Estudo experimental da resistência ao cisalhamento na interface entre concretos e deformabilidade em serviço de vigas compostas

Abstract

Em vigas compostas por concretos de diferentes propriedades mecânicas, existe a ação de esforços horizontais na interface entre os concretos que causam tensões de cisalhamento. Estes esforços devem ser resistidos com a finalidade de assegurar o comportamento da seção transversal da viga composta de forma monolítica. Alguns dos fatores que influenciam diretamente a resitência da viga à tensão de cisalhamento horizontal são: a taxa de armadura transversal à interface; a rugosidade da interface; e as propriedades mecâncias dos materiais. Neste trabalho foi realizado um programa experimental com o intuito de investigar a influência da taxa de armadura transversal à interface no desempenho de vigas compostas com interface rugosa, sendo analisado: a ruptura da viga, o deslizamento e ruptura da interface entre os concretos e o deslocamento vertical em serviço. Para isso, são apresentados alguns modelos analíticos, empíricos e normativos, utilizados para determinar a resistência última da interface aos esforços de cisalhamento, e um modelo teórico proposto para utilizar-se na estimativa de deformação das vigas compostas. Na sequência são apresentados os resultados dos ensaios à flexão a quatro pontos de nove vigas compostas, divididas em três séries com três repetições, variando-se somente a taxa de armadura de costura da interface. Posteriormente é feita a análise e comparação dos resultados dos ensaios com os estimados pelos modelos. As principais conclusões foram: 1) o aumento da taxa de armadura transversal à interface correspondeu diretamente ao aumento da carga de ruptura da viga e ruptura da interface; 2) existem modelos analíticos e empíricos que estimam valores de tensão última da interface muito próximos aos resultados obtidos nos ensaios; 3) os modelos normativos estimam o valor da tensão última na interface muito abaixo dos valores obtidos nos ensaios; 4) o modelo de estimativa do deslocamento vertical da viga composta em situação de serviço aproximou-se dos resultados dos ensaios enquanto não houve o início do deslizamento relativo da interface, causando maior variação após o início do deslizamento.

Abstract: In composite concrete beams with different mechanical properties, there is an action of horizontal stresses at the interface between concrete that causes shear stresses. These efforts must be resisted in order to ensure the cross-sectional behavior of the composite beam monolithically. Some of the factors, which directly influence the beam resistance to the horizontal shear stress are: the armature rate transverse to the interface; the roughness of the interface; and the mechanical properties of materials. In this assignment it was made an experimental program to investigate the influence of the transverse reinforcement ratio on the performance of composite beams with rough interface, being analyzed the beam rupture, the sliding and rupture of the interface between the concretes and the displacement vertical in service. Therefore, some analytical, empirical and normative models are presented, used to determine the ultimate resistance of the interface to the shear stresses, and a theoretic model proposed to be used to estimate deformation of the composite beams. Below are presented the results to four points bending testes of nine composite beams, divided in three series with three replicates, varying only the sewing reinforcement rate of the interface. Subsequently the analysis and comparison of results the tests with those estimated by the models is done. The main conclusions were: 1) the increase of the transverse reinforcement ratio to the interface corresponded directly to increase the load beam rupture and rupture of the interface; 2) there are analytical and empirical models that estimate the last interface voltage values very close to the results obtained in the tests; 3) the normative models estimate the value of the last tension in the interface much below the values obtained in the tests; 4) the estimation model of the displacement vertical of composite beam in service situation approached the tests? results while the relative sliding of the interface did not start, causing a greater variance after the sliding start.