Influência da Tensão Normal na Resistência das Interfaces com Betão Estrutural de Agregados Leves

Influência da Tensão Normal na Resistência das Interfaces com

Betão Estrutural de Agregados Leves

Hugo Costa

Pedro Santos

Eduardo Júlio

Os betões estruturais de agregados leves (BEAL), com reduzida densidade e com elevados desempenhos, tanto em termos de resistência como de durabilidade, apresentam vantagens competitivas para estruturas novas, para a indústria da pré-fabricação e para operações de reforço de estruturas existentes. Em qualquer um destes casos, da sua aplicação podem resultar elementos estruturais compósitos, constituídos por partes em BEAL e partes em betão de densidade normal (BDN). Assim sendo, é essencial conhecer não apenas as propriedades dos materiais, BDN e BEAL, mas também a resistência da interface entre ambos.

Com o objetivo de caracterizar a influência da tensão normal na resistência ao corte de interfaces BDN/BDN e BDN/BEAL desenvolveu-se um amplo estudo experimental. Para tal, considerou-se um BDN, com uma resistência à compressão de 50 MPa, e três BEAL com densidades compreendidas entre 1.5 e 1.9 e com resistências à compressão entre 45 e 75 MPa. Foram adotados ensaios de corte, com dupla interface, para avaliar a resistência da interface considerando três tipos de rugosidade para o substrato de BDN: i) superfície lisa, como situação de referência; ii) superfície rugosa, preparada com jacto de granalha; e iii) superfície rugosa, conforme betonada, induzindo um ranhurado superficial. Considerou-se uma diferença de idade de 28 dias entre as partes do substrato em BDN e do BEAL adicionado. Os ensaios de corte foram realizados considerando diferentes níveis de tensão normal na interface.

Nesta comunicação descrevem-se os ensaios realizados e apresentam-se os resultados obtidos. É também realizada uma comparação entre estes e as previsões dos principais códigos. Os resultados obtidos foram ainda correlacionados com os parâmetros e coeficientes de rugosidade do substrato obtidos experimentalmente. Por fim, apresentam-se as principais conclusões, relativamente à influência da tensão normal, da rugosidade do substrato e da resistência da matriz ligante na resistência ao corte longitudinal da interface.

Palavras-chave: betão estrutural de agregados leves (BEAL), interface, tensão normal, rugosidade,

corte. 1

ICIST, Instituto Politécnico de Coimbra - ISEC, Dep. de Eng. Civil, Coimbra. hcosta@isec.pt . 2

ICIST, Dep. de Eng. Civil, ESTG, Instituto Politécnico de Leiria. Prof. Adjunto Convidado, pedro.santos@ipleiria.pt. 3

ICIST, Departamento de Engenharia Civil e Arquitetura, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, ejulio@civil.ist.utl.pt .

1. INTRODUÇÃO

Na conceção de estruturas mais leves e mais resistentes, os BEAL representam uma importante solução, conjugando a sua reduzida densidade com os elevados desempenhos de resistência e de durabilidade. A utilização dos BEAL na construção de estruturas com elementos pré-fabricados, bem como no reforço de estruturas existentes, permite resolver limitações associadas ao peso próprio e obter soluções mais económicas. Destas aplicações resultam geralmente elementos estruturais compósitos, constituídos por partes em BEAL e/ou em BDN, betonadas em diferentes idades. Além das propriedades dos BEAL e/ou dos BDN, que constituem estas soluções, é essencial conhecer o comportamento da interface entre ambos. A resistência da interface entre betões de diferentes idades é influenciada por vários parâmetros, tais como: i) a resistência do betão; ii) a rugosidade do substrato; iii) a retração diferencial; iv) a armadura de ligação; v) a adoção de ligantes [1].

As expressões apresentadas nos principais regulamentos e códigos de dimensionamento de estruturas de betão, em especial no EC2 [2], no MC10 [3] e no ACI [4], para quantificação da resistência ao corte longitudinal da interface entre camadas de betão de diferentes idades, baseiam-se na teoria do corte-atrito (shear-friction theory), inicialmente apresentada por Birkeland e Birkeland [5]. Esta teoria é função de quatro parâmetros principais: i) resistência do betão mais fraco; ii) tensão normal na interface; iii) armadura de corte na interface; e iv) rugosidade da superfície do substrato. Santos [6] efetuou a revisão do trabalho de vários investigadores nesta área e identificou as contribuições mais relevantes para a quantificação da resistência ao corte da interface entre betões: i) Birkeland e Birkland (1966), propuseram a primeira expressão linear, em função do coeficiente de atrito, µ, e da taxa de armadura que atravessa a interface, ρ; ii) Mattock e Hawkins (1972), propuseram igualmente uma expressão linear, mas introduziram a parcela de coesão e a influência da tensão normal na parcela de atrito da interface; iii) Loov (1978) propôs uma expressão não linear e introduziu a parcela da resistência do betão; iv) Walraven et al. (1987) apresentou uma expressão igualmente não linear, com coeficientes dependentes da resistência do betão; e v) Randl (1997) incluiu, além das parcelas de coesão e atrito, a influência do efeito de ferrolho (dowel action). Santos [6] propôs expressões para a verificação da segurança em duas situações distintas: i) quando não é necessária a utilização de armadura na interface, sendo a resistência ao corte apenas dada pela parcela da coesão; e ii) quando é necessária a colocação de armadura na interface, desprezando-se a coesão e sendo a resistência ao corte dada pela contribuição do atrito e do efeito de ferrolho, admitindo deslocamento relativo na interface. Além disso, apresentou a quantificação dos coeficientes de coesão e atrito, em função dos parâmetros de rugosidade da interface; identificou, ainda, a influência da retração e da rigidez diferenciais no comportamento de interfaces entre camadas de BDN com diferentes idades, não considerados nos códigos.

Nas interfaces com BEAL, a retração diferencial não deve ser um parâmetro relevante, devido à cura melhorada e à reduzida retração destes betões, proporcionadas pela hidratação prolongada da matriz ligante, assegurada pela humidade existente no interior dos agregados leves [7]. No entanto, uma vez que o módulo de elasticidade dos BEAL pode ser bastante diferente do apresentado pelos BDN, dependendo da resistência e densidade do BEAL usado, a rigidez diferencial poderá exercer uma influência significativa no comportamento da interface. A resistência da matriz ligante, geralmente bastante superior à resistência final do BEAL, devido à redução de resistência intrínseca aos agregados leves, é igualmente ignorada pelos códigos, mas tem uma elevada influência na resistência da interface [8].

No sentido de estudar diferentes tipos de interfaces BDN/BEAL, foi considerada uma composição de BDN, com uma resistência à compressão de 50 MPa, e três composições de BEAL, com densidades compreendidas entre 1,5 e 1,9 e resistências à compressão entre 45 e 75 MPa. O estudo experimental apresentado foi realizado para avaliar a influência da tensão normal na resistência de interfaces com BEAL. Avaliou-se simultaneamente a influência da rugosidade do substrato, da rigidez diferencial e das resistências da matriz ligante e do betão, na resistência da interface, complementando o estudo já apresentado [8].

2. COMPOSIÇÃO E PRODUÇÃO DOS BETÕES

O método usado para a formulação do BDN e dos BEAL baseia-se na metodologia proposta inicialmente por Lourenço et al. [9] e posteriormente desenvolvida por Costa et al. [10], a qual consiste, em síntese, no seguinte procedimento: 1) previsão da resistência da matriz ligante, através da expressão de Feret; 2) ajuste da curva granulométrica da mistura à curva de Faury, efectuando simultaneamente o acerto da densidade pretendida; 3) determinação da resistência final do betão, considerando a perda de resistência conjugada, intrínseca aos tipos e dosagens dos agregados leves.

2.1. Materiais e betões produzidos

A matriz ligante adotada é constituída por: i) cimento CEM II-A/L 42,5R; ii) adição pozolânica de cinzas volantes (nos BEAL); iii) superplastificante de terceira geração à base de carboxilatos; e iv) água. Os agregados adotados nas diferentes misturas de BEAL são maioritariamente leves, embora se tenham utilizado areias de densidade normal e a mistura destas com areia leve. Foram usados dois tipos de areia siliciosa de densidade normal, areia fina 0/2 mm (FS) e areia média 0/4 mm (MS), e uma areia leve de argila expandida Leca® 0,5/3mm (XS). Como agregados grossos, utilizaram-se os agregados leves estruturais de argila expandida Leca®, com diferentes granulometrias e classes de resistência: i) Leca® estrutural 4/12 mm (HD 4/12); ii) Leca® estrutural 2/4 mm (HD 2/4); e

iii) Leca® estrutural 4/11 mm (MD). Na mistura do BDN foram utilizados, além das areias FS e MS,

uma brita calcária (Brita 1) e um areão. Além da análise granulométrica, efetuada para todos os agregados, caracterizaram-se os seguintes parâmetros dos grãos dos agregados Leca®, essenciais ao controle da produção dos BEAL: i) massa volúmica; ii) baridade; iii) teor de humidade interior; iv) absorção de água; e v) absorção total. A resistência dos agregados leves, fE, medida através do

ensaio de esmagamento, foi igualmente determinada.

Definiram-se as matrizes ligantes para o BDN e para os BEAL [Quadro 1], com diferentes dosagens de cimento (C), cinzas volantes (CV) e adjuvante. Assim, estas matrizes resultaram em diferentes valores da compacidade do betão e da relação água/ligante (A/L). Consequentemente, o BDN e os BEAL apresentam diferentes valores previstos de resistência da matriz da pasta ligante, fbp,p, de 50 e de

90 MPa, respetivamente. Nos BEAL, efetuou-se o ajuste granulométrico, conjugado com a seleção e pré-dosagem dos agregados finos e grossos, com o objetivo de se obter os valores pretendidos para massa volúmica, , e diferentes valores previstos de resistência à compressão, fc,p, entre 45 e 76 MPa.

Quadro 1. Designação dos betões, combinação de agregados e parâmetros das misturas.

Desig. betão Agreg. fino Agreg. grosso C [kg/m3] CV [kg/m3] A/L fbp,p [MPa] fc,p [MPa]  [kg/m3] N2.4 FS+MS Brita1+Areão 340 0 0,50 50 50 2350 HC1.9 FS+MS HD4/12+HD2/4 420 84 0,27 90 76 1900 HC1.7 FS+XS HD4/12+HD2/4 420 84 0,27 90 67 1700 HC1.5 FS+XS MD+HD 2/4 420 84 0,27 90 45 1500

Na Figura 1 apresentam-se as imagens das superfícies de rotura dos betões produzidos, onde é possível identificar o tipo e distribuição dos agregados na matriz do betão.

a) N2.4 b) HC1.9 c) HC1.7 d) HC1.5 Figura 1. Superfície de rotura do BDN e dos BEAL.

2.2. Caracterização experimental dos betões

Para os betões estudados, caracterizou-se o valor médio da resistência à compressão [11], fcm, em

provetes cúbicos de 150 mm de aresta, aos 7, 28 e 90 dias de idade. Os resultados apresentam-se na Fig. 2, bem como o ajuste do respetivo coeficiente de endurecimento, proposto pelo EC2. Foram ainda caracterizados, aos 28 dias, as seguintes propriedades (Quadro 2): valor médio da resistência à tração,

fctm, avaliado por compressão diametral (splitting test) em provetes cilíndricos [11], bem como o valor

médio do módulo de elasticidade [12], Ecm, determinado em provetes prismáticos de 150×150×600 mm3. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 N2.4 H1.9 H1.7 H1.5 EC2 Idade (dias) fcm (M P a )

Quadro 2. Caracterização, aos 28 dias, da resistência à tração e do módulo de elasticidade.

Betão fctm [MPa] Ecm [GPa] N2.4 3,89 33,4 HC1.9 4,82 27,1 HC1.7 3,70 20,8 HC1.5 2,55 14,6 Figura 2. Evolução da resistência dos betões.

3. RESISTÊNCIA DA INTERFACE ENTRE BETÕES

A resistência ao corte da interface entre camadas de betão, com 28 dias de diferença de idades, foi caracterizada através do ensaio de corte direto, com dupla interface. Para o efeito, usou-se um tipo de betão do substrato, N2.4, e quatro tipos de betão adicionado (N2.4, HC1.9, HC1.7 e HC1.5); foram considerados três tipos de rugosidade do substrato, Fig. 3: a) superfície lisa (L), moldada sem tratamento; b) superfície tratada com jacto de granalha (G); c) superfície com ranhurado (R) produzido com o betão fresco, originando sulcos com cerca de 10 mm e afastados cerca de 5 cm. Utilizaram-se três níveis de tensão normal inicial na interface, σi0: 0, 3 e 6 MPa. Para cada situação foram

caracterizados dois provetes. Os provetes foram curados em ambiente do laboratório.

a) N2.4-L b) N2.4-G c) N2.4-R Figura 3. Superfícies do substrato em BDN.

As expressões propostas pelo EC2 e pelo MC10, para determinar o valor de cálculo da resistência ao corte longitudinal da interface entre betões de diferentes idades, são iguais e constituídas por três parcelas, Eq. (1). Estas dependem, além das propriedades resistentes dos materiais, dos coeficientes de coesão e de atrito, c e µ, definidos a partir da rugosidade da superfície do substrato. Apesar de apresentarem diferenças na proposta do coeficiente de coesão, o resultado de previsão é muito próximo. O MC10 apresenta ainda uma expressão mais específica, que permite estimar a resistência ao corte, em função da coesão, do atrito e do efeito de ferrolho; porém, esta foi definida para duas situações específicas e não apresenta os coeficientes de uma forma abrangente. A expressão proposta pelo ACI depende de uma única parcela, a terceira da Eq. (1), desprezando a resistência por coesão e a influência da tensão normal da interface no atrito.







c

.

f





.







.

f

.



.

sin





cos





0

,

5

.



.

f



A avaliação da rugosidade da superfície do substrato pelo EC2 é qualitativa, baseada apenas na inspeção visual, a qual conduz à classificação geral da superfície em quatro classes: i) muito lisa; ii) lisa; iii) rugosa; e iv) indentada (ou muito rugosa). Esta abordagem qualitativa é falível na medida em que é subjetiva, dependendo do critério do observador. Contudo, é possível estabelecer uma classificação quantitativa, logo mais rigorosa, da rugosidade do substrato, através de parâmetros específicos, nomeadamente [6]: i) altura máxima do pico (Rp); ii) altura média do pico (Rpm);

iii) profundidade máxima do vale (Rv); iv) profundidade média do vale (Rvm); e v) rugosidade média

(Ra), entre outros. Estes parâmetros podem ser avaliados através de equipamentos específicos de

medição, com os quais se obtém o perfil da superfície do substrato. Santos et al. [13] desenvolveram um rugosímetro laser 2D que permite a medição do perfil de rugosidade e a determinação dos correspondentes parâmetros. Os valores desses parâmetros, correspondentes às rugosidades das superfícies da Fig. 3, foram determinados através do rugosímetro laser e indicam-se no Quadro 3, resultando da média de dez medições para cada tipo de superfície.

Quadro 3. Parâmetros de rugosidade para as superfícies estudadas. Parâmetro N2.4-L N2.4-G N2.4-R Ra (mm) 0,17 0,67 1,91 Rp (mm) 0,57 2,15 5,53 Rpm (mm) 0,23 1,38 3,16 Rv (mm) 2,25 4,00 9,48 Rvm (mm) 0,63 2,31 6,87 3.1 Caracterização experimental

No ensaio de duplo corte da interface, com variação da respetiva tensão normal, utilizaram-se os provetes apresentados na Fig. 4, constituídos por três partes de 100×200×250 mm3, sendo as exteriores de substrato e a central de betão adicionado; com o desnível considerado, entre as três partes de cada provete, as dimensões de cada interface são de 200×200 mm2. Aplicou-se a força de compressão da prensa, com controlo de deslocamento, à velocidade de 0,01 mm/s. Para efetuar a aplicação e distribuição da tensão normal na interface, utilizaram-se quatro varões roscados Dywidag, de 16 mm de diâmetro, e duas placas de aço furadas (Fig. 4), sendo medida a força através de quatro células de carga. Monitorizou-se ainda o deslocamento relativo entre os pratos superior e inferior da prensa, através de transdutores lineares de deslocamento (LVDT).

Figura 4. Dimensões (mm) e esquema de ensaio de duplo corte da interface, com tensão normal.

Verificou-se a ocorrência predominante da rotura adesiva, pelas duas interfaces de cada provete, tendo sido simultânea na maioria dos provetes e assíncrona nos restantes. Apesar de se terem utilizado apenas dois provetes por cada situação, foram sujeitas a ensaio quatro interfaces; para o tratamento dos resultados, efetuou-se a média entre os valores correspondentes à primeira força de pico, sendo mais conservativo. Além da força e do deslocamento, foi monitorizada a tensão normal média na interface, através das forças registadas pelas células de carga. Na Fig. 5 apresentam-se os gráficos

força-deslocamento (F-d), para algumas situações de exemplo, sendo a referência de cada situação corresponde à seguinte sequência: (betão substrato)_(rugosidade)_(betão adicionado)_(tensão normal).

0 100 200 300 400 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) Fo rça -F (k N) 0 200 400 600 800 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) Fo rça -F (k N) 0 300 600 900 1200 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) For ça -F (kN) a) N2.4_L_HC1.9_0 b) N2.4_L_HC1.9_3 c) N2.4_L_HC1.9_6 0 300 600 900 1200 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) Fo rça -F (k N) 0 400 800 1200 1600 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) Fo rça -F ( kN ) 0 500 1000 1500 2000 0 2 4 6 8 10 12 p1 p2 Deslocamento - d (mm) For ça -F (kN) d) N2.4_R_HC1.9_0 e) N2.4_R_HC1.9_3 f) N2.4_R_HC1.9_6

Figura 5. Gráficos força-deslocamento para algumas das situações ensaiadas.

3.2 Análise dos resultados

Em função das forças de pico dos provetes, determinaram-se os correspondentes valores médios da tensão de corte da interface, νim, através da razão entre a força de corte de cada interface e a área da

mesma. Na Fig. 6 apresenta-se a evolução dos valores médios da resistência ao corte da interface, νim,

com o aumento da respetiva tensão normal inicial, σi0. No caso σi0 = 0 MPa, a tensão da interface pode,

simplificadamente, considerar-se próxima da tensão de corte puro. Observa-se que a evolução da resistência da interface é aproximadamente linear para os provetes com rugosidade reduzida (L) e para os provetes N2.4_G_N2.4. Porém, nas restantes situações, apesar de a resistência da interface tender a aumentar com o aumento da tensão normal, este aumento não foi linear, principalmente para as situações com maior rugosidade da interface. No caso das situações com BEAL adicionado HC1.5, apresentam-se apenas os resultados relativos a σi0 = 0 MPa, uma vez que as restantes apresentaram

diferente modo de rotura, por compressão do betão adicionado.

0 5 10 15 20 25 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 L_N2.4 L_HC1.9 L_HC1.7 L_HC1.5 G_N2.4 G_HC1.9 G_HC1.7 G_HC1.5 R_N2.4 R_HC1.9 R_HC1.7 R_HC1.5 σi0(MPa) νim (M P a)

Figura 6. Relação entre a σi0 e a correspondente resistência da interface, νim, nas situações caracterizadas.

Em função dos resultados experimentais, e através da Eq (1), calcularam-se os coeficientes de coesão,

rugosidade Rpm (Fig. 7), por tipo de betão adicionado. Verifica-se o aumento da resistência, traduzida

por ambos os coeficientes, com o aumento da rugosidade do substrato, embora esse aumento atenue com o aumento da rugosidade. Ao efetuar a comparação, usando os valores médios da série de BEAL adicionado, HC, verificou-se que (Fig. 8): i) no caso do coeficiente de coesão, ajusta-se uma correlação do tipo potência na série HC, embora com grande desvio da série N2.4; ii) no caso do coeficiente de atrito, ajustaram-se diferentes curvas de correlação, do tipo potência, aos resultados obtidos, para cada uma das séries N2.4 e HC, com um bom ajuste.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 N2.4 HC1.9 HC1.7 HC1.5 Rpm(mm) coeficient e de coes ão -c 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 N2.4 HC1.9 HC1.7 HC1.5 Rpm(mm) coeficient e de atr it o -μ

Figura 7. Comparação entre o parâmetro Rpm e os coeficientes de coesão e de atrito, por betão adicionado.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 N2.4 HC Rpm(mm) coeficient e de coes ão -c c=2,11×Rpm0,35 R2_=0,82 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 N2.4 HC Rpm(mm) coeficient e de atr it o -μ μ=1,15×R_pm0,25 R2_=0,90 μ=1,54×Rpm0,16 R2_=0,92

Figura 8. Correlação entre o parâmetro Rpm e os coeficientes de coesão e de atrito, por série N2.4 ou HC.

Compararam-se os resultados obtidos para a resistência da interface, das situações caracterizadas, com as correspondentes previsões do EC2, para as três situações de rugosidade: (i) substrato liso (L), na Fig. 9; (ii) substrato rugoso (G), na Fig. 10; (iii) substrato rugoso (R), na Fig. 11. A comparação é feita apenas com o EC2 porque o MC10 fornece valores próximos e o ACI apenas considera a resistência com armadura de ligação.

0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 N2.4 HC1.9 HC1.7 νu (MPa) σi0(MPa) 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 HC1.5 νu (MPa) σi0(MPa)

Figura 9. Comparação entre os resultados da resistência da interface, νu = νim, e a correspondente previsão do

0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 N2.4 HC1.9 HC1.7 νu (MPa) σi0(MPa) 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 HC1.5 νu (M Pa) σi0(MPa)

Figura 10. Comparação entre os resultados da resistência da interface, νu = νim, e a correspondente previsão do

EC2, em função da tensão normal, σi0, para substrato rugoso (G).

0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 N2.4 HC1.9 HC1.7 νu (MPa) σi0(MPa) 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 EC2 HC1.5 νu (MPa) σi0(MPa)

Figura 11. Comparação entre os resultados da resistência da interface, νu = νim, e a correspondente previsão do

EC2, em função da tensão normal, σi0, para substrato rugoso (R).

Verifica-se que os resultados experimentais são muito superiores à correspondente previsão do EC2 e do MC10. A resistência da matriz ligante do BEAL prova ser um parâmetro com elevada influência, uma vez que a razão entre a resistência obtida e a resistência prevista nos códigos, νim/νu,cod, é mais

elevada nas situações com BEAL adicionado, comparativamente ao BDN adicionado. Nas situações com substrato rugoso (G e R), obtiveram-se valores mais elevados da relação νim/νu,cod,

comparativamente aos do substrato liso.

Nas situações com BDN adicionado, a relação é muito mais elevada com rugosidade R, comparativamente à rugosidade G, provando que os sulcos do substrato R tornam-se bastante eficientes na parcela de atrito, mesmo com a resistência mais baixa da pasta dos BDN. Por outro lado, nas situações com BEAL adicionado, a elevada coesão proporcionada pela elevada resistência da pasta ligante dos BEAL garante elevada resistência da interface, a partir de uma menor rugosidade. Comprova-se também a tendência geral do aumento da resistência da interface com o aumento da tensão normal, para as situações caracterizadas.

Por fim, as expressões do EC2 e do MC10 consideram a contribuição de todas as parcelas em simultâneo, para a resistência ao corte da interface. Contudo, a parcela da resistência dos varões só pode ser mobilizada, de forma significativa, após a rotura da interface, por coesão e atrito, e após o correspondente deslocamento relativo. Assim, devem ser consideradas duas situações de verificação da segurança da resistência da interface, sem e com deslocamento relativo da mesma.

4. CONCLUSÕES

O estudo de caracterização realizado permitiu obter as conclusões apresentadas de seguida.

 A rotura da interface, predominantemente adesiva e frágil, caracteriza-se por uma relação força-deslocamento constituída por uma zona elástica linear até ao pico, seguida de uma queda brusca da força e uma zona de força residual pós-pico.

 A elevada resistência da pasta ligante do BEAL adicionado provou ter influência na resistência da

interface, comparativamente às situações com BDN adicionado. A redução da densidade do BEAL provoca a redução da resistência do BEAL, reduzindo consequentemente a resistência da interface.

 O nível de tensão normal aplicado na interface apresentou uma elevada influência na resistência da interface; quando a tensão normal é nula, a tensão na interface é aproximadamente de corte puro, sendo a resistência obtida apenas pela parcela de coesão; porém, com a aplicação de tensão normal, mobiliza-se a parcela de atrito na interface, contribuindo para o aumento da resistência e para a redução da variação de resistência pós-pico.

 O aumento da rugosidade do betão de substrato aumenta a resistência ao corte da interface, embora

esse aumento tenda a atenuar acima de determinado nível de rugosidade. Os valores médios dos coeficientes de coesão e de atrito, determinados experimentalmente, foram correlacionados com os parâmetros de rugosidade, tendo sido obtida a melhor correlação para o coeficiente Rpm, com

funções do tipo potência.

 Nas condições geométricas dos ensaios, com variação da tensão normal (0 MPa, 3 MPa e 6 MPa),

obtiveram-se, tendencialmente, diferentes valores da relação entre os resultados experimentais e a previsão dos códigos, νim/νu,cod, usando os valores nominais da resistência; a relação é mais elevada

nas situações com BEAL adicionado, comparativamente às situações com BDN adicionado. Além disso, essa relação é superior nas situações com tensão normal nula, comparativamente às situações com tensão normal. Apesar da variabilidade de resultados, a previsão é demasiado conservativa, sendo subestimada, principalmente, a parcela de coesão.

 Por fim, considera-se que a expressão de dimensionamento deve considerar duas situações distintas, correspondentes às seguintes propostas:

(i) resistência por coesão e atrito, com comportamento linear elástico e sem perda de rigidez na interface, Eq. (2);

n ctd

u



c

.

f





.





(ii) resistência da armadura transversal e por atrito, após a rotura da interface, embora com perda elevada da rigidez do elemento estrutural, Eq. (3).





u . n .fsyd. .sin cos (3)

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o apoio financeiro da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), através da Bolsa de Doutoramento, com a referência SFRH/BD/44217/2008, e do projeto ISS- Inteligent Super Skin, com a referência PTDC/ECM/098497/2008. Agradece-se o fornecimento dos materiais às empresas: Secil, Saint-Gobain Weber; Sika; e Argilis.

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