Modos de Ruptura Observados

Para definir o modo de ruptura das lajes, a observação de alguns dos resultados experimentais, tais como as cargas de ruptura, deformações das armaduras de flexão e da superfície do concreto, análise e mapeamento das fissuras e os resultados da investigação da superfície de ruptura das peças ensaiadas, será o meio prioritário. Este procedimento se baseia nas recomendações de outros pesquisadores como Oliveira (2003) e Elstner e Hognestad (1956). Nos casos onde apenas a observação dos resultados experimentais deixar dúvidas quanto ao modo de ruptura da peça, pode ser utilizado um método alternativo, proposto por Oliveira (1998), que, baseando-se na resistência estimada para a peça através da teoria das linhas de ruptura, estabelece uma razão entre a resistência última observada e a carga de flexão estimada ( Flex Exp M P V =

φ ). Quando φ_M >1, admite-se que a laje rompeu por flexão. Se φ_M <1, o modo de ruptura do espécime é admitido como punção. No caso de φ_M ≅1 (±0,1), o modo de ruptura pode ser classificado como flexo-puncionamento, pois as rupturas por flexão e por punção ocorrem quase que simultaneamente. Este segundo método para definir o modo de ruptura das lajes se baseia na teoria das linhas de ruptura.

Os modos de ruptura observados foram o puncionamento e o Flexo-puncionamento. O modo Flexo-puncionamento foi caracterizado apenas para a laje L1b, onde se observou a predominância de fissuras radiais, o mais elevado nível de deslocamentos verticais medido nos ensaios, duas das armaduras longitudinais monitoradas apresentaram deformações

superiores à deformação de escoamento do aço, com a terceira armadura chegando muito próximo de escoar também e, principalmente, a resistência última da laje chegou muito próxima da resistência estimada à flexão.Todas as demais lajes romperam por puncionamento, modo que é caracterizado quando a laje rompe subitamente, sem qualquer aviso prévio e observa-se a formação do cone de punção, com o pilar chegando a penetrar na superfície inferior da laje. Na Tabela 4.3 são apresentados os modos de ruptura observados.

Tabela 4.3 – Modos de ruptura observados

Laje _(mm) d ρ (%) _(MPa) f'c a (mm) Pu (kN) l flex P _, (kN) flex u P P Modo de Ruptura L1a 87,0 0,94 42,4 800 174,0 255,1 0,68 Puncionamento L1b 89,0 1,18 51,4 800 231,5 264,2 0,88 Flexo-puncionamento L1c 87,0 1,48 43,5 800 190,0 255,8 0,74 Puncionamento L2a 88,0 0,94 42,1 533 228,0 292,8 0,78 Puncionamento L2b 88,0 1,18 49,7 533 211,0 297,4 0,71 Puncionamento L2c 87,0 1,48 44,8 533 159,5 292,9 0,54 Puncionamento L3a 88,0 0,94 42,1 400 225,0 355,6 0,63 Puncionamento L3b 88,0 1,18 49,3 400 215,0 361,0 0,60 Puncionamento L3c 87,0 1,48 36,1 400 179,5 347,3 0,52 Puncionamento L4a 89,0 0,94 48,8 320 193,5 439,6 0,44 Puncionamento L4b 89,0 1,18 58,0 320 191,0 445,7 0,43 Puncionamento L4c 87,0 1,48 44,8 320 205,5 428,6 0,48 Puncionamento

Objetivando verificar em qual região da laje ocorreu a ruptura, após o término dos ensaios foi realizada uma investigação nos espécimes, buscando-se determinar a superfície de ruptura e a inclinação aproximada dos cones de punção. Como, após a ruptura das lajes, se forma claramente um cone de ruptura, caracterizado pelo descolamento do concreto, a investigação consistiu em retirar desta região todo o material destacado, de tal modo que fosse possível observar os cones de ruptura externos e internos.

Observar o cone de ruptura externo é extremamente simples, pois ele se caracteriza na extremidade da região onde se observou o descolamento do concreto. Como não foi possível seccionar as lajes para determinar de forma clara e precisa o cone interno, a sua geometria e dimensão foram determinadas de forma aproximada, observando-se a posição em que a fissura atingiu a altura útil d da laje, com a superfície de ruptura se estendendo a partir deste

ponto por cima das armaduras de flexão. A Figura 4.44 apresenta o modo como foram determinadas as dimensões e inclinação da superfície de ruptura das lajes.

Figura 4.44 – Resistência das lajes sem a influência da resistência do concreto f' _c Com as lajes na situação ilustrada na Figura 4.44, utilizou-se uma trena metálica para realizar várias medições para que fosse possível determinar, de modo aproximado, a forma do cone externo e, principalmente, do cone interno, estimando-se assim inclinação das superfícies de ruptura. Pode-se observar que a inclinação da superfície de ruptura se mostrou influenciada, tanto pela posição do carregamento, quanto pela taxa de armadura transversal das lajes. A NBR 6118:2003 prescreve que a inclinação da superfície de ruptura ao cisalhamento em lajes, nos casos de carregamento simétrico, desenvolve-se com inclinação de 45º. Já a CEB-FIP MC90:1993 prevê que a inclinação do cone de ruptura por punção nos casos simétricos deve apresentar inclinação entre 25º a 30º. A EUROCODE 2:2002 prevê que o cone de punção se desenvolva numa inclinação de 26,6º. Nenhuma destas normas apresenta recomendações para os casos de puncionamento assimétrico.

Para as lajes com carregamento simétrico, verificou-se uma inclinação média de 24º, valor próximo ao recomendado pela MC90. Já para os casos assimétricos, observou-se que na direção longitudinal a inclinação da superfície de ruptura na região entre a face do pilar e o apoio mais próximo aumentou significativamente, devido a maior intensidade do esforço cortante nesta região, chegando a um máximo de 67º na laje L4c. Nas Figuras 4.45 a 4.53 podem ser observadas as superfícies de ruptura com as inclinações do cone de punção nas lajes. A Tabela 4.4 apresenta a inclinação média da superfície de ruptura na direção longitudinal para cada posição de aplicação do carregamento, considerando-se que o lado direito do cone corresponde à direção de deslocamento do carregamento.

Figura 4.46 – Inclinação do cone de ruptura na direção longitudinal das lajes na posição 1

Figura 4.48 – Inclinação do cone de ruptura na direção longitudinal das lajes na posição 3

Figura 4.50 – Inclinação do cone de ruptura na direção transversal das lajes na posição 1

Figura 4.52 – Inclinação do cone de ruptura na direção transversal das lajes na posição 3

Tabela 4.4 – Inclinação da superfície de ruptura na direção longitudinal

Inclinação Média Laje

Esq. Dir. Esq. Dir. L1a 22º 22º L1b 32º 32º L1c 18º 19º 24,0º 24,3º L2a 25º 27º L2b 20º 22º L2c 19º 24º 21,3º 24,3º L3a 26º 26º L3b 20º 35º L3c 22º 42º 22,7º 34,3º L4a 21º 29º L4b 22º 60º L4c 18º 67º 20,3º 52,0º

5.

ANÁLISE PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS