Tabela 29 – Correção da plastificação da seção de concreto, Npl, Rd concreto
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
extensômetros de resistência elétrica, neste caso, tipo roseta (Figura 60c).
Figura 60 – Seções mistas. (a) Preparação do tubo de aço; (b) Limpeza e preparação do tubo para instrumentação; (c) Instrumentação do corpo de prova misto
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
De modo a reduzir os efeitos provocados pelas imperfeições iniciais, as seções mistas foram regularizadas em suas extremidades, a fim de manter as superfícies de contato dos corpos de prova as mais planas possíveis (Figura 61).
Embora essa seja uma condição ideal, podem ocorrer pequenas imperfeições e reduzi-las garante que a distribuição do carregamento será aplicada de forma homogênea sobre a seção mista.
Figura 61 – Regularização das seções mistas
(a) (b)
Fonte: (a) e (b) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
A instrumentação dos corpos de prova para os ensaios de compressão consiste em verificar os resultados obtidos para os valores de deformação e deslocamento da seção mista durante os ensaios experimentais. Estes valores são balizadores do que é obtido durante a fase analítica.
Os extensômetros (S0, S1, S2 e S3) foram posicionados radialmente em quatro pontos localizados na mediana da extensão longitudinal da seção, de modo simétrico (Figura 50b). As variações no diâmetro da seção mista associadas aos deslocamentos decorrentes do esforço axial de compressão, são medidas em cada um destes pontos (V3, V6, V7 e V8) por transdutores de deslocamentos, Linear Variable Differential Transducer (LVDT), Figura 62c. Dois transdutores de deslocamentos (V1 e V2) são posicionados de modo a medir os deslocamentos axiais decorrentes do esforço axial de compressão (encurtamento da seção mista), conforme a Figura 62a.
Figura 62 – Arranjo geral. (a) Posicionamento dos transdutores de deslocamento LVDT´s e extensômetros; (b) Posicionamento dos extensômetros; (c) Posicionamento experimental
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
3.3.1 Fator de contribuição do aço, δ
O fator de contribuição do aço deve estar compreendido entre os seguintes limites para que a seção possa ser classificada como seção mista: 0,2 ≤ δ ≤ 0,9.
Este limite é considerado nas três normas discutidas neste estudo, e obedece a Equação 9.
Observados os valores obtidos para a carga de plastificação das seções de aço e de concreto, ignorando-se inicialmente os efeitos do confinamento, obtém-se o fator de contribuição do aço. Esses valores são corrigidos quando é considerado o confinamento e estão apresentados na Tabela 30.
Na Tabela 30 são apresentados os valores para o fator de contribuição do aço, de acordo com a carga de plastificação de cada seção. Verifica-se que as seções mistas deste estudo têm, teoricamente, seu comportamento mais aproximado das seções de aço, pois o fator de contribuição das seções se aproxima mais de 0,90.
De acordo com o EN 1994-1-1:2004, esta análise deve considerar os efeitos do confinamento por se tratar de colunas curtas, onde este fenômeno é representativo no comportamento da coluna, influenciando diretamente nos resultados obtidos para a resistência das mesmas. Sendo assim, de posse dos novos valores de carga de plastificação das seções de aço e de concreto, considerando-se os valores de resistência obtidos nos ensaios de caracterização dos materiais, calcula-se novamente o fator de contribuição do aço para a seção mista sob o efeito do confinamento, conforme Tabela 31.
Observando-se o que é proposto no EN 1994-1-1:2004, os efeitos do confinamento são analisados sob a influência dos parâmetros ηa e ηc, que correspondem à contribuição do aço e contribuição do concreto respectivamente.
Como o valor admitido para ηa é obrigatoriamente menor ou igual a um, percebe-se que a parcela de resistência relativa ao aço, ou se manterá com seu valor de cálculo, ou terá este valor reduzido (caso ηa seja menor que um). Isto quer dizer que, neste caso, a contribuição da resistência do aço estaria sendo diminuída.
Do mesmo modo o valor admitido para ηc é obrigatoriamente maior ou igual a zero. Sendo assim, percebe-se que a parcela de resistência relativa ao concreto, ou se manterá com seu valor de cálculo, ou terá este valor aumentado (caso ηc seja maior que zero). Isto quer dizer que, neste caso, a contribuição da resistência do concreto estaria sendo aumentada, caracterizando o confinamento.
Tabela 30 – Fator de contribuição do aço, δ de acordo com o ensaio da carga de plastificação do aço (ensaio de tração), sem o efeito do confinamento
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
PROTÓTIPO
NBR 8800:2008 NBR 8800:2008 NBR 8800:2008 NBR 8800:2008
NBR 16239:2013 NBR 16239:2013 NBR 16239:2013 NBR 16239:2013
M1-40-C00 1424,47 1424,47 455,48 479,45 1879,95 1903,92 0,76 0,75
M2-40-C00 1426,56 1426,56 455,37 479,34 1881,93 1905,90 0,76 0,75
M3-40-C00 1424,47 1424,47 455,48 479,45 1879,95 1903,92 0,76 0,75
M4-40-R30 1426,56 1426,56 508,92 535,71 1935,48 1962,26 0,74 0,73
M5-40-R30 1428,65 1428,65 508,80 535,58 1937,45 1964,22 0,74 0,73
M6-40-R30 1428,65 1428,65 508,80 535,58 1937,45 1964,22 0,74 0,73
M7-30-C00 1424,47 1424,47 351,60 370,11 1776,07 1794,57 0,80 0,79
M8-30-C00 1426,56 1426,56 351,52 370,02 1778,08 1796,58 0,80 0,79
M9-30-C00 1426,56 1426,56 351,52 370,02 1778,08 1796,58 0,80 0,79
M10-30-C00 1147,82 1147,82 307,84 324,04 1455,66 1471,86 0,79 0,78
M11-30-C00 1149,50 1149,50 307,75 323,95 1457,24 1473,44 0,79 0,78
M12-30-R30 1428,65 1428,65 432,35 455,10 1860,99 1883,75 0,77 0,76
M13-30-R30 1426,56 1426,56 432,45 455,21 1859,01 1881,77 0,77 0,76
M14-30-R30 1426,56 1426,56 432,45 455,21 1859,01 1881,77 0,77 0,76
M15-30-R30 1151,17 1151,17 311,16 327,54 1462,33 1478,71 0,79 0,78
M16-30-R30 1149,50 1149,50 311,25 327,63 1460,75 1477,13 0,79 0,78
M17-30-R30 1147,82 1147,82 311,34 327,73 1459,16 1475,55 0,79 0,78
M18-30-R50 1424,47 1424,47 395,02 415,81 1819,49 1840,28 0,78 0,77
M19-30-R50 1424,47 1424,47 395,02 415,81 1819,49 1840,28 0,78 0,77
M20-30-R50 1426,56 1426,56 394,93 415,71 1821,48 1842,27 0,78 0,77
M21-30-R50 1151,17 1151,17 284,16 299,12 1435,33 1450,29 0,80 0,79
M22-30-R50 1149,50 1149,50 284,24 299,20 1433,74 1448,70 0,80 0,79
M23-30-R50 1151,17 1151,17 284,16 299,12 1435,33 1450,29 0,80 0,79
δ (SEM CONFINAMENTO)
AÇO CONCRETO MISTA MISTA
EN 1994:2004 EN 1994:2004 EN 1994:2004 EN 1994:2004
N pl,Rd (kN) N pl,Rd (kN) N pl,Rd (kN)
Tabela 31 – Fator de contribuição do aço, δ de acordo com o ensaio da carga de plastificação do aço (ensaio de tração), com o efeito do confinamento
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
O cálculo da esbeltez, λ, das seções mistas resulta em valores da ordem de 0,080 (não confinada) a 0,011 (confinada), o que indica que o fator de redução associado à compressão χ é 1,0. Nesta região, as curvas de flambagem estão praticamente sobrepostas. Para este resultado, ηa assume um valor de 0,80, aproximadamente (0,79 para o pior caso), para todas as seções mistas. Isto quer dizer que a parcela da carga de plastificação relativa ao aço é reduzida em torno de 20%.
Para estes valores de esbeltez, ηc assume um valor que varia de 3,24 a 3,49 aproximadamente, que corresponde a um aumento sobre a parcela da carga de
PROTÓTIPO
NBR 8800:2008 NBR 8800:2008 NBR 8800:2008 NBR 8800:2008
NBR 16239:2013 NBR 16239:2013 NBR 16239:2013 NBR 16239:2013
M1-40-C00 1424,47 1135,39 455,48 1229,48 1879,95 2364,87 0,76 0,60
M2-40-C00 1426,56 1137,42 455,37 1228,57 1881,93 2365,99 0,76 0,60
M3-40-C00 1424,47 1135,88 455,48 1227,09 1879,95 2362,97 0,76 0,60
M4-40-R30 1426,56 1139,82 508,92 1273,33 1935,48 2413,15 0,74 0,59
M5-40-R30 1428,65 1141,98 508,80 1271,77 1937,45 2413,75 0,74 0,59
M6-40-R30 1428,65 1142,10 508,80 1271,17 1937,45 2413,27 0,74 0,59
M7-30-C00 1424,47 1135,35 351,60 1120,35 1776,07 2255,70 0,80 0,63
M8-30-C00 1426,56 1136,65 351,52 1123,00 1778,08 2259,65 0,80 0,63
M9-30-C00 1426,56 1136,65 351,52 1123,00 1778,08 2259,65 0,80 0,63
M10-30-C00 1147,82 911,00 307,84 932,31 1455,66 1843,31 0,79 0,62
M11-30-C00 1149,50 912,10 307,75 934,08 1457,24 1846,18 0,79 0,62
M12-30-R30 1428,65 1138,92 432,35 1206,12 1860,99 2345,04 0,77 0,61
M13-30-R30 1426,56 1137,14 432,45 1205,82 1859,01 2342,96 0,77 0,61
M14-30-R30 1426,56 1137,14 432,45 1205,82 1859,01 2342,96 0,77 0,61
M15-30-R30 1151,17 912,34 311,16 939,55 1462,33 1851,89 0,79 0,62
M16-30-R30 1149,50 913,44 311,25 941,33 1460,75 1854,77 0,79 0,62
M17-30-R30 1147,82 910,80 311,34 939,94 1459,16 1850,74 0,79 0,62
M18-30-R50 1424,47 1135,06 395,02 1167,43 1819,49 2302,49 0,78 0,62
M19-30-R50 1424,47 1135,19 395,02 1166,84 1819,49 2302,03 0,78 0,62
M20-30-R50 1426,56 1134,18 394,93 1180,79 1821,48 2314,97 0,78 0,62
M21-30-R50 1151,17 913,23 284,16 913,92 1435,33 1827,15 0,80 0,63
M22-30-R50 1149,50 913,23 284,24 913,92 1433,74 1827,15 0,80 0,63
M23-30-R50 1151,17 912,02 284,16 912,69 1435,33 1824,71 0,80 0,63
N pl,Rd (kN) N pl,Rd (kN) N pl,Rd (kN)
EN 1994:2004 EN 1994:2004 EN 1994:2004 EN 1994:2004
δ (COM CONFINAMENTO)
AÇO CONCRETO MISTA MISTA
plastificação relativa ao concreto variando entre 2,56 e 3,05. Isto quer dizer que a parcela da carga de plastificação relativa ao concreto é aumentada consideravelmente, devido ao efeito do confinamento do concreto.
Com o aumento do valor da parcela da carga de plastificação relativa ao concreto, consequentemente, o fator de contribuição do aço é revisto (Tabela 31), afastando-se do comportamento de uma coluna de aço, onde δ >0,9 e se aproximando mais do comportamento que caracterizaria uma coluna mista.
Enquanto δ varia entre 0,73 e 0,80 ao ser desconsiderado o confinamento, este valor é reduzido para a ordem de 0,59 a 0,63, quando este efeito é considerado.
Apesar da carga de plastificação ser maior como um todo para a seção mista, parte deste valor é diminuído da contribuição do aço (20%), enquanto a contribuição do concreto praticamente triplica. Este fato está relacionado ao estado de tensões ao qual está submetida a coluna CFST.