Pilares de concreto : analise do comportamento do estribo suplementar

ESTADUAL

UNIVERSIDADE ESTADUAL

CAMP IN AS

ANALISE DO COMPORTAMENTO DO

Orientador: Prof. Dr. Luiz Roberto Sobreira de Agostini

Dissertayao de Mestrado apresentada

a

Comissao de p6s-gradua9ao da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Carnpinas, como parte dos requisitos para obtenc;ao do titulo de Mestre ern Engenharia Civil, na area de concentrac;ao de Estruturas.

P414p

FICHA CAT ALOGAAFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA AREA DE ENGENHARIA - BAE - UNICAMP

Pereira, Carlos Eduardo

Pilares de concreto: analise do comportamento do estribo suplementar I Carlos Eduardo Pereira.--Campinas, SP: (s.n.], 200 l.

Orientador: Luiz Roberto Sobreira de Agostini.

Disserta9ao (mestrado)- Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil.

l. Concreto armado. 2. Flambagem (Medinica). 3. Colunas de concreto. 4. Engenharia de estruturas. I. Agostini, Luiz Roberto Sobreira de. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

DO OMPORTAMENTO

DO

ESTRIBO

SUPLEMENTAR

L

Prof. Dr. Luiz oberto Sobre· a de Agostini

Presidente e Orientador Faculdade deE genharia Civil- Unicamp

~

Pro:F. Dra. Irenilza de Alencar NiHis

Faculdade de Engenharia Agricola- Unicamp

~~

JL.

t·yj

<

Prof. Dr.

Gil~~n

Batt ston Fernandes

Dedicato:ria

A

Herbert Pereira, Silvino Del Pietro e Maria Viola Del Pietro, respectivamente meu pai e meus avos matemos e aos amigos Carlos Battistella, Geraldo Modena Aleixo e Teresa Giotto Aleixo, todos "in memorian", os quais certamente ficariam muito felizes e orgulhosos com 0 exito deste trabalho.

familia,

a

minha futura esposa Neide Cristina Cheneviz Ktihl e ao meu am1go

Modena

Agrade<;o a pms permitiu-me concluir esta pesquisa, dando-me saude e

Ao Dr. Battiston F emandes, co-autor da pesquisa serviu de base para este trabalho, pela aten<;ao e orienta<;ao.

Ao Prof. Dr. Roberto Feij6 de Figueiredo, Diretor da FEC-UNICAMP, pelo incentivo.

Agrade<;o aos Professores Dr. Armando Lopes Moreno Junior, Dr. Dirceu Brasil Vieira, Roberto Cavicchia, Mauro Augusto Demarzo, Newton de Oliveira Pinto Junior e Dr. Vitor Antonio Ducatti, todos da FEC-UNICAMP, Dra. Irenilza de Alencar Naas da FEAGRI-UNICAMP, Dr. Jose Samuel Giongo da EESC-USP e Angela Maria Aparecida Albino, Joaquim Augusto Pereira Lazari, Jose Ulysses de Miranda e Maria Auciliadoura Marinho do CESET-UNICAMP.

A todos os professores e funcionarios da p6s-gradua<;ao.

Aos amigos da p6s-gradua<;ao, em especial ao Eng.0

Wilber Villegas Susaya.

Sr. Louren<;o por todos os servi<;os prestados no decorrer do mestrado.

Tecnico Jose Reinaldo Marc;al, Eng.0

Luciano Passos, Eng.0

Marcelo Francisco Ramos,

e aos

0

Miguel Francisco e Sergio Roberto Spadotin pelo apoio e incentive.

contou como acervo

As empresas S.A. (Cimento CIMINAS),

a

Camargo Correa Cimentos (Divisao SILMIX) e

a

REAX Industria e Comercio Ltda. pelo fomecimento de materiais.

Iii' o e e • Iii' • e • o • oe e e e e e e e •• •• • e eo • • e • o • e • e e e e e • e •• co e e e e e e e e e e eo e oe e •• o eoe *eo e ee"' e e e e e e eo e • o e •• • o • o e e eo$ o o o o eo o e eo o o eo e e eo e e e111e eo

••e••••••••••••••••••••••••••••••••oororooooroosoeeooooooe•eeooooooooo•••••••••••••••e•••••••eoooooeeooo•••eoeooe••• 1 1 •••••••••••eeooaeoaeeeoeeoeoeeeeooeeeeoooeeeeeeeeooeoeee•••••••••••••••••••oeel!l 3

2 ESTUDO DA ARMADURA TRANSVERSAL EM PILARES USUAIS DE

CONCRETO- REA V ALIA<;AO DO ESTUDO REALIZADO POR

[AGOSTINI, L.R.S. e FERNANDES, G.B]8•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7

Desc:ri~ao dos Modelos Pl, P2, P3 e P4 ... 7

2.1.1 Classifica((ao dos Modelos devido ao indice de Esbeltez ... 12

2.2 Materiais e suas Prop:riedades ... 13

2.2.1 Cimento... 13 2.2.2 Agregado Miudo ... ... ... ... 13 2.2.3 Agregado Graudo ... . 2.2.4 A((O ... 18 2.2.5 Concreto ... 21 2.3 Instrumenta~ao ... 25

3 RESULT ADOS EXPERIMENT AIS DA PRIMEIRA ET AP A... 29

4 PILARES USUAIS ARMADOS EM EXTENSAO... 59

5 6 Concreto... 66 ... 0 6.2.2 Silica ... ... ... 101 6.2.3 Agregado Miudo ... ... .. .. ... .. ... .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .... .. . .. .. .... . . .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . . .. 1 0 1 .7 ... 1 Instrumenta~ao ... . 7 RESULT ADOS EXPERIMENT AIS ... 111 8 ANALISE DOS RESULT ADOS ... .

9 CONCLUSAO ... ~~··· 145

10 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... .

1 etapa

6 Resistencia do concreto utilizado na confec9ao de a aos 7 e 14 dias de idade 23 1 Resistencia do concreto utilizado na confecvao de a P8 aos 19 dias de idade . . ... 67 6.1 Composil(ao granulometrica do agregado graudo utilizado na terceira etapa da

pesquisa... 103 6.2 Resistencia do concreto utilizado na confec9ao de P9 a P12 aos 28 dias de idade ... 107 8.1 Deforma9oes Maximas obtidas nos Pilares Pl a 2 ... 144

1.1

J.U\.IU'-'AV" p 1'

2.3 P1eJmeiltar (gancho) em

Curva correspondente

a

composiyao granulometrica agregado miudo utilizado na concretagem dos modelos Pl, P2, P3 e P4 e dos corpos-de-prova cilindricos de concreto CP-01 a CP-12 ···0···000 15 2.5 Curva correspondente

a

composi<;ao granulometrica do agregado graudo utilizado

na concretagem dos modelos , P2, P3 e e dos corpos-de-prova cilindricos de concreto CP-01 a CP-12 .... ooo•o···o·o··o···oo···oooo····o···o··o···o····ooo ... OOooOooOOoOoOoOOoOOOOoOOOO 17 2.6 Diagrama Tensao-Deforma<;ao adotado para o a<;o ~5.0mm obtido atraves da

media dos do is corpos-de-prova ensaiados 0 ... 0 ... 0 0 ... 0. 0 ... 0 0.. 19 2.7 Diagrama Tensao-Deforma<;ao adotado para o a<;o ~8.0mm obtido atraves da

media dos dois corpos-de-prova ensaiados ... 20 2.8 Detalhe da concretagem simultanea dos modelos Pl a ja na mesa vibrat6ria .... o 24 2.9 Posic;ao dos extenso metros nas armaduras dos modelos , P2, P3 e P4 ... ... .. . ... 26 2.1 0 Detalhe de uma armadura isolada, na forma madeira, preparada para

concretagem ... 0 .•..••..•..••.•••...•••.. o··· ...•••. ····o··· .•.•....••••..•.•••.•..• o .o .•..• oo •. o •••. 0.. .••. 27 3.1 Deforma<;oes totais ocorridas quando da aplicac;ao das cargas nos modelos P 1 a

3.2 3.3

. ···••••o••···o•o• 32 p ··· 00

3.4 Deforma<;oes nas barras longitudinais centrais - Modele P3 . . . .. . . .. .. . . .. . . 3 5 3.5 3 3 .., .). no

3.11 Deforma<;oes no estribo suplementar- Modele ... 39

3.12 Tensoes nas barras longitudinais -Modele PI ... 41

3. 3 3.16 Tensoes no estribo Pl ... 45

3.17 Tensoes no estribo central- Modele P2 ... 45

3 .18 Tensoes no estribo central - Modele P3 .. .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. . .. . .. 46

3 .19 Tensoes no estribo central- Modele P4 .... . ... .... . .. . .. .. .... .. . .. ... .. .... .. .. .. .. .. .. .. ... . . .. .... . . 46

3 .20 Tens5es no estribo suplementar- Modele P3 .. .. .... .... .. .. .... ... . . ... .. .. ... .. . .. .. .. .. . .. .. .. .. . 4 7 3.21 Tensoes no estribo suplementar- Modele P4 .... .. .. .... .. .. .. .. . .... .. .... .. .. .. .. . .. . .... .. .. .. .. .. .. 4 7 3 Detalhe dos defletometros utilizados para medir os deslocamentos totais... 48

3 .23 Detalhe do modele P 1 no momenta do ensaio

a

com pres sao... 49

3.24 Detalhe da ruptura do modele -Lateral esquerda... 50

3.25 Detalhe da ruptura do modele P 1 - Costas... 51

3.26 Detalhe da ruptura do modele P2 - Frente .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. .. .. . ... .. . .. .. . 52

3.27 Detalhe da ruptura do modele P2- Costas... 53

3.28 Detalhe da ruptura do modele P3 - Frente ... ... ... .... ... ... .. ... ... ... . 54

3.29 Detalhe da ruptura do modele P3- Costas... 55

3.30 Detalhe da ruptura do modele P4- Frente ... 56

3.31 Detalhe da ruptura do modele -Costas... 57

4.1 Caracteristicas geometricas e arranjo das armaduras nos modelos e .. 61 4.2 das e ... .

5.

5.3 5.4 5.5

5

Diagrama Tensao-Deforrn.a<;ao adotado para o ac;o ~8.0mm obtido atraves da

Detorma.co1::s na

ue:rorma.co<~s na

a

Deforrn.ac;oes na barra longitudinal central - Modelo .. .. .. .. .. .. .. . .... . .. .. .. .. ... .. .. .. . .. .. 7 5

Deforrn.ac;oes na barra longitudinal central Modelo P8 ... 75

Jei<Jmlac,oes nos 5.8 nos 5.9 Deforrn.ac;oes nos estribos- Modelo 5.10 Deforrn.ac;oes nos estribos suplementares- Modelo ... 78

5.11 Deforrn.ac;oes nos estribos suplementares - Modelo P8... ... .... ... ... .. .. .... 78

5.12 Tensoes na barra longitudinal central- Modelo P5 ... 80

5.13 Tensoes na barra longitudinal central- Modelo P6 ... 80

5.14 Tensoes na barra longitudinal central - Modelo P7 .. .. . .. . .. . .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 81

5.15 Tensoes na barra longitudinal central- Modelo P8 ... 81

5.16 Tensoes nos estribos- Modelo P5 ... 82

5.17 Tensoes nos estribos - Modelo P6... ... ... ... .. ... ... .. ... .. .... ... .. .. . .. . .. .. .. ... .. .. .. . .. .. . 82

5.18 Tensoes nos estribos- Modelo P7 ... 83

5.19 Tensoes nos estribos- Modelo P8 ... 83

5.20 Tensoes no estribo suplementar- Modelo P7 ... 84

5.21 Tensoes no estribo suplementar- Modelo P8 ... 84

5.22 Detalhe da ruptura do modelo P5- Frente ... 85

5.23 Detalhe da ruptura do modelo P5- Costas... 86

5.24 Detalhe da ruptura do modelo P6- Frente ... 87

5.25 da ruptura do modelo P6- Costas... 88

5.26 modelo ... ..

5.28 Detalhe da ruptura do modelo P8- Frente ... 91 e 5.3 e nos aP 2 ... . e 6.3 leP 100 6.4 Curva correspondente

a

composi9ao granulometrica do agregado graudo na concreto 1 portico rea9ao com para 5000kN ... . .... .. ... .... . .. .. . . .. . . .. .. . . .. . 113

7.2 Deformayoes totais ocorridas quando da aplica9ao das cargas nos modelos P9 a Pl2 ... 114

7.3 Deforrna9oes na barra longitudinal central - Modelo P9 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . . ... .. 115

7.4 Deforrna96es na barra longitudinal central - Modelo P 1 0 .... .. .... .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. . . .. .. . . . 115

Deforrna9oes na barra longitudinal central - Modelo P 11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 116

7.6 Deforrna96es na barra longitudinal central- Modelo Pl2 ... 116

7. 7 Deforrna9oes nos estribos - Modelo P9 .. ... . .... .. .. .... .. .. .. .... .. ... .... .. .. .. ... 11 7 7.8 Deforrna9oes nos estribos- Modelo PlO ... 118

7.9 Deforrna9oes nos estribos- Modelo Pll ... 119

7.1 0 Deforrna9oes nos estribos - Modelo P 12 .. .... .. .. .. . ... .... .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. ... .. .... 120

7.11 Deforrna9oes nos estribos suplementares- Modelo P 11.... .... .. .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. 121

7.12 Deformavoes nos estribos suplementares- Modelo Pl2... 121

7.13 Tensoes na barra longitudinal central - Modelo P9 .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. ... 123

14 Tensoes na barra longitudinal central- Modelo P 10 ... ... 123

15 Tensoes na barra longitudinal central- Modelo Pll ... 1

7.16 Tensoes na barra longitudinal - Modelo P ... 1 17

7.19 Tensoes nos estribos- Modelo

!...

127 3 7.26 Detalhe da 0- Costas ... . 133 7.27 134 momento em ... 1 7.31 do modelo -Costas... 137

Detalhe dos modelos P9 e 138

7.33 Detalhe da ruptura dos modelos Pll e Pl2 ... 1 7.34 Detalhe da ruptura dos modelos P9 a Pl2 ... 140

%o

D~oo e

Area da se9ao transversal geometrica do pilar As Area da se9ao transversal da armadura

B Dados dos ensaios desta pesquisa

CP Corpos-de-prova cilindricos de a9o ou de concreto daN DinaN ewton

Dmax Difunetro maximo dos agregados utilizados na preparayao do concreto E Identificador de extensometro fixado em estribo poligonal

Modulo de deformayao longitudinal do concreto Modulo de deforma9ao longitudinal do a9o fc Resistencia

a

compressao do concreto

fern Resistencia media do concreto

a

compressao, prevista para a idade de j dias ( efetiva) fu Resistencia ultima de ruptura do concreto

a

compressao

fy Resistencia de escoamento do a9o

a

trayao

fyk Resistencia caracteristica do a9o

a

tra9ao (valor caracteristico defy) Identificador de extensometro fixado em gancho

I Momenta de inercia J

n

nos T Indicador do

PEREIRA, CARLOS EDUARDO-Pilares Concreto: do Comportamento

Norma Armado, ao

tratar de pilares usuais de concreto que serao abrangidos nesta pesquisa, no que se refere

a

prote9ao contra flambagem das barras longitudinais prescreve que: "os estribos poligonais garantem contra a flambagem as barras longitudinais situadas em suas quinas e as por eles

abrangidas e situadas no maximo

a

distancia de 20rftt da quina, se nesse trecho de comprimento

20¢1₁ nao houver mais de duas barras, nao contando ada quina,· no entanto, quando houver mais de duas barras nesse trecho ou fora dele, devera haver estribos suplementares, com diametro e espar;amento identicos aos dos estribos poligonais" (item 6.3.4.3).

Observado o prescreve a Norma, e considerando que esta pesquisa enfoca os casos pilares que possuem apenas uma barra longitudinal a ser protegida junto

a

mesma extremidade do estribo, surgiu o interesse de se estudar a real necessidade deste estribo suplementar.

Foram comparados os resultados obtidos na primeira etapa da pesquisa, com os resultados do trabalho realizado em 1987, na Faculdade de Engenharia de Limeira da Unicamp [AGOSTINI, R. S. e FERNANDES, G. B.]8, trabalho este intitulado "Contribui<;:ao ao

Usuais", uma vez com

as mesmas autores em seu

Palavras .. u~<.UA''-'V " " ' os est,acarn.en1to dessa ... u ... ... 1. Concreto armado. estruturas. !JVl.Ll",I,.!U.Ul.:> e 0 na contra a concreto.

0 objetivo deste trabalho e apresentar uma contribui<;ao ao estudo das armaduras em usuais concreto. Considerando-se que esta pesquisa vHJ'"""" os casos de

ser

se a

Este trabalho da continuidade a urn estudo realizado por [AGOSTINI, R. S. e FERNANDES, G. B.]8, na Faculdade de Engenharia de Limeira da Unicamp, onde, numa

primeira etapa, foram comparados os resultados dos ensaios de quatro pilares (Pl a P4) com os resultados obtidos pelos autores citados, utilizando-se pilares com as mesmas caracteristicas geometricas, com a mesma taxa de armadura e observando-se os mesmos materiais e procedimentos executados pelos autores em seu trabalho.

Numa segunda etapa deste trabalho, variando-se os espa<;amentos dos estribos poligonais, de tal forma que obedecessem as indica9oes da Norma, porem mantendo-se constantes as se<;oes dos pilares, materiais utilizados na prepara<;ao do concreto e taxa de armadura longitudinal, foram ensaiados quatro pilares, dois sem o estribo suplementar (P5 e P6) e dois com o estribo suplementar (P7 e P8), com o objetivo de comparar os resultados.

Numa terceira e ultima etapa deste trabalho, foram ensaiados quatro pilares (P9 a Pl2) mantendo-se constantes os espa9amentos dos estribos poligonais, a se<;ao dos pilares

e

a taxa de

na 0 concreto

se o aumento

como o previsto pela Norma [NBR 6118] 1• Os resultados obtidos foram comparados aos

usua1s, serao nesta

suas

A Norma Brasileira de Obras de

no que respeito a pilares usuais de concreto que serao abrangidos nesta pesquisa, prescreve que: "Junto ao contorno das per;as cornprimidas, niio cintadas, deve haver, ern qualquer sec;iio transversal, barras longitudinais espar;adas no maximo de 40cm" e impoe ainda que "ern toda a extensiio da per;a devern ser colocados estribos de ar;o igual ao da armadura longitudinal cujo espar;arnento niio deve ser maior que os seguintes valores:

a)30cm;

b) rnenor dimensiio externa da ser;iio da per;a;

c) 21¢1 e 340¢/1¢1 para os ar;os CA-25 e CA-32;

d)12¢1 e 190¢/1¢1 os ac;os CA-40, CA-50 e CA-60, sendo ¢t e ¢1 respectivarnente o diarnetro da ser;iio circular de area igual

a

da ser;iio da barra do estribo e 0 diametro das barras

longitudinais" (item 6.3.2.4). Ainda especifica que "os lirnites c e d silo wilidos quando os estribos tern

i;k

niio ir.ferior ao da armadura longitudinal,· ern caso contrario eles seriio reduzidos na proporc;iio dos val ores de

i;k ".

Somando-se a essas condi<;oes, existe, tambem a necessidade de prote<;ao contr2 dos cantos. a mesma

as em

trecho de comprimento 20(/Jt niio houver de duas barras, niio contando a da quina, no

nrw•vrt<e nesse

aos

uma

em atravessar a a

longitudinal. Se houver mais de uma barra longitudinal a serem protegidas junto

a

mesma extremidade do estribo, o gancho deste envolvera um estribo principal em ponto junto a uma das

ser

e

Observado o que prescreve a Norma, e considerando que esta pesquisa enfoca os casos de pilares que possuem apenas uma barra longitudinal a ser protegida junto

a

mesma extremidade do estribo, surgiu o interesse de se estudar a real necessidade desse estribo suplementar.

figura 1.1 a seguir demonstra alguns exemplos de proter;ao contra flambagem de barras longitudinais.

Em decorrencia das dimensoes dos modelos, neste trabalho, para a realiza<;ao do estudo comparativo para avaliar a necessidade ou nao do estribo suplementar adotou-se a tecnica de armar prevista na figura 1.1 (E) e (F).

(B)

(E)

( F )

( A ) - T odas as barras longitudinais protegidas contra a flam bag em (B)- Todas as barras longitudinais protegidas contra a flambagem

( C ) - As duas barras centrais nao estao protegidas contra a flambagem, pois no trecho 20~t

temos mais de duas barras sem contar a da quina

( ) - Todas as barras longitudinais protegidas contra a flambagem

( E ) -As duas barras centrais nao estao protegidas contra a flambagem pelos estribos poligonais, pois os mesmos estao situados a uma distancia maior que 20~t da quina do estribo

(F)-

as barras longitudinais protegidas contra a flambagem

6

e

8

611 1, e outros dois obedecendo a Norma, os

e de Constru<;ao da

Propositadamente, o espa<;amento dos estribos situados na regiao central dos pilares foi exagerado, para amilise do comportamento e influencia do estribo suplementar na armadura longitudinal contra a flambagem.

Desc:ri~ao

dos Modelos

, P2, P3 e P4

Com ressalva apenas para a altura do modelo (72cm), julga-se que, com tal se9ao (8cm x 25cm) e tal armadura ($=8mm e taxa de armadura=l,53%), o modelo proposto possa, com pequena redu<;ao de escala, representar urn pilar em escala natural, respeitando ainda o que preve a [NBR 18] 1, no que diz respeito a dimensao minima (20cm ou 1/25 da altura livre).

se9ao com

difunetro <j>=8rnm protegidas por e

nos cantos e, entre no

[AGOSTINI, e FERNANDES, G.B.f v~::rmu1uu a possibilidade tal solu9ao nao ser suficiente, foram colocadas nas extremidades das barras uu.A.Ha.Jl" placas de a9o

nos

exagerada propositadamente para como as barras bastante solicitados frente ao flambagem, conforme o [AGOSTINI, L.R.S. e FERNANDES, G.B.]8.

fossem executado por

Em face ao valor das cargas esperadas para que o estado limite ultimo pudesse ser alcanvado, aproximadamente 630kN, optou-se por ensaiar os pilares na maquina universal de ensaios, com capacidade de lOOOkN, do Laborat6rio de Estruturas e Materiais de Constru9ao. Por isso, frente as limita96es de dimensoes e de espa9o livre vertical impostas pelo equipamento, justificam-se as dimensoes adotadas para os pilares. Foram construidos dois modelos de pilares, Pl e P2, sem estribo suplementar, e outros dois pilares, P3 e P4, com estribo suplementar, que no nosso caso foram escolhidos ganchos em forma de "C", com difunetro <j>=Smm, como pode ser observado na figura 2.3, situado na altura do principal e preso as barras longitudinais colocadas fora dos cantos.

250

1'

sol=

it

6 r/J Bmm 230 60 [

4

60 [ 7 9l 5mm *medidas em mm 2. - e 250

1'

c 11

6 r/J Bmm 230

4

7 f/J 5mm 35 50 50 225 225 50 50 35

SEQAO

soC

5 r/J 5mm e

L

I y =

o tipo de vincula9ao extrema

le=l/2 = Pontes de inflexao 0.251 = 1 _y = = 1066,67 8* 25 indice de Esbeltez = 0.5*72 'Ay= 36/2,31 15,58

Considerando as dimensoes dos pilares e o tipo de vincula9ao extrema da barra mostrado em

uma vez A.

e

menor

em

Materiais e suas

as

a

Cimento

0 cimento empregado na confec<;ao do concreto foi o cimento Portland comum II-E32, da marca Barroso.

Agregado Miudo

Utilizou-se are1a media com difunetro maximo Dmax=2,4mm e modulo

MF=2,5. A composi9ao granulometrica e a curva correspondente sao apresentadas na tabela 2.1 e na figura 2.4.

Agregado

com

03 (27/setembro/1999) Analise granulometrica de agregados

Peneira Material Retido Individuais Milimetros Gramas Porcentagem

*6,3 0 0 4,8 2.6 0 2,4 29.3 3 1,2 113.7 13 0,6 247.7 28 0,3 280.5 31 0,15 171.7 19 Fun do 56.4 6 s 901.9 100

Dimensao maxima caracteristica:2,4mm. Modulo de finura: 2,32mm. com e 721 Acumulado Porcentagem 0 0 3 16 44 75 94

---232

~ 70 :=J ::::;: :=J 60 ~ ~ ~50 a: ::::;: UJ (!) ;:; 40

m

_(.) a: ~ 30 20 0 0 0,15 0,3 GRANULOMETRICA DE 0,6

j----1 ,2 2,4 4,8 6,3

ABERTURA DAS PENEIRAS (mm)

5 9,5 12,5 0 10 20 80 90 100 19 25 32 38 50 64 76

Peneira Material Retido Milimetros Gram as 19 0

*

3167.2 65 9,5 914.2 18 695 14 1 0

Dimensao maxima caracteristica: 19,0 mm Modulo de finura: 6, 71 mm Retido Acumulado Porcentaaem 0 65 83 97 98 98 98 98 98 98

90 80 C§ 70 ~ ::l ::;: ::l

::t

C§ t;:j 50 a: ::;: w (!) ~ 40 z w (.) a: ~ 30 0,15 0,3 0,6 1 ,2 2,4 4,8 6,3

ABERTURA DAS PENEIRAS (mm)

9,5 12,5 ao agregado 19 25 32 38 50 84 76 0 <( 30 ~ ::l ::;: ::l (.) <( w '"" z <( 50 12 g: ::;: w 60 (!) ~ z w (.) a: 0 0..

e

Amostras das barras utilizadas foram separadas para das

mm.

As barras

deforma9ao, nao evidenciando escoamento definido. Foram ensaiados dois corpos-de-prova para obten9ao dos diagramas tensao-deforma9ao. A partir dos valores medios das tensoes e deformal(5es observadas nos dois corpos-de-prova resultou o diagrama da figura 2.6 adotado para este ai(O. 0 limite de escoamento e fy=708,6MPa e o modulo de elasticidade e Es=208400MPa. Para o estabelecimento do limite de escoamento aplicou-se o criterio convencional da [NBR 7480]4 para os ayos deformados a frio. Para o modulo de elasticidade tomou-se a inclinal(ao do trecho ehistico linear do diagrama tensao-deformal(ao.

As barras de diametro ~=8mm mostraram a tensao variando progressivamente com a deformal(ao, apos o trecho el<istico linear da curva tensao-deformal(ao apresentaram patamar de escoamento. Foram ensaiados dois corpos-de-prova, obtendo-se os diagramas tensao-deformal(ao. A curva da figura 2. 7 indica o diagrama tensao-deformayao adotado para este a9o e obtido em funyao dos valores medios dos resultados dos ensaios dos dois corpos-de-prova. 0 limite de escoamento e fy=514,5MPa e o modulo de elasticidade e Es=205000MPa.

ff() 0 am

en

c

4)) (I) 1-3JO 100 0 ---)---~--1 I _J --~--_! I L J -I ) / DE ~---~---::!----~---1 _ _ _ ! _ _ _ _ _ _ I I --~---~--~---r--4---1 I I I I I J I I -r--,---r--, r i

-=

708,6 MPa --~-- ---,---~-1

=

208,4 GPa 3 4 5 6 7 8 9 Deformacao ( %o ) 9 10

100

0

2.7-DAS BARRAS DE e8.0mm

I I I i I I - - 4 - ~- -~ -+--~ - -1 - I -2 I I _..j,. _ _ _ j _ I ~---1 I I _ j _ _ _ ..j,._ 1 t -I - - 1- - - T - - -~ : -fy

=

514,5 MPa

=

205,0 GPa 1- - - T - - -~ "'millllll!lllllliilllllllfl!llllilllllllllllll!illlllllllllll·l -3 4 5 6 7 8 9 Deformacao ( %o ) 10

concreto 7,0cm no tronco =2438daN/m3. nos seca; consumo cone a a OS 2. Programou-se se e OS uma concreto e am:nune11w especifico fossem

horizontalmente, para simplicidade de execu9ao das fOrmas e facilidade de adensamento em mesa vibrat6ria, como ocorreu. Os corpos-de-prova de concreto foram adensados tambem em mesa vibrat6ria em seguida a cada modelo. A figura 2.8 demonstra a concretagem dos pilares Pl a P4.

Os pilares e os corpos-de-prova permaneceram nas formas durante 5 dias cobertos com lona phistica, sendo desformados no do quinto dia e curados juntos, ao ar, no recinto do Laborat6rio de Estruturas e Materiais de Constru<;ao ate a data do ensaio.

Os corpos-de-prova CP-01 a CP-04, para controle, foram ensaiados

a

compressao simples com 7 dias de idade apresentando uma resistencia media

a

compressao fcm=25,15 MPa.

Na tabela 2.3 apresentam-se os resultados obtidos do ensaio

a

compressao dos corpos-de-prova de concreto com 7 e 14 dias de idade.

figura 2.8 apresenta urn detalhe concretagem dos Pl a na mesa vibrato ria.

Os corpos-de-prova CP-05 a CP-07 foram ensaiados

a

compressao simples com 14 dias

mesma em e

et

resistencias obtidas nos cilindros de 1 OOmm de dtametro e 200mm de nos cilindros padriio de de diametro e 300mm de

22 na com entre as e aquelas obtidas

e

de 0.90".

1 CP-05 CP-06 CP-07 7 7 14 14 14 a p a p

a

Pl aP4 Pl aP4 Pl a RESISTENCIA A COMPRESSAO

* Nao considerado no calculo da Media

224,00* 2 244,00 250,00 242,00 220,80** 28,52 * 31,07 31,83 30,81

*

28,11

**

* * Reduzido em 10% devido as dimensoes dos corpos-de-prova: 1 Ocm de diametro por 20cm de altura

nas

namesma

Na armadura .... '""~, ... , os extensometros foram localizados na barra central

a

entre

em uma

situado na

cada uma das faces da barras. figura 2.9 apresenta a •v'-'"'.u·"'"'"'"'v de cada ponto onde colados OS '"'""""""'"v.au"'

7,8 5,6 FRENTE FRENTE

SECAO

SECAO

*medidas em mm nas 26

as

a cura

deformai(Oes, OS fios dos varios a urn

aquisitor de dados eletronico modelo 5100 Scanner® e os dados avaliados programa System

Os pilares P 1 a ensaiados

a

compressao com 14 dias idade. Os corpos-de-de concreto corresponcorpos-de-dentes a cada ensaiados

a

compressao

as

ao ensaio dos concreto e

ensaiados aos dias, em conjunto com as caracteristicas geometricas e mecanicas das armaduras empregadas, estimou-se uma carga de ruptura para os pilares da ordem de 630kN. 0 procedimento de ensaio foi o mesmo para os quatro pilares.

Os pilares foram instalados na maquina universal, sendo conferidos o nivel da face superior e o prumo das laterais, como podeni ser notado na figura 3.23. Os fios dos extens6metros eletricos foram ligados ao aquisitor eletr6nico de dados modelo 5100 scanner, e os dados avaliados pelo programa System 5000 do Laborat6rio de Estruturas.

Antes do carregamento feitas as leituras dos registros iniciais dos deflet6metros. Ap6s isso os pilares foram carregados ate 50kN e descarregados por duas vezes seguidas, sendo conferidas as leituras na carga e na descarga. Observou-se a ocorrencia de registros subsequentes com valores iguais ou pr6ximos aos precedentes, utilizando-se quatro deflet6metros fixados nas quatro faces dos pilares para verifica<;ao de eventual excentricidade na aplica<;ao da carga. Todos os defletometros foram fixados na maquina universal de ensaios. 0 defletometro mediu as

das costas dos pilares. Ap6s a segunda retirada carregamento, feitas as leituras dos e a a a 3 .. nas a

extensometros conforme exemplificado ""''"4A"'-'"·

n J onde:

=

L para extensometro fixado na barra longitudinal; T

=

E para extensometro fixado no estribo central;

T

=

G para extensometro fixado no estribo suplementar (gancho ); n

=

nlimero que identifica a posi<;ao do extensometro na armadura; J =A para dados da pesquisa de [AGOSTINI, L.R.S. e FERNANDES,

G.Bl;

J = B para dados desta pesquisa;

Os pontos de medida referem-se aos apresentados na figura 11.

OS

sao

e OS

Provavelmente por falha de colagem, alguns extensometros deixaram de funcionar ate o final, como ocorreu no modelo P2 (ponto 3), no P3 (ponto 5) e no P4 (ponto 7). Somente no modelo P 1 ocorreu o funcionamento perfeito de todos os extenso metros ate o final.

de cada urn dos pilares sobreveio de maneira brusca, principalmente no caso

concreto.

com

As 3 a 3.31 apresentam alguns dos

~.---~ ~ 600 P3 SilO ~400

~

300 200~ 100 ~ M M W U M U DEFORMAC}.O TOTAl.. ( mm l 0,4 11.1![

,,RI

R2 FI!£NTt 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 DEFORMAC}.O TOTAl.. ( mm ) 1,8 600 100 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 DEFORMAC}.O TOTAl.. ( mm) 7 0 0 , - - - , P4 600 R1 R2 R4 R3 2,0 _{0,0 0,5 1,0 - 1,5 2,0} DEFORMAc;:AO TOTAl.. ( mm )

Figura 3. Deforrna(_(oes totais ocorridas quando da aplica(_(ao nos rnodelos PI a

( o/oo) P1 4 COSTAS

3

_~

₁₁

FRENTE 3,0 0,5 1,5 ENCU 2,0 RT AMENTO ( o/oo ) 1,0 3.2- nas Pl

-3,0 600 P2

_~·

500 _~lift 400

g

~·

z

..:.:: §~ <( 300

•

C»

~

0:::

J

~

200 COSTAS

1

I

L3-A 100 -EII-L4·A

I

FRENTE -A-L4-B 0

f

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 ( o/oo )

700r---~

-700 600

-·

----~~~~ 500 ~~~~~---·

~/·

400

/;

~

300

•

.:1

COSTAS II / 4 200

I~

11

-

3:

- l 3 - A il~' -G~-l3-B 1/_f/ -A-l4-A 100 11111111 _-1111-l4-B /;, FRENTE 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

ENCURJ AMENTO ( %o)

600 _P4 500 COSTAS -L3-A -ct-L3-B FRENTE -.t.-L4-A -111-l4-B 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

ENCURT AMENTO ( %o)

Figura 3.6- Deforma<;oes no estribo central- Modelo (Fu=650kN) 700~---~ P2 600 500 8 COSTAS -E5-A -411-ES-B -6-E8-A FRENTE -111!-ES-B 0&---~----~---~----~----~----~ 0,0 0,5 1,0 1,5 AL•ONGAMENT1Q ( %o)

700 - 1 ! 1 1 500 400 8 COSTAS

i[

C?

:

=

₅

11

FRENTE Figura 3.8-700~---~ P4 600 500

-8 COSTAS 5 FRENTE 0,5 ALONGAMe.JTO ( o/oo) -E5-A -11111-ES·B -A-E8-A -1111-ES·B 1,0

700.---, 3.10- (Fu=620kN) 700 P4 600 500

-~400

~

300 200 -G9·A -A-G1D-A 100 FRENTE -IIII-G10·B 0 0,0 0,1 0,2 0,3 3. 1-

no

39

Com base nas deforma9oes e nos diagramas tensao-deforma<;ao dos a~os das armaduras, ocorreram

nas

5 os"AUOA~UU<4~ a

nas se~oes entre estribos.

0 dos

P1

-

400 ₄ COSTAS ~

_I(

:::!

3~

11

- 300 e t<( w FRENTE

z

₂₀₀ w 1-100 ~ 100 200 300 400 500 600 CARGA( kN)

"'

2-:J. nas p

500 COSTAS 300 500 600 500r---~ 400 ";" 300 D. :i

0

I<

(J) 200

z

w 1-100 P2 0~ 0 3.13-100 COSTAS

11

FRENTE - L 3 . A -A-L4.A -1111-L4.B 200 300 400 500 600 CARGA ( kN)

600 P3 500 400 COSTAS 300

j(

;2

/~I

200 FRENTE 600 500 A

I

1111 400 COSTAS

-

(1$

_{; )}

ll. ::i

-

₀ 300 !<( FRENTE

/ / /

(/)

z

w 200 1- _~/ L3.A fiB/ -e-L3.B 100 11 ... -A-L4.A ~~~--- -111-L4.B

.--- ;:::..--100 200 300 400 500 600 CARGA ( kN) 3. 4-43

600.---~ P4 600.---~ P4 500 400 100 100 200 3~ 5-COSTAS 300 400 CARGA( kN) 500 L3A -~-L3.B -~-L4A -ili-L4.B 600

Figura 3.16- Tensoes no 350 300 8 COSTAS 250

j[

r=

:

11

( i = ~ 200 _FRENTE

~~

~

150 1-100 - E S A -•-ES.B 50 -4-EB.A -111-EB.B 0 0 400 500 600 3.17

P3

600

3.18- Tens6es no estribo central- Modelo

250 P4 8 COSTAS

j[

25

~I

Ill 200

:

=

_I

5

-

FRENTE IJ:. 150 1111 !" :\i:l

I

~~

E5.A 1111

~

100 -~-E5.B _Ill I _,..._EB.A

~

/.

!- -11111-EB.B /~ 50 /Ill )II G Ill

...--1111=1-l 0 -~~~~~-~~~:::

...

___....-0 100 200 300 400 500 600

3.19-100 80

-

«< 0..

:e

60

~~

~

40 20 0 70 60 10 0 P3 100 P4 .2 9-EXTERNO 10-INTERNO 200 FRENTE 300 CARGA( COSTAS 300 CARGA( 400 500 500 --GJiJA -A-G10.A -III-G10.B

na a urn a Pl a P4 ensaiados na .., ... u a flambagem das a urn

Descri~ao

dos Modelos P5, P6, P7 e P8

F oram preparados 4 pilares para esta etapa da pesquisa:

desta

a

ocorreu aos

P6, P7 e P8. Foram mantidas as dimensoes dos pilares, ou seja, os pilares constituiram-se em elementos de seyao retangular com Scm de largura, 25cm de comprimento e altura de 72cm. A armadura longitudinal foi composta por 6 barras de difunetro ~=8mm protegidas por estribos transversais de diametro

~ =5mm, como se apresenta nas figuras 1, 4.2 e 4.3.

As barras longitudinais foram situadas nos cantos dos estribos e, entre estas, no meio de cada ramo maior dos estribos. Estribos foram colocados junto as extremidades superior e inferior do modelo (regiao de introdw;ao de carga), bern como foram colocadas nas extremidades das barras longitudinais placas de a9o de 5mm de espessura, que tambem objetivavam evitar a localizada de das barras longitudinais. Diferentemente do que ocorreu

0

outros difunetro dos cantos. a e situado na anJres·ent:a as do e e com

AU\.<AIJ<;u e preso

as

barras >V>>;<,>•M~UUUJ..:> colocadas fora

250 250 SE~AO

r

r

r

r

SE~AO

8Dt

8Dt:

60

c

6 0 Smm 6 0 Smm 50 5mm 230 230 60 60 11 1/> Smm 11 1/J 5mm

e suas

a

e e nas e

, foram como nos

CA-60B, de difunetro ~=5mm e area de se<;ao transversal As=0,20cm2 foram

estribos. As barras de difunetro ~=5mm utilizadas nesta etapa da pesquisa sao do mesmo das barras de ~=5mm utilizadas na primeira etapa. Dados relativos a este ac;o ja foram mostrados na figura 2.6.

Amostras das barras utilizadas foram separadas para ensaw de determinac;ao das caracteristicas mecanicas do diagramas tensao-deformac;ao para os ac;os das armaduras foram obtidos atraves de ensaio trac;ao dos corpos-de-prova, sendo as

medidas por extensometros medlnicos com base de lOOmm e sensibilidade de O,Olmm.

As barras de diametro mostraram a tensao variando progressivamente com a deformac;ao, apos o trecho elastico linear da curva tensao-deformac;ao apresentaram patamar de escoamento. Foram ensaiados dois corpos-de-prova obtendo-se os diagramas tensao-deformac;:ao. curva da figura 4.4 o tensao-deformac;ao adotado para este ac;o e em func;ao dos valores medios dos dos ensaios dos dois corpos-de-prova. 0

I I I ~---~ __ L ___ L--~-- _{- J . -} L __ _ 1 I I ---1 I r -4)0 - -- I - - -' - - - -1- - - - .._ - - 1- - - 1 -3JO - _! - - - l - - - L - -I_ -I I J -=558,7 MPa =203,16 GPa 100 - 1 - - t +

-- Diagrama Tensao--Deforma9ao Medio das barras de (medidos defletometros de sensibilidade de 0,00

a

concreto

teor teor teor

seca; consumo cimento=365kg/m3 concreto e abatimento de no tronco cone determinado durante a concretagem. Peso especifico medio =2438daN/m3.

a a

e P8 e 8

13 a CP-20. utilizadas as mesmas formas da etapa, os pilares concretados horizontalmente, na mesa vibrat6ria. Os corpos-de-prova de concreto tambem foram adensados em mesa vibrat6ria em seguida a cada modelo.

Os pilares e os corpos-de-prova permaneceram nas fOrmas durante 5 dias cobertos com lona phistica, sendo desformados no do quinto dia e curados juntos, ao ar, no recinto do Laborat6rio de Estruturas e Materiais de Constru9ao ate a data do ensaio.

Os corpos-de-prova CP-13 a CP-20 foram ensaiados a compressao simples com 19 dias de idade, momentos antes do ensaio dos modelos P5, P6, e P8, apresentando uma resistencia media a compressao fern= 26,84 MPa. 0 valor da resistencia media a compressao dos corpos-de-prova cilindricos de concreto foi reduzido em 10% devido as dimensoes dos mesmos: 1 Ocm de difunetro e 20cm de altura, conforme ja explicado na primeira etapa. Os resultados obtidos nos ensaios dos corpos-de-prova estao demonstrados na tabela 4.1.

9 a 31 5 9 a 226,00 6 19 aP8 246,00 31 CP-17 19 P5 aP8 238,00 30,30 CP-18 19 P5 aP8 229,00 29,16 9 19 P5 aP8 226,00 28,78 CP-20 19 aP8 237,00 30,16 RESISTENCIA COMPRESSAO 210,83** 26,84**

* * Reduzido em 1 0% devido as dimensoes dos corpos-de-prova: 1 Ocm de difunetro por 20cm de altura

4.3

Na armadura media entre estribos.

nas

na

localizados na barra

na

Nos estribos suplementares dos modelos e P8 colados extensometros na face extema das Os estribos suplementares instrumentados foram: o situado junto ao quarto estribo poligonal, o localizado junto ao sexto estribo poligonal e o situado junto ao oitavo estribo poligonal, de cima pni baixo.

120

COst

..llr----1[

]A9~

11

( _estii:ios 4,5,6 T) 1,2,3 (longitudinal) _FRENTE

SECAO

SECAO

5

pilares a

P8

foram ensaiados

a

compressao com

19

dias idade. concreto correspondentes a

pre:ser1tar1ao as LGI ' " ' " " "

ensaiados

a

ao ensaio corpos-de-prova concreto 13 a em

conjunto com as caracteristicas geometricas e mecanicas das armaduras empregadas, estimou-se uma carga de ruptura para os pilares da ordem de 630kN. 0 procedimento de ensaio foi o mesmo para os quatro pilares.

Os pilares foram instalados na maquina universal, sendo conferidos o nivel da face superior e o prumo das laterais. Os dos extens6metros eletricos foram ligados ao aquisitor eletr6nico dados modelo 5100 scarmer, e os dados avaliados pelo programa System 5000 do Laborat6rio de Estruturas.

Antes do carregamento foram feitas as leituras dos registros iniciais dos deflet6metros. Ap6s isso os pilares foram carregados ate 50kN e descarregados por duas vezes seguidas, sendo conferidas as leituras na carga e na descarga. Observou-se a ocorrencia de registros subsequentes com valores iguais ou pr6ximos aos precedentes, utilizando-se quatro deflet6metros fixados nas quatro faces dos pilares para verifica<;ao de eventual excentricidade na aplica<;ao da carga. Todos os deflet6metros foram fixados na maquina universal de ensaios. 0 deflet6metro

0

0 u...,.u._,,,vu.l~;.;

e tma1n1ente

as as

das costas dos pilares. Ap6s a segunda retirada do carregamento, foram feitas as dos OS e ao e Os das deforma~toes a sao demonstrados na 5 .1. a

de colagem, alguns extensometros deixaram de ate o final, como ocorreu no modelo P8(pontos 5 e 7). Nos pilares P6, P7 e P8 ocorreu o funcionamento perfeito de todos os extensometros ate o final.

Durante o ensaio dos pilares foram observadas fissuras visiveis no concreto. No modelo P6 ocorreu uma pequena fissura na extremidade inferior direita do modelo visto de frente com aproximadamente 400kN de carga. Nos demais pilares as fissuras comel(aram a ficar visiveis ap6s o carregamento ter ultrapassado 500kN. Com o aumento gradativo de carga foram aparecendo novas fissuras e as que ja estavam visiveis foram aumentando ate a ruptura dos pilares.

ruptura de cada urn dos pilares sobreveio de maneira brusca, tendo apresentado, para todos, caracteristicas nitidas de rufna por flambagem das barras longitudinais simultaneamente como esmagamento do concreto.

modelo P5 rompeu forma e 'v''""'·"' com carga

700 700 600 R3 R1 R2R4 600 R3R2R4R1 500 500 ~400 ~400 i 300 i300 300 100 700 700 600 1"7 R2 R3 Rl R4 600 P8 R3 R4 R2 ... ::;:::o:~--"'

...

R1

..

.--.:~~.--- ~;/

.·-·

500 .//%-~?-- 500 _~-· ..,(' z 400

./..,"/

.,/ z 400

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< .,/~~ < (!) 300 (!) 300 0:: _{, / / .,/} 0:: _,j,{! < < (.) _{, / / ,/} (.) /I 200 200

-

Rl , / / .,/ Rl

.1.1

I I .,/

;;.

FRENTE 100 "

"'/.

100 ' : / FRENTE I /1/ 0 ~~f;:;:_::..&.:,__...-IID 0

pw

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

DEFORMA<;:AO TOTAL ( mm) DEFORMA(:AO TOTAL ( mm)

600~---500 P5

:z:

~

-

300 COSTAS 200

j[

:

11

6.3 (longitudinal) 100 FRENTE 2,5

5.2 - Deforma9oes na barra PS (Fu=655kN)

600 PS 411 500

/ ?

400

~/

:z:

_~

.~/

300

~

~~/

_COSTAS IX:

_;{/

..:( 200

![

_1!

0

l/

:

Jl

6,3 (longitudinal) - L 1 - B 100 -O-L2-B lj FRENTE -A-L3·B

SECAo

0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ( o/oo) na

600r---, 400 300 200 FRENTE 2,5 -Modelo (Fu=625kN) 600 P8 500

z

400 ~ o:t 300 G COSTAS 0::: o:t 0 200 - L 1 - B 100 _-e-L2-B -A-L3-B 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ( o/oo )

700.---.

-5.6- -Modelo (Fu=655kN) RO.---~ 600 P6 ---~

---·

500 _{. - · A}

---

/

~400

.~

/

.~

A

~

300

_{/ /}

~---• _A I ~ COSTAS 200

l / /

IL

:

11

-E4-B 100 & -e-E5-B I I '4.5,6 (estribos) _{- A -E6-B}

VA

FRENTE 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 ALONGAMENTO ( %o)

-~r---, COSTAS *\4,5,6 (estribos) FRENTE (Fu=625kN) 700r---~ 500 0,2

j[

COSTAS 5(4,5,6 (estribos) FRENTE 0,8 ALONiG.AMENTO ( o/oo) 77

~---~

(

Figura 5. - Defonna<;oes nos estribos suplementares- Modelo (Fu=625kN)

700 600 P8 500

-~400 COSTAS

~

300 200 FRENTE 100

I

-•-G8-B

I

::-•- G9-B 0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 ALONG.AMENTO (

base nas deforma<;oes e nos diagramas tensao-deforma<;ao dos a<;os das armaduras,

as ocorreram nos a

'•"-''"·H<.UU OS '·'""'"'·""""''.UH4o> a

centrais nas faces da nas se<;oes entre estribos.

OS nas

As e

e P8.

P5

600~---~ 200 100 P7 COSTAS 1.2.3 (longitudinol) FRENTE 200 5. - Tensoes na 300 400 500 600 -Modelo P7 500~---~ ~ Q. 400 :::iili 300

-0 t<( 00

ifi

200 1-100 PS

j[

0 100 15-COSTAS

c

11

(2,3 (longitudinol) FRENTE 200 300 400 CARGA ( kN) - L i - B -III-L2-B -.t.-L3-B 500 600

-~r---~ 200 COSTAS 500 600

5.16- Tensoes nos estribos- Modelo P5

100~---~ 125 100 25 COSTAS

: 11

5 \.s.s (estribos) FRENTE

~~

.--:::::t;::::::•

...

~·:::::-­

_._

...

100 200 5.17-300 CARGA(

l

/

400 500 600

~.---, 200

-

150 COSTAS

-l$i

~

100 1-50

5.18- Tensoes nos estribos- Modelo

~.---~-.

-CARGA( kN)

5.19- Tensoes nos

COSTAS

-400 500 600

CARGA( )

5.20- Tensoes nos estribos suplementares- Modelo

m~---~ P8 60 COSTAS 50

l[

7,8,9~;

11

fll Q. 40 ::a=

-~~

30

~

1- 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 CARGA( ) 1 - T ensoes nos

pilares e P8, foram desenvolvidos obedecendo-se uma

estribagem usual, segundo a Norma [NBR 1 1, os

concreto

Desc:ri~ao

dos Modelos P9, PlO,

1 e

Foram preparados 4 pilares: P9, PlO, Pll e Pl2 e foram mantidas as dimensoes, ou seja, os pilares constituiram-se em elementos de seyao retangular com 8cm de largura, 25cm de comprimento e altura de 72cm. armadura longitudinal foi composta por 6 barras de diametro ¢=8mm protegidas por estribos transversais de diametro ¢ =5mm, como se apresenta nas figuras 6.1 a 6.3.

Como nos pilares das etapas anteriores, foram colocadas nas extremidades das barras longitudinais placas de a9o de 5mm de espessura, que tambem objetivavam evitar a ruptura localizada pelo efeito de ponta das barras longitudinais.

Efetuados os calculos para determinayao das cargas esperadas para que o estado limite pudesse ser alcanyado, concluiu-se que a carga seria de aproximadamente 1800kN,

... u .... u ... os no rea9ao com de 5000kN do Laborat6rio

OS e e outros e

250 250

SE<;AO

i

i

i

i

SE<;AO

sot=

IC

_..

"

11

sot=lc

[:;

11

60

c

6 f/J 8mm 6 f/J 8mm 5 ¢ 5mm 230 230 60 60 11 ¢; 5mm 11 ¢; 5mm aP

e suas

na a 2 as

6.2.2 Silica Ativa

silica ativa utilizada na concretagem dos pilares foi a Silmix da Camargo Correa.

6.2.3 Agregado Miiido

Utilizou-se areia media com difunetro maximo Dm::~x=2,4mm e modulo de finura MF=2,5. A composi9ao granulometrica e a curva correspondente sao apresentadas na tabelas 2.1 e na figura 2.4.

Agregado Graudo

) com com

Empregou-se ainda com difunetro Dmax=9 .5mm com composi9ao granulometrica e curva correspondente iguais as apresentadas na tabela 1 e na 6.4. Para a

Pedrisco (Pedra 0) (27/setembro/2000)

Peneira Retido Acumulado

Milimetros Gram as 0 32 4,8 42 74 2,4 19 93 3 96 97 98 100 100 556 Dimensao caracteristica: 9,5 mm Modulo de 5,56mm

100 90 00 (§70 < ...J ~

a

so < < 0 ~50 0: :::?; UJ (J ~ 40 z LlJ () 0:

5:30

20 10 0 0 10 20

z

LlJ () -l--+---1----!-.;...+-4---i--1 70

5

0. ::::: ::::::::::: :::::::::: ::::::::::: ::::::::::: :::::::::: ::::t::::: :::j:::::: ::::t:::j:: L>·_-_--_·L·-··_·_··_··-·_·-~----·--·---·-~---·~·L-·---·---~---~---~---~----.---~·-_·J·t_··--~L-_L~_j 100 0,15 0.3 0.6 1,2 2,4 4,8 6,3 9.5 12.5 19 25 32 38 50 64 76

ABERTURA DAS PENEIRAS (mm)

aP mesmos

e

foram empregadas como estribos. Dados relativos a este a9o ja foram mostrados nas figuras 2.6 e 2.7. de escoamento

e

fy=708,6MPa eo modulo de elasticidade

e

Es=208400Mpa.

lUU.l'-'"- o diagrama tensao-deforma9ao adotado para este a9o e obtido em fun9ao dos valores

medios dos resultados dos ensaios dois corpos-de-prova apresentados na figura

6.2. 7 Concreto

0 concreto utilizado nos pilares foi dosado para se obter uma resistencia media fcm=90MPa aos 28 dias. 0 tra<;o do concreto foi 1: 1,12: 1,71 em peso (cimento com adi9ao de 10% de silica ativa, areia, pedra 1 (90%) com pedrisco (10%)), com fator agua com adi9ao de aditivo/cimento x=0,29. Outros dados: teor de cimento=26,11%, teor de areia=29,24%, teor de pedra=44,65%, referidos

a

mistura seca; consumo de cimento=599,4kg/m3 de concreto e abatimento de 8,0cm no tronco de cone determinado durante a concretagem. Peso especffico medio =2532daN/m3. a a P12 p a observados os mesmos OS

Pll e P12 e 8 (oito) corpos-de-prova cilindricos numerados de CP-21 a CP-28. as mesmas namesa nas e OS concreto

Laborat6rio de Estruturas e Materiais Constru<;ao ate a data do ensaio.

concreto 5

ao ar, no

com

com

devido as dimensoes dos mesmos: 1 Ocm difu:netro e 20cm de altura, conforme ja na etapa da pesquisa. Os resultados obtidos nos ensaios dos corpos-de-prova estao demonstrados na tabela 6.2.

** (DIAS) 58 CP-24 58 CP-25 58 CP-26 58 CP-27 58 CP-28 58

MODELOS RESISTENCIA COMPRESSAO

CARGA (kN) TENSAO fc (MPa)

a 2 a P12 P9 aP12 756,00 96,26 P9 aP12 720,00 91,67 P9 a Pl2 709,00 90,27 P9 a P12 732,00 93,20 P9 a P12 721,00 91,80 P9 a Pl2 719,00 91,55 RESISTENCIA A COMPRESSAO 647,33** 82,42**

Reduzido em 10% devido as dimensoes dos corpos-de-prova: 1 Ocm de difunetro por 20cm de altura

6.3

nas

em na mesma e em e

costas.

Na annadura longitudinal, os extensometros foram localizados voltados para a

face-na na entre OS

L.UV . . UJ,M e

sexto os

dos pilares 1 e P12 extensometros coladas na face extema. localiza9ao dos extensometros tanto nas barras longitudinais como nos estribos estao definidos detalhadamente na figura 6.5.

i

i

250 FRENTE FRENTE

SEQAO

SEQAO

*medidas em mm nas

Os pilares a P 12 foram ensaiados

a

compressao com 58 Os corpos-de-prova cilindricos de concreto correspondentes a cada modelo foram ensaiados

a

ao dos corpos-de-prova concreto a em

com as caracteristicas geometricas e mecanicas das armaduras empregadas,

OS

ensaio foi o mesmo para os quatro pilares.

Os pilares foram instalados no portico de reac;ao com capacidade para 5000kN, sendo conferidos o nivel da face superior e o prumo das laterais. Os fios dos extens6metros eletricos foram ligados ao aquisitor eletr6nico de dados modelo 5100 Scanner®, e os dados avaliados pelo programa System 5000 do Laboratorio de Estruturas. Detalhes do portico onde foram ensaiados os pilares P9 a Pl2 sao apresentados na figura 7.1, a seguir.

Antes do carregamento foram feitas as leituras dos registros iniciais dos deflet6metros. Apos isso os pilares foram carregados ate 50kN e descarregados por duas vezes seguidas, sendo conferidas as leituras na carga e na descarga. Observou-se a ocorrencia de registros subsequentes com valores iguais ou proximos aos precedentes, utilizando-se quatro deflet6metros fixados nas quatro faces dos pilares para verificac;ao de eventual excentricidade na aplicac;ao da carga. Todos os deflet6metros foram fixados na

, o defletometro R3 a•v•.uu. as deforma9oes totais da face esquerda do modelo visto de

as deformac;:oes das costas dos as

PfC>Ce,O.eilQOi-Se

a

1 e esta em a

a

nas

a

1

Provavelmente por falha de colagem, o extensometro localizado no ponto 2 do modelo Pll deixou de funcionar. Nos pilares P9, PlO e Pl2 ocorreu o funcionamento perfeito de todos os extensometros ate o final.

Durante o ensaio dos pilares nao foram observadas fissuras visfveis no concreto. Somente no modelo P 12 ocorreu urn desprendimento de urna pequena placa de concreto no canto inferior direito do modelo visto de frente com aproximadamente 1500kN de carga.

ruptura de cada urn dos pilares sobreveio de maneira brusca, tendo apresentado, para todos, caracteristicas nitidas de ruina por flambagem das barras longitudinais simultaneamente como esmagamento do concreto.

0 modelo P9 rompeu de forma brusca e violenta com carga 788,14kN. 0 PlO rompeu com carga 894,67kN, o 1 com carga 786,32kN e o P com

Figura 7. Detalhe do portico de reayao com capacidade para 5000kN

Foto: Tecn6logo Ademir de Almeida- Laborat6rio de Materiais de Construyao- - UNICAMP - 22 de janeiro de 2001

P!l ~OOr---P11 1500 COSTAS :z ::: 1000

~

500 0 .• 0 1 2 3 4 5 6 DEFORMACAO TOTAL ( mm 2 COSTAS z ::: 1000

i

2000 r---~ 1500 z ::: 1000

~

() 500 P12 COSTAS R4

2000,---~ 1800 800 600 2 COSTAS 400

I[

:

11

_g

FRENTE El

Deforma9oes na barra

788,14kN) 2000 1800 P10 1600 COSTAS 1400

-

_z

1200 ~

j[

:

₁₁

FRENTE

-

1000 <( C) 800 o:= <( 0 ₆₀₀ 400 200 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ENCURTAMENTO ( %o) PlO

P1 COSTAS 1200 <:( 1000 FRENTE (!) 800 0:::

~

600 400 0,2 0,4 0,6 0,8 1 ,0 1,2 ,8 2,0 2,2 2,4

Figura 7.5- Deforma<;oes na barra longitudinal central- Modelo Pll (Fu=1786,32kN)

2000 1800 1600 1400

z

1200 ~ <( 1000

~

800 <( 0 ₆₀₀ 400 200 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ENCURTAMENTO ( o/oo) 1

-0,000 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125 0,150 2000 1800 P9 1600 1400

-z

1200 ~

-

1000 <( (.!) 800 0::: <( (J ₆₀₀ COSTAS 400

E?:

200 FRENTE 0·~--~--~~--~--~--~----k---~--~----~--~ 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 ALONGAMENTO ( o/oo ) nos

2000

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1800 1600

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800 COSTAS <(

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0 ₆₀₀ 3 400 FRENTE 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 ,4 1,6 1,8 2,0 2000 1800

:-P10

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FRENTE I 0 / . 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 ALONGAMENTO ( %o ) 0

2000,---~ 1600 1400 1200 - 1000 800 600 COSTAS 400 f"RENTE 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2000 1800 P11 .A~ fib. 1600

,,

1400

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1200

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200 I

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B 0 ,? 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 ALONGAMENTO ( %o ) nos

2000 1800 2 1400 1200

~

1000 ₈₀₀ 0::: _~

~

600 _{/_} ~~ COSTAS

j[

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₁₁

J FRENTE 2,2 2,4 2,6 2,8 2000 1800 P12

..

~· 1600 _{_}

...

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1400

-

z

1200 .:&:: <( 1000 (!» 800 0::: <( COSTAS 0 ₆₀₀

j[

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_~I

400 FRENTE

~

200 B 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ALONGAMENTO ( %o ) 7.

0-2000r---~ COSTAS _-III-G7-B

I(

~~:

11

-~-G8-B

'

7,8,9,10:11 !'RENTE

11 - Deforma96es nos estribos 1 (Fu=1786,32kN)

~

()

2000.---~ 1800 P12 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

I[

~~

1.u.ui.u !'RENTE -IIII-G7-EI -411-GS-EI -&-G9-EI G10-EI -liE-G11-B 0~~--~~~--~-L--~-L~--~~--~~~--~~ 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ALONGAMENTO ( %o )

2-base nas deforma9oes e nos diagramas tensao-deforma9ao dos a9os das

possivel calcular as tensoes ocorreram nos a

3 a 7.16 OS as

17 a OS

e mostram OS

Pll e

300.---~ 600.---~ ~ ::i 500 400 ... 300 0 •< 00 z ~ 200 100 7.14-P10

:

COSTAS

11

FRENTE ~ ~ 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 CARGA ( kN) PlO 788,

500 P1 400 350 COSTAS Ill 300 ll. ::i - 250 FRENTE 200 150 100

_I-L1.BI

50

Figura 7.15- Tensoes na barra longitudinal central- Modelo Pll

500~---~ 450 400 350

8:.

300 ::i -- 250 0 •<IC ~ 200 ~ ₁₅₀ 100 50 P12 COSTAS

j[

:

₁₁

FRENTE o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 CARGA ( kN) 16-786,32kN)

35r---~ 25

-20 COSTAS

-

₁₅

i[

_~:

₁₁

3 j FRENTE # 5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 CARGA( 50 45 P9 _/I!J 40

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_{/ .} /411 B 0 411 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 CARGA ( kN)

7-450

•

_I /, COSTAS ~

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::E 250 J FRENTE 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 ) 120 0 100 80 ~ COSTAS ll.. ::E 60

j[

0 !<( FRENTE 00

z

40 w 1-20 o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~--~~~ 0 ~ ~ ~ ~ 1~ 1~ 1~ 1~ 1~~ CARGA ( kN) 7. 8- 1

500 450 P1 350 COSTAS

-

300 250 FRENTE 0 zoe( (/) 200

z

_w 150

....

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 CARGA ( 200 175 P11 150 m 125 COSTAS ll. :ill 100 £? : 0 1<( (f) ₇₅

z

FRENTE

w

1-50 25 0 ,:::;--0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 CARGA ( kN)