Ensaios de Suzuki et al (1998)

SUZUKI et al. (1998) ensaiaram 28 blocos sobre quatro apoios visando analisar os seguintes aspectos: comparação entre tipos distintos de arranjos das armaduras (barras concentradas segundo as laterais e distribuídas em malha) e análise da influência que a distância entre o centro das estacas e a face lateral dos blocos exerce sobre o carregamento de ruptura. A Figura 5.12 ilustra o esquema dos blocos ensaiados.

Os autores ensaiaram 14 pares de corpos de prova separados em três séries de experimentos, em que foram variadas as seguintes grandezas: altura do bloco, quantidade de armadura, disposição (concentrada e em malha) das barras e dimensões em planta do bloco.

Figura 5.12: Esquema dos blocos ensaiados.

Fonte: Suzuki et al. (1998)

O dimensionamento teve como premissa a determinação da quantidade de barras suficiente para que ocorresse o escoamento das mesmas (ruína por flexão, conforme denominado pelos autores) antes da ruptura por cisalhamento do bloco. Entretanto, na terceira série de ensaios (BDA) os exemplares tiveram a taxa de armação aumentada em um dos sentidos de modo a limitar o sentido de ruptura do bloco.

Os ensaios foram realizados com o equipamento ilustrado na Figura 5.13. O carregamento foi aplicado pseudo-estaticamente por meio de macacos hidráulicos conectados a vigas metálicas, de modo a distribuir igualmente o carregamento nos apoios. Os apoios consistiam em placas metálicas situadas sobre um conjunto de esferas metálicas, que viabilizavam o deslocamento horizontal e rotação dos mesmos.

Figura 5.13: Equipamento utilizado nos ensaios.

Fonte: Adaptado de Suzuki et al. (1998).

A Tabela 5.7 apresenta as características físicas e geométricas e as respectivas cargas de ruptura dos blocos ensaiados.

Tabela 5.7: Características físicas e geométricas dos ensaios de Suzuki et al. (1998).

Fonte: Próprio Autor

A Figura 5.14 ilustra o padrão de fissuração em quatro dos exemplares. Os primeiros indícios de fissuras ocorreram na região central do fundo dos blocos (sob a projeção dos pilares), o símbolo ▲ indica a posição do surgimento da primeira fissura.

Nº Bloco H (cm) h (cm) L (cm) Dest (cm) ap (cm) fc (MPa) Disposição Tipo de Ancoragem As (cm²) fy (MPa) Nexp (kN) Modo de Ruína

BP-20-1 20 15,0 54 15 30 21,3 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 413 519 E+B

BP-20-2 20 15,0 54 15 30 20,4 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 413 480 E+B

BPC-20-1 20 15,0 54 15 30 21,9 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 413 519 E+P

BPC-20-2 20 15,0 54 15 30 19,9 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 413 529 E+P

BP-25-1 25 20,0 54 15 30 22,6 10 Ф10 (malha) Ganchos 7,1 413 735 B

BP-25-2 25 20,0 54 15 30 21,5 10 Ф10 (malha) Ganchos 7,1 413 755 B

BPC-25-1 25 20,0 54 15 30 18,9 10 Ф10 (laterais) Ganchos 3,6 413 818 E+B

BPC-25-2 25 20,0 54 15 30 22,0 10 Ф10 (laterais) Ganchos 3,6 413 813 E+P

BP-20-30-1 20 15,0 50 15 30 29,1 6 Ф10 (malha) Ganchos 4,3 405 485 E+B

BP-20-30-2 20 15,0 50 15 30 29,8 6 Ф10 (malha) Ganchos 4,3 405 480 E+B

BPC-20-30-1 20 15,0 50 15 30 29,8 6 Ф10 (laterais) Ganchos 2,1 405 500 E

BPC-20-30-2 20 15,0 50 15 30 29,8 6 Ф10 (laterais) Ganchos 2,1 405 495 E

BP-30-30-1 30 25,0 50 15 30 27,3 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 405 916 B

BP-30-30-2 30 25,0 50 15 30 28,5 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 405 907 E+B

BPC-30-30-1 30 25,0 50 15 30 28,9 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 405 1039 E+B

BPC-30-30-2 30 25,0 50 15 30 30,9 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 405 1029 E+B

BP-30-25-1 30 25,0 50 15 25 30,9 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 794 E+B

BP-30-25-2 30 25,0 50 15 25 26,3 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 725 B

BPC-30-25-1 30 25,0 50 15 25 29,1 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 356 853 E+B

BPC-30-25-2 30 25,0 50 15 25 29,2 8 Ф10 (laterais) Ganchos 2,9 356 872 E+B

BDA-70x90-1 30 25,0 50 15 25 29,1 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 784 E+B

BDA-70x90-2 30 25,0 50 15 25 30,2 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 755 E+B

BDA-80x90-1 30 25,0 50 15 25 29,1 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 858 E+B

BDA-80x90-2 30 25,0 50 15 25 29,3 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 853 E+B

BDA-90x90-1 30 25,0 50 15 25 29,5 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 853 E+B

BDA-90x90-2 30 25,0 50 15 25 31,5 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 921 E+B

BDA-100x90-1 30 25,0 50 15 25 29,7 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 911 E+B

BDA-100x90-2 30 25,0 50 15 25 31,3 8 Ф10 (malha) Ganchos 5,7 356 931 E+B

Blocos sobre 4 estacas - Suzuki et al. (1998)

Observações: - Os blocos BP-20-1/BP-20-2/BPC-20-1/BPC-20-2/BP-20-30-1/BP-20-30-2/BPC-20-30-1/BPC-20-30-2 não serão considerados pois apresentaram inclinação das bielas inferior a arctg (2/3);

- O Bloco BPC-25-2 foi descartado pois apresentou ruptura por punção; - Seção transversal das estacas: circular;

- Legenda dos modos de ruína: (E) escoamento das armaduras / (B) ruptura das bielas / (P) puncionamento do bloco / (A) falha da ancoragem das barras.

Figura 5.14: Fissuração dos blocos ensaiados: (a) bloco com armadura em malha, (b) bloco com armadura concentrada, (c) e (d) blocos com dimensões variáveis.

Fonte: Suzuki et al. (1998)

A Figura 5.14-a apresenta o padrão de fissuração dos blocos da série BP, onde as fissuras se formaram inicialmente em formato em cruz. Neste caso, pode-se dizer que ocorreu uma ruptura por cisalhamento típica pois, ao atingir o carregamento máximo de carga, a capacidade de carregamento apresentou uma queda brusca enquanto que a deflexão não sofreu alterações significativas.

Os blocos da série BPC, com armadura concentrada sobre as estacas, fissuraram na base conforme ilustra a Figura 5.14-b. Os modos de ruína observados para esse caso foram cisalhamento e punção. No exemplar BPC-20-30-2, a deflexão cresceu a partir de certo ponto do ensaio sem o correspondente acréscimo de carregamento. Uma vez que, até o final do experimento, este bloco não indicou fissuras por cisalhamento, considerou-se que ocorreu ruptura por flexão, com o escoamento das armaduras.

As fissuras nos exemplares do tipo BDA propagaram-se do centro do elemento para as extremidades, avançando paralelamente às faces laterais. Para cargas próximas aos valores máximos, observou-se fissuras com aberturas significativas pelas quais determinou-se a ruína por flexão dos blocos.

É importante observar que Suzuki et al. (1998) definiram o limite de escoamento das armaduras sem a devida instrumentação. O escoamento foi interpretado como o ponto pelo qual a deflexão começou a crescer repentinamente sem o correspondente acréscimo de carregamento aplicado (conforme Figura 5.15). Neste instante, a largura das fissuras na base do bloco se mostrou superior à 0,5𝑚𝑚, indicando que as armaduras atingiram o limite de escoamento.

Figura 5.15: Diagrama carregamento versus deflexão dos blocos ensaiados.

Fonte: Adaptado de Suzuki et al. (1998)

Com relação à ruína dos blocos, significativa parcela dos exemplares conduziu ao escoamento das armaduras seguido pela ruína por cisalhamento do bloco, em três casos de exemplares com armaduras concentradas sobre as estacas foi detectada ruptura por punção logo após o escoamento das barras. Apenas 4 blocos sofreram ruptura prévia por cisalhamento.

De maneira geral, os resultados demonstraram que o arranjo concentrado de armaduras sobre os apoios acarretou em maior capacidade resistente dos blocos em relação aos exemplares contendo arranjo de barras em malha. A distância do eixo das estacas até a face do bloco influenciou na resistência final, de modo que quanto maior essa dimensão, maior o carregamento último e, nos casos em que a dimensão foi reduzida, protagonizou-se a ruptura por cisalhamento.

Com base nos resultados, os autores recomendam, a fim de aumentar a capacidade resistente do bloco após o escoamento dos tirantes, que a distância entre

os eixos das estacas e a face lateral do bloco seja de aproximadamente 1,5 𝐷𝑒𝑠𝑡, onde

𝐷𝑒𝑠𝑡 corresponde ao diâmetro das estacas.