Keywords: concrete-filled, confinement, circular

No documento UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Reitor: Profa. Titular SUELY VILELA SAMPAIO. Vice-Reitor: Prof. Titular FRANCO MARIA LAJOLO (páginas 73-77)

Linha de Pesquisa: Estruturas de Concreto e Alvenaria e Estruturas Metálicas

1 Doutorando em Engenharia de Estruturas - EESC-USP, wluiz@sc.usp.br

2 Professora do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, analucia@sc.usp.br

Walter Luiz Andrade de Oliveira & Ana Lúcia Homce de Cresce El Debs 62

1 INTRODUÇÃO

Os estudos sobre confinamento em pilares mistos preenchidos mostraram que elementos preenchidos com concreto de resistência usual (CRU), por apresentarem maior capacidade de deformar-se antes da ruptura, recebem uma contribuição maior do confinamento para sua capacidade resistente que aqueles preenchidos com concreto de alta resistência (CAR). Neste último caso, os estudos de O’Shea e Bridge (2000) mostram que a ductilização do concreto de alta resistência resulta em pequenos acréscimos de capacidade resistente. A relação entre comprimento (L) e diâmetro externo (D) do pilar misto preenchido é uma característica que influencia tanto no confinamento quanto na capacidade resistente do pilar. Segundo Gupta et.

al. (2006), a capacidade resistente do elemento e o confinamento do concreto diminuem com o aumento do comprimento do pilar, ou seja, da relação L/D.

2 METODOLOGIA

Foram ensaiados 4 pilares mistos preenchidos de acordo com a descrição da Tabela 1.

Tabela 1 – Propriedades geométricas e resistência à compressão do concreto

Os pilares foram ensaiados em uma máquina servo-controlada com atuador hidráulico e velocidade de deslocamento controlada, e submetidos a força de compressão centrada. A velocidade do carregamento foi de 0,01mm/s no trecho ascendente até ± 70% da força máxima estimada e 0,007mm/s até o final do ensaio.

A Figura 1 apresenta a fotografia do ensaio do pilar P2-75-5D-E.

K = 94/114,3 0,82

94cm

Figura 1 - Ensaio do pilar P2-75-5D-E.

Figura 2 – Comprimento de flambagem.

Figura 3 – Extremidade permitindo rotação.

Para o cálculo da capacidade resistente segundo NBR 8800:2003, Eurocode 4:1994 – Draft 2002 e AISC-LRFD:1994, é necessário saber o coeficiente de flambagem (K). Observando a configuração final de um dos elementos com relação

Pilar D (mm) L (mm) L/D Le (mm) t (mm) fco (MPa) Ec (MPa)

P2-75-3D-E 1 342,9 3 442,9

P2-75-5D-E 2 571,5 5 671,5 73,3 41320

P2-25-7D-E 3 800,1 7 900,1 22,5 28600

P2-50-10D-E 4 114,3

1143,0 10 1243,0 6

58,2 38400

Efeito da esbeltez e da resistência do concreto no confinamento de pilares mistos...

Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 61-64, 2006 63

L/D igual a 10, foi possível estimar o valor desse coeficiente (Figura 2). Foi adotado 0,82 para todos os elementos. O equipamento de ensaio possibilita a rotação na extremidade superior e impede a rotação na inferior (Figura 3). A distância entre a base e o ponto de rotação na máquina é igual à altura do elemento mais 10cm, por isso os valores do comprimento efetivo (Le) adotados são apresentados na Tabela 1.

Os valores de força última experimentais foram comparados com os valores calculados segundo: o texto base para revisão da NBR 8800:2003, Eurocode 4:1994 – Draft 2002, BS 5400 Part 5:1979, AISC-LRFD:1994 e ANSI/AISC 360:2005.

3 RESULTADOS

Os resultados de capacidade resistente, experimentais e normativos, dos pilares estudados são apresentados na Tabela 2. Os valores entre parênteses representam a relação entre a força experimental e a força segundo as normas.

Tabela 2 – Resultados experimentais e segundo as normas

Forças (kN)

Pilar Fexp NBR 8800 EC4 AISC-LRFD BS 5400 ANSI-AISC

1 1361,6 1582,8 (1,162) 1583,1 (1,163) 1230,1 (0,903) 1254,3 (0,921) 1300,7 (0,955) 2 1308,5 1455,1 (1,112) 1455,5 (1,112) 1216,6 (0,930) 1210,1 (0,925) 1300,7 (0,994) 3 925,9 994,9 (1,074) 995,1 (1,075) 862,3 (0,931) 948,7 (1,025) 904,5 (0,977) 4 1126,9 1138,4 (1,010) 1138,7 (1,010) 1066,9 (0,947) 1047,1 (0,929) 1183,2 (1,050)

A formulação da NBR 8800:2003 e do EC4 1994 – Draft 2002 desconsidera a contribuição do concreto confinado quando a resistência do concreto for superior a 50MPa e a relação L/D for maior que 5. O gráfico da Figura 3 mostra os resultados sem a consideração da contribuição do concreto para essas normas, além dos resultados apresentados na Tabela 2. Pelo gráfico apresentado fica claro que a não consideração do efeito de confinamento do concreto, para pilares mistos preenchidos com concreto de resistência superior a 50MPa pela NBR 8800 e o EC4, apesar de estar a favor da segurança, subestima a capacidade resistente desses pilares. Quanto à esbeltez dos pilares (L/D), nota-se que, quando a relação L/D cresce, os valores de capacidade resistente com e sem considerar o efeito de confinamento aproximam-se do valor experimental. No caso dos elementos mais esbeltos, para aqueles com relação L/D igual a 10, os resultados não apresentaram grandes diferenças considerando ou não o efeito de confinamento. Portanto, os resultados indicam que deve-se buscar uma formulação que melhor represente a capacidade resistente desses pilares, considerando o efeito de confinamento do concreto, mesmo quando o pilar for esbelto e preenchido com concreto de alta resistência.

4 CONCLUSÕES PARCIAIS

Os cálculos com a NBR e o EC4 se mostram bastante conservadores quando não é considerada a contribuição do confinamento. Para o pilar com relação L/D igual a 3, valor para o qual a norma recomenda considerar a contribuição do confinamento, a redução do valor calculado chega a 24%, porém o concreto usado possui 73,3MPa, que está fora dos limites de resistência que as normas permitem. Para o pilar com L/D

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igual a 7, a resistência do concreto está dentro dos limites, porém a relação L/D não.

Nesse caso a redução entre os valores calculados chega a 18%. Os procedimentos do AISC-LRFD, da BS e do ANSI/AISC apresentaram melhores resultados ficando 10,8%, 8,7 e 4,4%, respectivamente, abaixo dos valores experimentais, sendo mais próximos à medida que aumenta a relação L/D. Isso mostra que os modelos teóricos estudados não apresentam bons resultados para os pilares curtos, onde o efeito de confinamento é mais pronunciado necessitando de algum tipo de correção.

0

NBR 8800 + concreto confinado NBR 8800 – concreto confinado EC4 + concreto confinado EC4 – concreto confinado AISC-LRFD:1994 BS 5400:1979 ANSI/AISC:2005

Figura 3 – Resultados normativos (com e sem a consideração do confinamento) e experimentais.

5 REFERÊNCIAS

AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION. (1994). AISC-LRFD: Metric load and resistance factor design specification for structural steel buildings. Chicago, Illinois. 1994.

AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION. (2005). ANSI/AISC 360:

Specification for Structural Steel Buildings. Chicago, Illinois. 2005.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2003). NBR 8800:2003.

Projeto e execução de estruturas de aço e de estruturas mistas aço-concreto de edifícios: Procedimento. Rio de Janeiro.

BRITISH STANDARDS INSTITUTION. (1979). BS 5400:Part 5. Steel, concrete and composite bridges: Code of practice for design of composite bridges. 1979.

EUROPEAN COMMITTEE OF STANDARDIZATION. (1994). ENV 1994-1-1:

Eurocode 4 – Design of composite steel and concrete structures, Part 1-1:General rules and rules for buildings. Brussels.

GUPTA, P. K.; SARDA, S. M.; KUMAR, M. S. (2006). Experimental and computacional study of concrete filled steel tubular columns under axial loads. Journal of Constructional Steel Research. In press.

O’SHEA, M. D.; BRIDGE, R. Q. (2000). Design of circular thin-walled concrete filled steel tubes. Journal of Structural Engineering, ASCE, v.126, n.11, p.1295-1303.

Nov.

ISSN 1809-5860

Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 65-68, 2006

INFLUÊNCIA DAS IRREGULARIDADES EXISTENTES NA GEOMETRIA DE PEÇAS ESTRUTURAIS DE MADEIRA ROLIÇA

NA DETERMINAÇÃO DO SEU MÓDULO DE ELASTICIDADE

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