CARGAS DE RUÍNA E MODOS DE RUÍNA DOS PILARES

A determinação do modo de ruína foi realizada por meio da observação do comportamento dos pilares durante os ensaios, levando-se em consideração as deformações na armadura, concreto e no reforço. Além disso, para a comprovação dos modos de ruína dos pilares de acordo com a ABNT NBR 6118:2014, foram utilizados os domínios de deformações apresentados pela norma brasileira. Foram elaboradas as curvas de interações dos pilares, carga x momento da seção transversal de cada pilar, especificando os limites entre cada domínio. Foi considerado a deformação última de esmagamento do concreto εcu igual a 3,5‰.

A Tabela 4.3 apresenta os modos de ruína dos pilares, com suas respectivas forças de ruína, resistências e deformações no concreto, na armadadura e no reforço. Na Figura 4.18 e Figura 4.19 são apresentados os diagramas de interações dos pilares, onde são demostrados os momento fletores últimos calculados (Mu,calc). Para os pilares que

apresentaram a mesma resistência a compressão do concreto os curvas de interações ficaram no mesmo gráfico.

Tabela 4.3 – Forças de ruína e modos de ruína dos pilares PILAR einicial (mm) Fu (kN) fc (MPa) Ec (GPa) P2 (mm) εc (‰) (‰) εs (‰) εf Modo de ruína C30U 30 254,20 33 30,7 13,34 -2,15 0,31 -

Ruína por flexo-compressão com grande excentricidade, com ruptura do concreto, sem escoamento da armadura. (Domínio 4)

C30S 291,60 33 30,7 23,99 -2,62 0,84 1,96

Ruína por flexo-compressão com grande excentricidade, com ruptura do concreto.

(Domínio 4)

C40U 40

182,20 32 29,9 33,54 -2,60 2,21 -

Ruína por flexo-compressão com grande excentricidade, com ruptura doconcreto e

escoamento da armadura. (Domínio 3)

C40S 216,40 32 29,9 39,72 -2,47 1,86 3,94 Ruína por flexo-compressão na extremidade

superior

C50U 50

162,60 32 29,9 41,92 -2,75 2,54 -

Ruína por flexo-compressão com grande excentricidade, com ruptura doconcreto e escoamento da armadura. (Domínio 3)

C50S 189,50 32 29,9 41,31 -2,19 1,96 3,67 Ruína por flexo-compressão na extremidade _inferior

C60U 60

141,00 33 30,7 43,88 -2,80 2,88 -

Ruína por flexo-compressão com grande excentricidade, com ruptura doconcreto e

escoamento da armadura. (Domínio 3)

C60S 193,60 33 30,7 47,06 - 3,5 2,71 4,19 Ruína por flexo-compressão na extremidade

superior Obs.:

Fu = força de ruína

einicial = excentricidade inicial

P2 = deslocamento horizontal da região central correspondente a um passo de carga antes da ruína εc = deformação específica média do concreto correspondendo a um passo de carga antes da ruína

εs = deformação específica média do aço correspondendo a um passo de carga antes da ruína

Figura 4.18 – Diagrama N-M dos pilares - C30U, C30S, C60U, C60S

Figura 4.19 – Diagrama N-M dos pilares - C40U, C50U, C40S e C50S

Os modos de ruína dos pilares estão apresentadas nas Figura 4.20 a Figura 4.27. Em seguida são apresentadas as análises dos modos de ruína apresentado pelos pilares.

0 200 400 600 800 1000 1200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 N (k N ) M (kN.m)

Curva de Interação (Sem Reforço) Curva de Interação (Com Reforço) Mu,cal = 15,39 kN.m(C30U) Mu,cal = 18,18 kN.m (C30S) Mu,cal = 14,84 kN.m (C60U) Mu,cal = 18,38 kN.m (C60S) 3 4 4a 5 3 4 4a 5 0 200 400 600 800 1000 1200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 N (k N ) M (kN.m)

Curva de Interação (Sem Reforço) Curva de Interação (Com Reforço) Mu,cal = 14,7 kN.m (C40U) Mu,cal = 14,2 kN.m (C50U) Mu,cal = 17,9 kN.m (C40S) Mu,cal = 17,9 kN.m (C50S) 3 4 4a 5 3 4 4a 5

c) Face D

a) Vista Frontal Face F b) Face tracionada T d) Face C Figura 4.20 – Modo de ruína do pilar C30U

b) Face T c) Face D

a) Vista Frontal Face F d) Face C

94

c) Face F

a) Vista Frontal Face F b) Face D e Face T d) Face C Figura 4.22 – Modo de ruína do pilar C40U

b) Ruína na extremidade superior

d) Extremidade superior da Face C

a) Vista Frontal Face F c ) Extremidade superior da Face T

da Face T

e ) Face C – Região Central Figura 4.23 – Modo de ruína do pilar C40S

b) Face T d) Face D - Região Central

a) Vista Frontal Face F c) Face F - Região Central e) Face C - Região Central Figura 4.24 – Modo de ruína do pilar C50U

b) Extremidade inferior Face T

d) Extremidade inferior Face D

a ) Vista Frontal Face F c) Extremidade inferior Face F

da

e ) Extremidade inferior Face C

c) Face D - Região Central

a) Vista Frontal Face F b) Face T d) Face C - Região Central Figura 4.26 – Modo de ruína do pilar C60U

b) Extremidade superior Face T

Face T

d) Extremidade superior Face D

a ) Vista Frontal Face F c) Extremidade superior Face F

da Face T

e ) Extremidade superior Face C

Os pilares C30U, C30S, C40U, C50U e C60U apresentaram ruína por flexo-compressão com grande excentricidade na região central, com as seções transversais apresentando tensões de tração e de compressão.

O pilar C30U a uma carga de 240,20 kN correspondendo a 94,5% da carga de ruína, apresentava deformações médias armadura tracionada de 0,31‰, evidenciando deformações distantes da tensão corresponde ao escoamento do material. Para esse mesmo nível de carregamento, as deformações registradas no concreto era da ordem de -2,1‰, indicando que até o momento da ruína o concreto chegaria a deformações da ordem 3,5‰, correspondendo ao esmagamento do concreto. Pelas análises das deformações nos dois materiais fica evidente que a ruína ocorreria por esmagamento do concreto, sem o escoamento da armadura tracionada, ruína típica do domínio 4, comprovada pela análise do diagrama representado na Figura 4.18.

O pilar C30S com excentricidade relativa de 0,25, a 99,40% da carga de ruína apresentava deformações no reforço de fibra de carbono da ordem de 1,97‰, na armadura tracionada as deformações eram da ordem de 0,84‰ e no concreto -2,62‰. Durante a realização dos ensaios não foi verificada a ruptura do reforço. A partir dos dados de deformações é possível verificar que há uma tendência do esmagamento do concreto. De acordo com o diagrama de interação a ruína desse pilar é típica do domínio 4, esmagamento do concreto (Figura 4.18).

Para o pilar C40U foram registradas deformações médias na armadura tracionada de 2,21‰, e no concreto de -2,6‰ a uma carga de 180 kN, que corresponde a 98,79% da carga de ruína. A partir das deformações da armadura tracionada fica evidente o escoamento da armadura até o momento da ruína, já que o a deformação para o início do escoamento obtida a partir dos ensaios de caracterização do aço, indicou deformação de 2,66‰, além disso, o concreto ainda registrava deformações de 2,6‰ e hipoteticamente alcançaria deformações de esmagamento do concreto comprimido, da ordem de 3,5‰. Indicando o escoamento do aço, seguido pelo esmagamento do concreto, ruína típica do domínio 3 (Figura 4.19).

A 98,45% da carga de ruína, o pilar C50U apresentava deformações no concreto da ordem de -2,75‰, na armadura tracionada de 2,54‰. A deformação para o início do escoamento

obtida a partir dos ensaios de caracterização do aço, indicou deformação de 2,66‰. Para este pilar pode-se concluir que ocorreria o escoamento do aço, seguido pelo esmagamento do concreto, ruína do Domínio 3 (Figura 4.19).

O último registro de deformações realizando para o pilar C60U foi a 99,14% da carga de ruína do pilar. As armaduras da camada tracionada apresentaram deformação média de 2,88‰. E o concreto apresentava deformações da ordem de -2,80‰. A partir das deformações da armadura tracionada fica evidente o escoamento da armadura até o momento da ruína, já que o a deformação para o início do escoamento obtida a partir dos ensaios de caracterização do aço, indicou deformação de 3,02‰. Indicando o escoamento do aço, seguido pelo esmagamento do concreto, ruína típica do Domínio 3 (Figura 4.18).

Os pilares C40S, C50S e C60S apresentaram modo de ruína por flexo-compressão na extremidade superior, inferior e superior respectivamente. Isto é atribuído à descontinuidade do reforço de CFRP nas extremidades, conduzindo assim a uma mudança dos locais de ruína. Este modo de ruína pode ser evitado adotando um sistema de ancoragem para o reforço nas extremidades dos pilares.

Para os pilares C40S, C50S e C60S as deformações médias no reforço de fibra de carbono a um passo de carga antes da ruína estavam na ordem de 3,94‰, 3,67‰ e 4,20‰ respectivamente, com uma deformação média na armadura tracionada na ordem de 1,86‰, 1,96‰ e 2,71‰, respectivamente e no concreto comprimido de -2,47‰, -2,19‰ e 3,54‰, respectivamente. Pela análise dos resultados, é possível verificar que se não tivesse ocorrido a ruína prematura desses pilares, possivelmente eles poderiam ter apresentado ruína por flexo-compressão na região central.