Nesta secção apresentam-se as descrições e resultados genéricos dos ensaios realizados aos pilares:
PA1-N1-R1 reparado e reforçado depois de danificado; e
PA1-N4-R1 reforço foi aplicado directamente sobre um provete original. Estes pilares têm como características semelhantes serem:
reforçados com mantas de fibras de carbono (encamisamento com CFRP) iguais dimensões (0,20 x 0,40);
ensaiados na direcção da maior inércia;
igual quantidade de armadura (2φ12 em cada face + 2φ12 a meio); carga axial inicial de 170 kN e variável ao longo do tempo.
Mais uma vez a motivação para a realização deste conjunto de ensaios foi a possibilidade de avaliar isoladamente o desempenho do reforço sem a interferência das novas características da zona reparada.
4.6.4.1 Pilar PA1-N1-R1
O pilar PA1-N1-R1 foi reparado e reforçado com mantas de CFRP, ensaiado na direcção da maior inércia, como se mostra na Figura 4.36 onde se apresentam duas imagens: (a) uma do início do ensaio; e (b) outra da fase final, onde se pode observar a configuração da deformada e respectivos danos gerais.
a) Início do ensaio b) Fim do ensaio – drift = 5% Figura 4.36 – Vista geral do pilar PA1-N1-R1
Na Figura 4.37 pode verificar-se a evolução dos danos na zona da rótula plástica, através da observação das imagens que se consideraram mais representativas de todo o ensaio, obtidas para diferentes valores do deslocamento horizontal.
a) ∆ = 20 mm (1.3%) b) ∆ = 30 mm (2%) c) ∆ = 40 mm (2.5%)
d) ∆ = 50 mm (3%) e) ∆ = 60 mm (3.7%) f) ∆ = 70 mm (4.3%) Figura 4.37 – Evolução dos danos do pilar PA1-N1-R1
a) Face Norte b) Face Sul
Desta sequência deve destacar-se:
a) Até ∆ = 20 mm (drift = 1.3%)
Aparecimento de duas fendas aproximadamente coincidentes com as cotas dos dois primeiros estribos;
Do lado norte também apareceu uma fenda a cerca de 8 cm da base; Tendência para a concentração deformação na abertura das fendas existentes;
b) Para ∆ = 30 mm (drift = 2%)
Continuação do processo anteriormente descrito;
Rotura de um varão da armadura longitudinal no lado Sul; c) Para ∆ = 40 mm (drift = 2.5%), ∆ = 50 mm (drift = 3%)
Continuação do processo anteriormente descrito; Concentração da deformação nas fendas inferiores; d) Para ∆ = 60 mm (drift = 3.7%)
Continuação do processo anteriormente descrito; Desagregação do betão na zona das fendas; e) Para ∆ = 70 mm (drift = 4.3%)
Rotura da manta no canto sudoeste;
Rotura de um varão da armadura longitudinal no lado Norte;
Progressão do destacamento da fibra com o betão de recobrimento agarrado;
f) Para ∆ = 80 mm (drift = 5%) Rotura da manta no canto noroeste;
Comprimento da rótula plástica de aproximadamente 8 cm (entre a fenda a 7 cm da base e a fenda coincidente com o 1º estribo a 15 cm da base) (Figura 4.38).
O comportamento deste pilar foi muito condicionado pela cedência precoce de um varão da armadura longitudinal, tendo sido possível continuar, ainda assim, com o ensaio e obter a resposta, naturalmente com características diferentes nos dois sentidos de actuação da carga
4.6.4.2 Pilar PA1-N4-R1
O pilar PA1-N4-R1 foi reforçado com mantas de CFRP sobre o original construído, sem ter sido submetido a qualquer acção prévia, ensaiado na direcção da maior inércia, como se mostra na Figura 4.39 onde se apresentam duas imagens: (a) uma do início do ensaio; e (b) outra da fase final, onde se pode observar a configuração da deformada e respectivos danos gerais.
a) Início do ensaio b) Fim do ensaio – drift = 5% Figura 4.39 – Vista geral do pilar PA1-N4-R1
Na Figura 4.40 pode verificar-se a evolução dos danos na zona da rótula plástica, através da observação das imagens que se consideraram mais representativas de todo o ensaio, obtidas para diferentes valores do deslocamento horizontal.
a) ∆ = 20 mm (1.3%) b) ∆ = 30 mm (2%) c) ∆ = 40 mm (2.5%)
d) ∆ = 50 mm (3%) e) ∆ = 60 mm (3.7%) f) ∆ = 70 mm (4.3%) Figura 4.40 – Evolução dos danos do pilar PA1-N4-R1
a) Face Norte b) Face Sul
Desta sequência deve destacar-se:
a) Até ∆ = 20 mm (drift = 1.3%)
Aparecimento das primeiras fendas, na base, nas fibras e ligeiramente acima do reforço, coincidentes com as cotas dos estribos;
Tendência para a concentração da abertura na fenda da base; b) Para ∆ = 30 mm (drift = 2%)
Continuação do processo anteriormente descrito;
Acentuação da tendência para a concentração da abertura na fenda da base e na fenda junto do 1º estribo;
c) Para ∆ = 40 mm (drift = 2.5%)
Continuação do processo anteriormente descrito;
Ligeira generalização de micro fissuração entre a base e o 1º estribo; d) Para ∆ = 50 mm (drift = 3%), ∆ = 60 mm (drift = 3.7%) e ∆ = 70 mm
(drift = 4.3%)
Continuação do processo anteriormente descrito; e) Para ∆ = 80 mm (drift = 5%)
Rotura de 2 varões no 3º ciclo desta amplitude, um do lado Norte e outro do lado sul;
Manteve-se a concentração das deformações na fenda da base e, com menor dimensão, na fenda à cota do 1º estribo;
As fibras resistiram até ao limite do deslocamento permitido pelo equipamento;
Comprimento da rótula plástica de aproximadamente 15 cm (entre a base e o 1º estribo) (Figura 4.41).
Este ensaio teve um desenvolvimento típico, como era de esperar, por se tratar de um pilar original reforçado, sem percalços provocados pelos danos anteriores não detectados e corrigidos ou até pelo próprio processo de reparação que por vezes não consegue repor completamente as condições originais.
O reforço aplicado cumpriu perfeitamente a função de confinamento do pilar na zona da rótula plástica: aumentando a capacidade resistente da secção; não permitindo a desagregação do betão e fazendo com que o limite da resistência coincidisse com o limite da resistência das armaduras.
4.6.4.3 Resultados experimentais
Os gráficos força-deslocamento dos ensaios deste grupo de pilares que se apresentam na Figura 4.42, juntamente com os valores do Quadro 4.15 mostram as diferenças de comportamento entre o pilar original reforçado e o pilar reparado e reforçado depois de previamente danificado. Também ficam evidentes as diferenças em relação aos sentidos dos deslocamentos impostos que se verificam no modelo PA1-N1, só justificável pela cedência das armaduras de reparação em relação às originais, que se verificou para níveis de deslocamento ainda muito baixos (cerca de 30 mm).
De qualquer forma deve ser notado que, mesmo assim, à excepção dos níveis de carga atingidos, o resto do trajecto do gráfico na parte positiva pode considerar-se bastante normal, inclusivamente no que diz respeito ao efeito de aperto da curva (efeito de pinching). Por se tratar de um pilar reparado, parece que em determinada altura, como já foi referido, se verificou uma cedência provocada pelo deslizamento dos varões de reparação em relação aos originais, recuperando posteriormente a amarração e seguindo o trajecto normal.
Nestas circunstâncias, para avaliar os resultados deste grupo de pilares, a atenção vai centrar-se nos valores do lado negativo do gráfico. Como era de esperar, o comportamento do pilar reforçado sem danos prévios (PA1-N4) é melhor do que o pilar reforçado depois de danificado. Na primeira fase, enquanto maiores incursões de deslocamentos implicaram maiores forças aplicadas, o desenvolvimento do gráfico é muito idêntico. A partir daí, nota-se que o pilar sem dano prévio consegue um muito ligeiro ganho de resistência que se mantém até ao fim do ensaio.
Figura 4.42 – Resultados experimentais dos pilares PA1 reforçados com CFRP com carga axial variável
A ductilidade do pilar original reforçado (PA1-N4-R1), não se distinguiu grandemente da do congénere reforçado depois de danificado (PA1-N1-R1,). Inclusivamente, através da análise do gráfico da Figura 4.42, parece que a força aplicada ao modelo N4 ainda poderia aguentar-se caso o ensaio progredisse fazendo com que a ductilidade que se apresenta no Quadro 4.15 não seja real. Chama-se a atenção que, tal como anteriormente se referiu, o ensaio não terminou por limitações do setup mas porque romperam dois varões de armadura longitudinal.
-6.3% -5.0% -3.8% -2.5% -1.3% 0.0% 1.3% 2.5% 3.8% 5.0% 6.3% -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 Drift (%) Fo rç a ho ri zo nt al ( kN ) Deslocamento horizontal (mm) PA1-N1-R1 PA1-N4-R1
Quadro 4.15 – Resumo dos valores de referência dos pilares PA1 reforçados com CFRP com carga axial variável
PA1-N1-R1 PA1-N4-R1 C onve nc iona l Cedência (Yielding) Fy (kN) + 68.6 69.0 68.9 67.0 - 69.4 65.2 ∆y (mm) + 18.6 19.0 15.6 18.2 - 19.3 20.8 Resistência última Fu (kN) + 64.2 69.3 90.8 85.3 - 74.3 79.8 ∆u (mm) + 65.5 66.1 75.5 72.4 - 66.7 69.2 R eal Resistência máxima Fmax (kN) + 80.3 86.6 113.5 106.7 - 92.9 99.8 ∆max (mm) + 30.8 39.3 62.0 61.8 - 47.8 61.6 Resistência última Fu,real (kN) + 55.0 57.4 3.2 2.8 - 59.8 2.4 ∆u,real (mm) + 75.0 70.6 75.5 72.4 - 66.3 69.2 Ductilidade µ 3.5 3.5 4.0 4.0 3.5 3.0