Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/33690
Type: Tese
Title: Estudo do desempenho de um novo ensaio na definição de parâmetros referentes à ligação entre concretos e à recuperação localizada de pilares
Authors: Élvio Mosci Piancastelli
First Advisor: Edgar Vladimiro Mantilla Carrasco
First Co-advisor: Sebastião Salvador Real Pereira
First Referee: Túlio Nogueira Bittencourt
Second Referee: Eduardo Chahud
Third Referee: Ney Amorim Silva
metadata.dc.contributor.referee4: Francisco Carlos Rodrigues
Abstract: Para a pesquisa apresentada neste trabalho foi proposto investigar a capacidade de um novo ensaio - Ensaio de Luva - de fornecer dados referentes à ligação (aderência e atrito) entre o concreto de pilar existente (concreto velho) e o concreto que será utilizado na sua recuperação (concreto novo), e, também, informações referentes à armadura transversal de cintamento (hélices helicoidais ou estribos soldados), instaladas nas luvas, que permitam orientar projetos de recuperação que utilizem a técnica de encamisamento com concreto armado, destacadamente, o encamisamento localizado. Os experimentos foram divididos em oito séries, diferençadas pela resistência nominal do concreto (20 ou 30 MPa); pela dimensão do agregado graúdo (brita 00 ou brita 1); pela altura de contato concreto velho - concreto novo (10, 14 ou 17,5 cm); além da geometria da seção transversal do corpos de prova (circular ou quadrada) e presença, ou não, de armadura longitudinal nos mesmos. Em cada uma das oito séries, além dos Ensaios de Luva, foram executados ensaios, seguindo normas da ABNT, para caracterização dos concretos velho e novo (resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade). As cargas teóricas de ruptura dos corpos de prova das oito séries foram calculadas utilizando-se formulações preconizadas, pela NBR 6118-1980, para pilares cintados. Elas foram comparadas com as cargas de ruptura de ensaio, tendo-se observado correlações que indicam poderem ser utilizadas, com as devidas adequações, no projeto de recuperação de pilares por encamisamento localizado. Em quatro séries, foram executados, ainda, Ensaios de Cisalhamento Inclinado, ou Slant Shear Test, em corpos de prova cilíndricos (=9,8cm e h=20 cm) com ângulos de inclinação iguais a 45º; 52,5º; 60º e 75º. Na data dos ensaios das oito séries, o concreto velho tinha idade entre 461 e 573 dias e o concreto novo (graute), 7 dias de idade. Valores referentes à aderência e ao atrito entre o concreto velho e o novo foram obtidos dos resultados dos Ensaios de Luva, segundo formulação teórica desenvolvida especificamente para eles. Com relação aos Ensaios de Cisalhamento Inclinado, as formulações teóricas já estavam bem definidas pela literatura. Comparação entre os valores obtidos pelos dois ensaios, com as devidas considerações referentes aos modos de ruptura dos corpos de prova, mostrou que os Ensaios de Luva apresentam a vantagem, de poderem, com uma única geometria do corpo de prova, definir ângulos de atrito com valores dos mais baixos aos mais elevados (acima de 75o). Os elevados valores encontrados, pelos Ensaios de Luva, para os ângulos de atrito (74,2º a 78,4º, excepcionalmente, 82,8º) entre concreto velho e concreto novo foram confirmados, qualitativamente, pelos Ensaios de Cisalhamento Inclinado, pois, nesses, as rupturas dos corpos de prova ocorreram, basicamente, até mesmo para ângulo de inclinação de 75º, de forma monolítica, ou seja, fora da face inclinada de escorregamento, fato que impediu a definição confiável de valores para a aderência e atrito por meio deste ensaio. Outra vantagem do Ensaio de Luva refere-se ao fato de levar em conta, implicitamente, as diferenças entre valores de módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson dos dois concretos envolvidos (velho e novo). Convém ressaltar, entretanto, que a definição da aderência e do atrito, pelo Ensaio de Luva, exige a definição, a priori, da resistência à tração do concreto novo. Na pesquisa, tal resistência foi obtida por meio do Ensaio de Compressão Diametral (Ensaio Brasileiro). Importante e adicional vantagem do Ensaio de Luva é auxiliar a definição da armadura transversal da luva (armadura de cintamento), capaz de levar a tensão de ruptura do corpo de prova ao patamar exigido pelo projeto de recuperação localizada de pilares. Com base nos resultados dos Ensaios de Luva, foram elaborados projetos de recuperação localizada de dois modelos de pilar de concreto armado, com seções transversais de 15x15 cm e 20x20 cm, apresentando perda total de capacidade resistente em trecho de 5 cm no seu terço médio. Para cada modelo, foi ensaiado um pilar com a seção original (pilar original) e outro com seção seccionada e recuperada por luva de encamisamento (pilar recuperado). Nos ensaios dos pilares recuperados, das duas seções transversais, a ruptura ocorreu fora da luva de recuperação, não tendo sido constatado qualquer deslocamento relativo entre a luva e o pilar recuperado. Tais fatos indicam que recuperações localizadas de pilares, podem ser executadas com eficiência e segurança e que a metodologia de cálculo adotada, fundamentada nas expressões de cintamento deduzidas, pode ser utilizada neste tipo de projeto, até que novas pesquisas permitam a definição de metodologia mais refinada. Portanto, com os resultados dos experimentos da pesquisa desenvolvida pôde-se concluir que o Ensaio de Luva é capaz de fornecer dados suficientemente seguros tanto em relação à ligação (aderência e atrito) entre concretos velho e novo, quanto à armadura de cintamento necessária para garantia de comportamento eficiente de encamisamentos localizados de pilares.
Abstract: The research presented in this report proposed to investigate the capability of a new test - the Sleeve Test - to provide data regarding bond (both adhesion and friction) between concrete of an existing reinforced concrete column (old concrete) and concrete that will be used in its recovery (new concrete), as well as information regarding sleeve transverse reinforcement (helical reinforcement/spirals or welded hoop reinforcement/ties) that can guide recovery designs using the reinforced concrete jacketing technique, especially the localized jacketing. The experiments were divided into eight series, distinguished by the nominal concrete compressive strength (20 or 30 MPa); by the size of course aggregate (gravel 00 or gravel 1); by the height of old-new concrete interface (10, 14 or 17.5 cm); as well as the specimen cross-sectional geometry (circular or square) and, finally, by the presence or absence of longitudinal reinforcement in them. For each series, in addition to the Sleeve Tests, tests were performed according to ABNT standards, for the characterization of both old and new concrete mechanical properties (compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity). The theoretical tensile rupture loads of the eight series were calculated using formulations recommended by ABNT NBR 6118:1980 for confined columns and compared to the experimental rupture loads. The observed correlations indicate that rupture load values theoretically estimated can be used, with appropriate adaptations, in the design of repaired columns by localized reinforced concrete jacketing. In four series, Slant Shear Tests were also performed on cylindrical test specimens (9,8 cm in diameter and 20 cm in height) inclined at angles of 45º; 52.5º; 60º and 75º. By the test date of each one of the eight series, the age of old concrete ranged between 461 and 573 days and the age of new concrete (grout) was always 7 days. Experimental values for the adhesion and friction between old and new concrete were obtained from the Sleeve Test results, according to a theoretical formulation specifically proposed for them. Regarding the Slant Shear Tests, the theoretical formulation has already been well defined in the literature. Comparison between experimental results obtained from both tests, with appropriate considerations to the specimen rupture modes, showed that, by using a single specimen geometry, the Sleeve Test presents the advantage of providing friction angles ranging from the lowest to the highest (above 75o) values. The high values for the friction angles (74.2º to 78.4º, exceptionally, 82.8º) between old and new concretes obtained by using the Sleeve Test were qualitatively corroborated by the results obtained from the Slant Shear Test because, by using this later method, the rupture of specimens occurred basically, even for a slope angle of 75º, in a monolithic manner, i.e, outside the slip inclined plane, a fact that prevented a reliable definition of values for adhesion and friction by means of this test. Another advantage of the Sleeve Test is that it implicitly takes into account the difference between values for modulus of elasticity and Poisson ratio of old and new concretes. However it should be emphasized that the definition of adhesion and friction by means of the Sleeve Test requires a priori the definition of the new concrete tensile strength. In this research, such resistance was obtained by means of the Splitting Tensile Strength Test (Brazilian Test). One additional and important advantage of the Sleeve Test is to provide support to the definition of sleeve transverse reinforcement (confinement reinforcement) that is capable of rising the specimen rupture stress up to the level required by the column repair design. Based on Sleeve Tests results, the localized recovery design was proposed for two different reinforced concrete column models (15x15 cm and 20x20 cm in cross-sectional dimension) presenting a total loss of resistant capacity in 5 cm in its mid third length. For each model, two columns were tested: one with its original cross section (original column) and another with its original cross section totally damaged and recovered by applying the reinforced concrete jacketing sleeve (recovered column). The tests performed with both recovered columns showed that the rupture occurred outside the jacketing sleeve and no relative displacement between the sleeve and the recovered column was observed. These facts indicate not only that column localized recovery by reinforced concrete sleeve jacketing can be efficiently and safely executed but also that the adopted calculation methodology based on the confinement reinforcement expressions deduced from the Sleeve Test results can be used in this type of design, until further research allows the definition of a more refined methodology. Therefore, based on the results obtained from this experimental research, it can be concluded that the Sleeve Test is capable to provide sufficiently reliable data related to the bond (both adhesion and friction) between old and new concrete, as well as to the confinement reinforcement necessary to guarantee efficient behavior of localized recovery of columns by using reinforced concrete sleeve jacketing.
Subject: Engenharia de estruturas
Colunas
Concreto
Ensaios
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/33690
Issue Date: 30-Apr-2020
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