Caracterização das Vigas de Ensaio

As vigas ensaiadas foram produzidas com BEAL de diferentes valores de resistência à compressão, variando ainda a taxa de armadura longitudinal de tracção. As dimensões médias das vigas, após a descofragem, foram as seguintes:

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 Altura da secção: 0,27 m;

 Largura da secção: 0,12 m;

 Comprimento: 3,00 m.

Consideram-se dimensões médias porque ocorreram pequenos desvios nas dimensões das vigas, causados por pequenos desvios dimensionais dos moldes metálicos e pelo acabamento superficial efectuado manualmente. Foi adoptado um recobrimento das armaduras de 2,0 cm. Contudo, as dimensões reais de cada viga foram registadas e utilizadas nos cálculos efectuados. Foi também efectuado um tratamento superficial nas vigas, antes de serem ensaiadas, garantindo um acabamento mais regular na zona onde seriam aplicadas as cargas. No estudo experimental foram, assim, utilizadas duas séries de vigas com diferentes taxas de armadura longitudinal de tracção. Essas séries de vigas foram denominadas de V2 e V4, uma vez que fazem parte de um estudo mais abrangente, com diferentes taxas de armadura de tracção. O aço escolhido para as armaduras das vigas foi da classe A500 NR SD.

Foram produzidas três vigas de cada série, V2 e V4. Em cada uma dessas séries utilizaram-se diferentes BEAL (LC35, LC50 e LC70), com diferentes valores de resistência à compressão. Os valores médios da resistência à compressão, aos 28 dias em provetes cúbicos, que se definiram foram: 35, 55 e 70 MPa. A massa volúmica pretendida para todos os três tipos de betão era de aproximadamente 1900 kg/m³. Resumidamente, foram produzidas as seguintes vigas: uma V2 e uma V4 com um betão LC35; uma V2 e uma V4 com um betão LC50; uma V2 e uma V4 com um betão LC70.

Na Figura 4.1 apresenta-se um corte longitudinal da viga V2 onde se representam as dimensões médias, a pormenorização das armaduras e o modelo teórico para o sistema de apoio utilizado. Não foi considerada a colocação de armadura transversal na zona de flexão pura, de modo a evitar a influência do confinamento nos resultados obtidos. Contudo, esta foi considerada nas zonas extremas das vigas, para evitar uma rotura por esforço transverso.

Figura 4.1 - Corte longitudinal das vigas V2

A Figura 4.2 representa um corte transversal da viga V2 com as dimensões médias da secção transversal assim como as pormenorizações das armaduras transversal e longitudinal.

Tiago Simões 39 Figura 4.2 - Corte transversal das vigas V2

Na Figura 4.3 apresenta-se um corte longitudinal da viga V4 onde se representam as dimensões médias, a pormenorização das armaduras e o modelo teórico para o sistema de apoio utilizado.

Figura 4.3 - Corte longitudinal das vigas V4

A Figura 4.4 representa um corte transversal da viga V4 com as dimensões médias da secção transversal assim como as pormenorizações das armaduras transversal e longitudinal.

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Na Figura 4.5 está representada a distribuição teórica dos esforços internos ao longo da viga, em função das forças concentradas, aplicadas durante o ensaio. Na distribuição apresentada não estão incluídos os esforços introduzidos pelo peso próprio da viga, pois admitiu-se que tais esforços são desprezáveis relativamente aos induzidos pelo carregamento. A colocação das cargas assinaladas permite, assim, obter uma zona central, limitada pelos pontos de aplicação das cargas, submetida, em teoria, à flexão pura.

Figura 4.5 - Distribuição teórica dos esforços internos ao longo da viga

Realizaram-se alguns cálculos preliminares, para cada viga, com os seguintes objectivos: verificar se o equipamento de aplicação da carga teria capacidade suficiente para provocar a rotura das vigas; verificar se a armadura transversal das vigas era suficiente para evitar uma rotura prematura por esforço transverso.

Nestes cálculos admitiu-se um valor médio da tensão de cedência do aço de 550 MPa, e que as armaduras de tracção atingiam este valor. O cálculo do esforço transverso resistente foi efectuado de acordo com o EC2.

A força prevista no actuador, capaz de provocar a rotura de cada viga, era o dobro do momento resistente da mesma, M_Rd, como é perceptível na Figura 4.5. O valor de M_Rd de cada viga foi estimado da seguinte forma:

Tiago Simões 41

Em que:

A_s – área de aço da armadura de tracção σs – tensão na armadura de tracção d – altura útil da secção

Da observação da Figura 4.5 também é perceptível que valor do esforço transverso actuante, VEd, corresponde a metade da carga aplicada pelo actuador. A armadura transversal das vigas é constituída por estribos verticais, logo, o valor do esforço transverso resistente, VRd, de cada viga é o menor dos seguintes valores:

(4.2)

(4.3) Em que:

A_sw – área da secção transversal das armaduras de esforço transverso s – espaçamento dos estribos

z – braço do binário das forças interiores, igual a 0,9 × d

fywm – valor médio da tensão de cedência das armaduras de esforço transverso θ – ângulo formado pela escora comprimida de betão e o eixo da viga

a_cw – coeficiente que tem em conta o estado de tensão no banzo comprimido b_w – largura da secção

ν1 – coeficiente de redução da resistência do betão fendilhado por esforço transverso, igual a 0,6 × (1 – flcm / 250), com flcm em MPa

flcm – valor médio da tensão de rotura do betão leve à compressão

No Quadro 4.1 apresenta-se o resumo destes cálculos preliminares que servem apenas para uma aproximação grosseira, de modo a verificar se as vigas apresentarão um comportamento próximo do idealizado.

Quadro 4.1 - Cálculos preliminares

Viga ^d (m) ρ (%) MRd (kN.m) Carga do actuador (kN) VEd (kN) VRd,s (kN) VRd,máx (kN) V2 LC35 0,234 1,12 36,37 73 36,50 82,53 208,73 V2 LC50 0,234 1,12 36,37 73 36,50 82,53 279,76 V2 LC70 0,234 1,12 36,37 73 36,50 82,53 357,28 V4 LC35 0,226 2,96 89,94 180 90,00 141,24 201,59 V4 LC50 0,226 2,96 89,94 180 90,00 141,24 270,20 V4 LC70 0,226 2,96 89,94 180 90,00 141,24 345,06

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