parte final da relação ∆Carga vs deslocamento

na secção de aplicação da carga representada na Figura 48.

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a) Primeiras fendas de flexão b) Aparecimento de fendas diagonais de corte

c) Previamente ao deslizamento do laminado central

(ocorreu do lado oposto - ver Figura 47-g)

d) Abertura da fenda de corte entre o 2º e o 3º laminado a contar da secção de aplicação da carga(fecho das fendas à esquerda):

formação interna da fenda de corte que aparece na Figura 47-g)

e) Após o deslizamento do laminado central e a rotura dos dois estribos

f) Após a marcação das fendas (pós ensaio) g) Após a marcação das fendas (pós ensaio): face oposta

h) Identificação dos estribos e análise pormenorizada da zona da fenda de rotura de corte (ambas as faces)

Figura 47 – Sequência do ensaio da viga com cinco laminados de CFRP verticais em cada face (viga 2S-5LV).

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De uma forma genérica pode-se referir que a solução de reforço em análise permitiu um

aumento de rigidez, a partir do instante em que se formaram as fendas diagonais de corte, e que

trouxe benefícios em termos de ganho de capacidade de carga na rotura (o reforço permitiu que a

capacidade de carga na rotura subisse dos 315 kN para os 357 kN). Em termos de flecha na secção de

aplicação da carga, para a qual se verificou a capacidade resistente máxima das vigas, constatou-se

que a da viga com reforço 2S-5LV (7.11 mm) foi superior à obtida na viga sem reforço 2S-R

(5.97 mm).

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 2 4 6 8 10 12

Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)

Car

ga (k

N)

1001350100 900

100

2S-R

P

18x753x300

180

2S-5LV

80 4x160

900100

100

P

100

18x75

1350

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Deslocamento na secção de aplicação da carga (mm)

Car

ga (k

N)

Figura 48 – Efeito do reforço com cinco laminados de CFRP verticais em cada uma das faces da viga.

Na Tabela 11 apresentam-se os principais dados para a interpretação dos resultados obtidos

em termos de extensões no laminado de CFRP e no estribo de aço referentes à viga 2S-5LV. Na

mesma tabela, para as secções onde foram colados os extensómetros (laminado de CFRP e estribo de

aço) apresentam-se os valores das respectivas extensões obtidos em vários níveis de carregamento.

2S-5LV

2S-R

Formação de fenda diagonal de corte na viga 2S-R

Formação de fenda diagonal de corte na viga 2S-5LV

Formação de fenda diagonal de corte na viga 2S-5LV

Primeira quebra acentuada da capacidade de carga

da viga 2S-5LV

Formação de fenda diagonal de corte

na viga 2S-R

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As extensões registadas no laminado de CFRP instrumentado estão ilustradas nos gráficos das

Figuras 49 e 50. A primeira refere-se aos valores registados nos extensómetros 2 (Ext. 2), 3 (Ext. 3) e

4 (Ext. 4) em vários níveis de carga e a segunda refere-se à resposta carga vs extensão lida nos

extensómetros anteriormente referidos. O mesmo tipo de resposta aparece ilustrada na Figura 51, mas

em termos de extensões registadas na secção do estribo de aço onde foi colado o extensómetro 3

(Ext. 3).

O valor máximo registado da extensão no laminado de CFRP instrumentado foi de

13878 µm/m e ocorreu no extensómetro 4 para uma carga de 350 kN. Este valor da extensão foi

obtido na altura em que se verificou o escorregamento do laminado central e permaneceu inalterado

até a viga 2S-5LV atingir a sua capacidade de carga máxima. Verifica-se assim que o sistema de

aquisição de dados não conseguiu o registo de extensões mais elevadas do que 13878 µm/m (linha

vertical na parte final da curva carga vs extensão lida no Ext. 4 – Figura 50). As máximas extensões

lidas nos extensómetros 2 e 3 foram, respectivamente, 8032 µm/m e 6799 µm/m e foram obtidas para

o mesmo nível de carga que conduziu à extensão máxima no extensómetro 4. Deste modo, os valores

máximos das extensões no CFRP foram atingidos para uma carga inferior (350 kN) à carga máxima

da viga 2S-5LV (357 kN). Este facto está traduzido numa inversão do desenvolvimento das curvas

carga vs extensão nas secções onde se colaram os extensómetros 2 e 3 (Figura 50) e pode estar

associado a um escorregamento do laminado na proximidade das referidas secções. Para a carga

máxima da viga em análise as extensões registadas nos extensómetros 2, 3 e 4 foram,

respectivamente, 2720 µm/m, 1214 µm/m e 13878 µm/m. Da análise da Figura 50 é possível

constatar que o extensómetro 2 foi solicitado numa fase posterior à dos extensómetros 3 e 4, ou seja,

as fendas diagonais que atravessaram o laminado de CFRP surgiram mais cedo na zona das secções

onde foram colados os extensómetros 3 e 4.

Da análise das Figuras 50 e 51 é possível verificar que o laminado de CFRP e o estribo de aço

apenas foram mobilizados a partir de um determinado nível de carregamento que, como já se referiu

anteriormente, corresponde ao aparecimento das fendas diagonais de corte. Outro facto que se pode

constatar é que o laminado de CFRP instrumentado, nomeadamente nas imediações das secções dos

extensómetros 3 e 4, foi solicitado mais cedo que a zona do estribo de aço instrumentado onde foi

colado o extensómetro 3.

A máxima extensão no estribo de aço instrumentado registada no extensómetro 3 foi de

10737 µm/m, correspondente à carga máxima da viga (357 kN). A curva de comportamento referente

a este extensómetro (Ext. 3) representada na Figura 51 permite constatar a ocorrência da cedência do

aço e a ocorrência de uma pequena perturbação na altura do deslizamento do laminado central.

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Tabela 11 – Resultados da extensómetria instalada na viga 2S-5LV.

Descrição

Viga 2S-5LV

Reforço ao corte com CFRP constituído por cinco laminados verticais em cada face da viga.

A carga máxima atingida foi de Fmax = 357 kN.

Ext.

(µm/m) 150 kN 200 kN 250 kN 300 kN 350 kN 357 kN

1 (*) - - - - - -

2 0 27 2683 5248 8032

(2848)2720

3 55 1186 3742 4892 6799

(1289)1214

Laminado deCFRP

4 28 385 639 1099 5456

(13878)13878

Ext. (µm/m) 150 kN 200 kN 250 kN 300 kN 350 kN 357 kN

1 (*) - - - - - -

2 (*) - - - - - -

Estribo de aço

3 83 128 1788 2705

4640 (9701)

10737

Nota: Na identificação da localização dos extensómetros colados no estribo a seta que aponta para a esquerda indica que o extensómetro está do lado oposto ao representado na fotografia. Os valores entre parêntesis referem-se à segunda vez que foi atingida uma carga de 350 kN (ver Figura 27). (*) O extensómetro não funcionou.

6799 (Ext.3)

8032 (Ext.2)

13869 (Ext.4)

0

6

12

18

24

30

0 5000 10000 15000

Extensões no CFRP (µm/m)

Posi

ção

do e

xten

sóm

etro

(cm

)

P = 150 kNP = 200 kNP = 250 kNP = 300 kNP = 350 kNP = 356 kN (Fmax)

Figura 49 – Extensões no laminado lidas nos extensómetros 2, 3 e 4 para vários níveis de carga (viga 2S-5LV).

Estribo instrumentado

Laminado instrumentado

EXT. 1

EXT. 2

EXT. 3

EXT. 4

EXT. 1

EXT. 2 EXT. 3

Page 12: Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a ... · Na mesma figura está representada a relação entre o efeito na capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP,

Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP

Salvador Dias e Joaquim Barros 62

050

100150200250300350400

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

Extensão no CFRP (µm/m)

Car

ga (k

N)

Ext. 4Ext. 4

Ext. 3

Ext. 3

Ext. 2

Ext. 2

Figura 50 – Extensões no laminado instrumentado (extensómetros 2, 3 e 4) até à carga máxima (viga 2S-5LV).

050

100150200250300350400

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Extensão no estribo - Extensómetro 3 (µm/m)

Car

ga (k

N)

Figura 51 – Extensões no estribo instrumentado (extensómetro 3) até à carga máxima (viga 2S-5LV).

3.3.2.3 - Viga reforçada com oito laminados verticais em cada face do menor vão de corte (2S-8LV)

A sequência do ensaio da viga 2S-8LV, no vão de corte onde ocorreu a sua rotura, está

ilustrada nas fotografias da Figura 52. As primeiras fendas que surgiram foram de flexão e,

posteriormente, apareceram as fendas diagonais de corte. Com o desenvolvimento do carregamento

novas fendas de corte foram surgindo. Tal como se pode constatar na Figura 52-c) verificou-se uma

convergência das fendas de corte para uma mesma zona, compreendida entre o primeiro e o terceiro

laminado a contar a partir da secção de aplicação da carga, que traduz o direccionamento das

referidas fendas para a zona de carregamento da viga. As fendas diagonais de corte que alcançaram a

ligação alma/banzo mudaram de direcção, passando a ser horizontais, e progrediram no sentido da

zona da viga onde a carga estava a ser aplicada.

A capacidade máxima de carga da viga 2S-8LV foi atingida quando se deu em simultâneo: o

início do “spalling” (destacamento) da parede, constituída pelo betão de recobrimento e pelos

laminados de CFRP inseridos, nas imediações da parte superior do quarto laminado a contar da

secção de aplicação da carga; e a formação de uma fenda contínua horizontal na zona de ligação

alma/banzo, entre o primeiro e o quarto laminado a contar a partir da secção de aplicação da carga.

Posteriormente, verificou-se a rotura dos dois estribos de aço localizados no menor vão de corte da

viga. Na Figura 53 apresenta-se o pormenor do fenómeno do “spalling” que ocorreu à esquerda do

Perturbação ocorrida quandose deu o escorregamento do

laminado central

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Reforço ao corte de vigas T de betão armado usando a técnica NSM com laminados de CFRP

Salvador Dias e Joaquim Barros 63

quatro laminado a contar a partir da secção de aplicação da carga. Na mesma figura apresenta-se o

fenómeno de “spalling” na viga 2S-5LV (viga reforçada com cinco laminados verticais).

A Figura 52-f) e A Figura 52-g) ilustram, em ambas as faces da viga, o padrão de fendilhação

no menor dos vãos de corte, onde ocorreu a rotura da viga, e que foi registado após o ensaio. Na

Figura 52-h) apresenta-se a pormenorização da rotura por corte, em ambas as faces da viga, com a

identificação dos estribos (as duas rectas verticais correspondem a dois estribos) e a localização das

secções onde estes rebentaram. A análise da zona de rotura da viga, após a remoção do reforço,

permite verificar a ocorrência de várias fendas de corte, apresentando-se o betão bastante danificado.

Na Figura 54 apresentam-se as curvas carga vs deslocamento na secção de aplicação da carga

referentes à viga reforçada ao esforço transverso, em cada uma das faces do menor vão de corte, com

oito laminados de CFRP inseridos em entalhes verticais (viga 2S-8LV) e à mesma viga mas sem

reforço de CFRP (viga 2S-R). Na mesma figura está representada a relação ∆Carga vs deslocamento

na secção de aplicação da carga. A Figura 54 permite concluir que, em qualquer instante do

carregamento, a viga reforçada apresentou uma capacidade de carga superior à da viga não reforçada.

A maior rigidez inicial da viga reforçada pode estar associada à percentagem de CFRP que esta

continha. Apesar disto, na Figura 54, e indo ao encontro do que foi verificado nas vigas com reforço

de CFRP anteriormente analisadas, é possível constatar que o efeito do reforço foi mais determinante

a partir do momento em que se formaram fendas diagonais de corte. O incremento muito acentuado,

quase vertical, na variação de ∆Carga localiza-se na fase referente à formação da fenda diagonal na

viga 2S-R, assinalada na Figura 54, e que provocou uma momentânea quebra no aumento da

capacidade resistente da viga (esta situação não aconteceu na viga com reforço). A partir deste nível

de carregamento, o contributo do CFRP foi aumentando, progressivamente, com a excepção das

situações que houve quebras momentâneas na capacidade de carga da viga reforçada, motivadas quer

pelo aparecimento de fendas de corte ou pela “cedência” do reforço de CFRP. Para o valor da flecha

correspondente à capacidade máxima de carga da viga não reforçada (5.97 mm) o valor de ∆Carga foi

cerca de 71.4 kN. O valor de ∆Carga associado à capacidade máxima da viga reforçada (flecha de

6.22 mm) foi de 93.2 kN. Os máximos valores da relação ∆Carga ocorreram para valores de flecha

superiores àquela em que se verificou a capacidade máxima de carga da viga não reforçada.

De uma forma genérica pode-se referir que a solução de reforço em análise permitiu um

aumento geral de rigidez, sendo mais acentuado a partir do instante em que se formaram as fendas

diagonais de corte. Ao mesmo tempo garantiu um ganho de capacidade de carga na rotura (o reforço

permitiu que a capacidade máxima de carga subisse dos 315 kN para os 396 kN). Em termos de

flecha na secção de aplicação da carga associada à capacidade resistente máxima das vigas constatou-

se que a da viga com reforço 2S-8LV (6.22 mm) foi superior à da viga sem reforço 2S-R (5.97 mm).