Índice de figuras
10 CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE O DESEMPENHO E A MODELAÇÃO DA LIGAÇÃO FRP/BETÃO
2.4. ENSAIOS DE ADERÊNCIA 39
de tensões no CFRP devido, provavelmente, à falta de impregnação de fibras na resina epoxídica utilizada.
A técnica óptica ESPI usada na monitorização das deformações no CFRP revelou ainda que as extensões, para uma dada secção, não permanecem constantes, ou seja, existe um gradiente nas extensões ao longo da largura do CFRP. Como consequência deste gradiente, a distribuição das tensões de aderência na largura do compósito de CFRP não é uniforme. Esta observação foi mais evidente nos provetes com laminados e pode ser explicada pela distorção não uniforme do adesivo. Porém, à medida que a força se aproxima do instante de ruptura, este gradiente tende a desaparecer e as extensões tendem a uniformizarem‐se ao longo da largura do compósito de CFRP devido a uma redistribuição das tensões aquando do desenvolvimento de deformações inelásticas no betão [91].
2.4.7. Ensaio de viga de BA com fenda a meio vão
Este ensaio é referido em diversos trabalhos [4, 66, 79, 92] como sendo um ensaio de flexão típico para a avaliação da interface FRP/betão. Este ensaio consiste em colar o compósito de FRP ao longo da face traccionada da viga a qual foi previamente fendilhada a meio‐vão e por onde o compósito, nessa região, deixa de estar colado ao betão. O ensaio permite estudar duas superfícies coladas no entanto, o mais comum consite no estudo apenas de uma das faces coladas. Para esse efeito, são adoptadas na superfície não monitorizada sistemas de amarração complementares quer mecânicos quer por colagem de mais FRP distribuído por uma superfície de betão maior (por exemplo, mais comprimento ou largura de colagem ou por confinamento do betão). A secção transversal da viga pode também sofrer algumas variações e nem sempre se recorre a vigas de secção rectangular. No trabalho realizado por Laura Lorenzis et al. [93], foram realizados ensaios de flexão de quatro pontos em vigas simplesmente apoiadas de vão 1067mm e de secção transversal em forma de T invertido. Neste trabalho, foi ainda adoptada uma rótula metálica na parte comprimida da viga a meio‐vão de modo a fixar a força de compressão na rótula permitindo controlar a posição das forças de compressão e de tracção na secção de meio‐vão. O momento flector nesta secção é constante para qualquer nível de carga. Lorenzis et al. [93] realizaram no total 18 ensaios de flexão com vista a estudar o comportamento da ligação CFRP/betão. Três séries de provetes foram ainda consideradas distinguindo‐se entre si pela resistência à compressão do betão. Em cada série, foram ainda adoptados 3 diferentes comprimentos de colagem. Os resultados permitiram concluir que a força máxima ancorada pelo compósito de CFRP não variava com o comprimento de colagem, significando que os comprimentos de colagem adoptados eram superiores ao comprimento de colagem de transferência da ligação. Lorenzis et al. [93] verificaram ainda que o número de camadas conferia uma maior capacidade resistente à ligação CFRP/betão.
No trabalho de Maria Aiello e Marianovella Leone [88], comparou‐se a influência do tipo de ensaio de aderência no desempenho da ligação CFRP/betão. Três tipos de ensaio foram estudados: corte simples, corte duplo e flexão de viga com fenda a meio‐vão. Os resultados experimentais revelaram que as tensões de aderência nos ensaios das vigas de BA com fenda a meio‐vão eram superiores às obtidas nos outros
40 CAPÍTULO 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE O DESEMPENHO E A MODELAÇÃO DA LIGAÇÃO FRP/BETÃO ensaios. No entanto, os deslizamentos obtidos nestes ensaios foram inferiores relativamente aos outros dois ensaios de corte. As dispersões de resultados obtidos para os três tipos de ensaios vêm reforçar a necessidade em se assumir um único ensaio de aderência de maneira a que possa integrar os regulamentos da especialdidade conforme refere Davalos et al. [68] e que, de acordo Aiello e Leone [88], o ensaio de corte simples acaba por representar uma boa alternativa aos ensaios mais sofisticados, principalmente quando se pretende realizar estudos mais localizados sobre a ligação FRP/betão e se pretende determinar uma tensão de aderência média.
Dolan et al. [94] elegeram também este tipo de ensaio para levar a cabo uma vasta campanha de ensaios (229 vigas) para avaliar os efeitos de degradação da ligação CFRP/betão sob diferentes agentes ambientais agressivos. O estudo incidiu ainda no tipo de aplicação do compósito de CFRP tendo os autores aplicado o compósito por wet
lay‐up e em forma de laminado. O ensaio, controlado por deslocamento a 2,54mm/min
(1in/min), apresentou os modos de ruptura seguintes: coesiva pelo betão (fendilhação por flexão/corte da viga de betão), coesiva pela fibra (com delaminação do compósito) e adesiva (pela interface CFRP/betão). Apresentam‐se mais detalhes sobre este trabalho no Sub‐Capítulo 2.8.
Yashar Khalighi [95] escolheu este tipo de ensaio para estudar o comportamento das ligações GFRP/betão e CFRP/betão com recurso a 42 vigas de secção rectangular (310×100×100mm) e 6 vigas de controlo (sem colagem de FRP). As dimensões escolhidas para as vigas incidiram apenas na facilidade de manuseamento e custos inerentes à concepção dos provetes. Yashar Khalighi [94] fez ainda variar o tipo de preparação de superfície, o tipo de resina, a velocidade de aplicação das cargas (em ensaios de impacto) e o efeito do comprimento de colagem. Dois tipos de betão (fcm=28,1MPa e 33,1MPa) foram ainda considerados neste trabalho ao qual se adicionaram fibras de aço com 30mm de comprimento e secção transversal rectangular de 1,0×0,5mm com o intuito de induzir uma ruptura dos provetes pela interface. Os provetes tiveram, na sua generalidade, uma ruptura preponderantemente mais adesiva com clara excepção para os ensaios em que o autor utilizou compósitos de CFRP e nos quais foram identificadas duas rupturas distintas: (i) ruptura coesiva pelo compósito conforme se mostra pela Figura 2.18a; e (ii) ruptura pelo betão por falta de amarração do compósito (ruptura por esforço transverso) conforme se mostra pela Figura 2.18b. A primeira das rupturas ficou a dever‐se, provavelmente, ao modo de impregnação das fibras seguido pelo autor em que a utilização de pistola de pressão para pulverizar a fibra com resina foi insuficiente para impregnar as fibras de carbono. No segundo caso, a aplicação da resina com recurso a rolo foi mais eficiente e daí, tendo o compósito de CFRP um elevado módulo de elasticidade, acabou por induzir mais forças para o apoio conduzindo o provete a uma ruptura por esforço transverso. A Figura 2.19 mostra o esquema de ensaio seguido por Yashar Khalighi [95] com recurso a uma máquina universal de tracção/compressão e que cujos ensaios quasi estáticos foram realizados sob controlo dos deslocamentos à razão de 0,05mm/min.
2.4. ENSAIOS DE ADERÊNCIA 41 Figura 2.18: Modos de ruptura no ensaio: (a) com pulverização da resina na fibra de carbono (em cima); (b) com aplicação a rolo da resina na fibra de carbono (em baixo à esquerda); e (c) com GFRP [95]. Figura 2.19: Ensaio de viga à flexão de 4 pontos com uma fenda a meio‐vão seguido por Yashar Khalighi [95].