Findings - Research question 2: Do relevant policies include local ownership and

A resistência à punção em lajes lisas de concreto armado sem armadura de cisalhamento é influenciada de forma geral por numerosos fatores que vem sendo estudados por diversos autores, entre os fatores encontram-se: a resistência à compressão do concreto, taxa de armadura de flexão (razão entre a área de armadura tracionada e a área de concreto), tamanho e geometria do pilar e efeito de tamanho (size effect), este último leva em consideração a altura útil da laje.

2.2.1. Resistência à compressão do concreto

É comum em todo projeto de estruturas de concreto armado, partir da resistência à compressão do concreto de cada um dos seus elementos para dimensioná-los, não é diferente para o caso de lajes submetidas a elevados esforços cisalhantes concentrados. Para se combater a ruptura por punção em lajes lisas a resistência à tração do concreto é fundamental, a qual é estimada como uma função da resistência à compressão do mesmo. Assim, a maioria dos pesquisadores correlaciona a resistência ao cisalhamento em peças de concreto com a resistência a compressão do concreto utilizado.

Segundo FERREIRA (2010), GRAF (1933) foi um dos primeiros a tentar avaliar a influência da resistência do concreto na capacidade resistente à punção, concluindo que a relação entre a resistência à punção de uma ligação laje-pilar e a resistência do concreto não é linear. O ACI apresenta nas suas expressões que a resistência à punção é uma função proporcional à raiz quadrada da resistência do concreto, expressões estas propostas por MOE (1961).

Pesquisas mais recentes como a de HALLGREN (1966), concluíram que para concretos com elevadas resistências, considerar que a relação entre a resistência à punção e a resistência à compressão do concreto sendo uma função proporcional á raiz quadrada da resistência à compressão tende a superestimar a influencia do mesmo; por este motivo o ACI limita o uso da sua expressão para concretos com resistências de até 69 MPa.

Outros pesquisadores mais recentes tais como MARZOUK e HUSSEN (1991), HAWKINS et al. (1974), REGAN (1986) e SHERIF e DILGER (1996) concluíram nas suas pesquisas que a raiz cúbica da resistência do concreto representa uma correlação melhor com a resistência à punção.

2.2.2. Taxa de Armadura de Flexão Tracionada

Define-se a taxa de armadura de flexão tracionada (ρ) como a relação que existe entre a área de aço tracionada (As) dividida pela área de concreto (Ac), considerando esta última

como o produto da altura útil da laje (d) por uma largura determinada; como só uma determinada quantidade de barras de aço contribui efetivamente na resistência a punção, esta largura é considerada tomando a distância de 3d de afastamento à cada lado da face do pilar, segundo resultados de ensaios experimentais realizados por REGAN (1986). Estudos realizados por BROMS (2005) concluíram que a resistência à punção relaciona- se diretamente com o comportamento à flexão da laje, variando em função do escoamento ou não da armadura de flexão tracionada.

Estudos realizados por REGAN (1981) concluíram que um aumento da quantidade de armadura de flexão implica em um aumento da região comprimida de concreto, resultando em menos concreto fissurado e, por consequência, maior quantidade de concreto comprimido para resistir os esforços cisalhantes.

Depois de estudar os resultados de KINNUNEN e NYLANDER (1960), LONG (1975) concluiu que a resistência à punção em lajes é influenciada pela taxa de armadura de flexão elevada a um quarto. Entretanto, outros autores tais como REGAN e BRAESTRUP (1985) e SHERIF e DILGER (2000) expõem que a resistência à punção é influenciada pela taxa de armadura de flexão elevada a um terço.

2.2.3. Geometria e dimensões do pilar

A geometria e as dimensões do pilar influenciam na resistência à punção das ligações laje-pilar: quanto menor a seção transversal do pilar maior será o efeito de puncionamento. Em seus ensaios, VANDERBILT (1972) concluiu que a concentração de tensões que aparece nas lajes nos cantos dos pilares quadrados afeta a resistência à punção das mesmas, sendo de que a distribuição de tensões uniformes que aparece em ligações com pilares circulares leva a um melhor comportamento da ligação laje-pilar, sendo maior a resistência à punção desta última que em pilares quadrados.

Para o caso de pilares retangulares pesquisas realizadas por HAWKINS et al. (1971) concluem que quanto maior é a razão entre os lados de um pilar, a tensão nominal de cisalhamento diminui, fundamentalmente para relações acima de dois. Esta pesquisa é a base para o cálculo do índice de retangularidade de pilares (αs) que recomenda o ACI.

2.2.4. Efeito de tamanho (Size Effect)

Estimativas propostas por REGAN e BRAESTRUP (1985) e BROMS (1990) propõem uma redução da resistência nominal ao cisalhamento com o aumento da espessura da peça que poderia ser estimada como (1/d)1/3.

Algumas normas como o EUROCODE 2 (2004) limitam o resultado do size effect (ξ) ao máximo de 2, com a finalidade de limitar o incremento das estimativas da resistência à punção de lajes lisas com altura útil inferior a 200mm, normas tais como a NBR 6118 (2014) não limitam este valor de ξ.

2.2.5. Armadura de cisalhamento

Às vezes é indesejável o uso de ábacos ou capiteis por razões construtivas ou arquitetônicas. Nesses casos o uso de armaduras de cisalhamento é indispensável para aumentar a capacidade resistente da ligação laje-pilar e desta forma evitar a ruptura por punção; por isso, o uso de armaduras de cisalhamento tem um notável crescimento nos últimos anos.

Além das vantagens que a armadura de cisalhamento proporciona do ponto de vista arquitetônico, proporciona ductilidade à laje, o que, do ponto de vista do tipo de falha é uma grande vantagem. Segundo GOMES (1991) a capacidade resistente ao puncionamento das lajes com armadura de cisalhamento pode dobrar em comparação à mesma sem esta armadura.

Estudos realizados tem demonstrado que mesmo nas lajes com armadura de cisalhamento, a capacidade resistente encontra-se limitada pela tensão de esmagamento da biela de concreto próxima da face do pilar, o que evidencia que a capacidade resistente da ligação laje-pilar tem uma parcela associada à armadura de cisalhamento disposta na laje e outra associada ao concreto, esta última refere-se não só a biela comprimida se não também à tração diagonal.

De tal forma, nas lajes com armadura de cisalhamento, a ruptura pode ocorrer de três modos diferentes: esmagamento da biela próxima à face do pilar, esgotamento da resistência do aço das armaduras dispostas e tração diagonal do concreto na região das armaduras de cisalhamento, ou por tração diagonal do concreto fora das armaduras dispostas. A Figura 2.6 mostra os três tipos de ruptura.

Figura 2.6 – Tipos de ruptura à punção em lajes com armadura de cisalhamento. [FERREIRA (2010)]

Na Figura 2.7 são mostrados alguns tipos de armaduras de cisalhamento utilizadas no combate da punção em lajes lisas de concreto armado e na Figura 2.8 e Figura 2.9 são ilustrados os dois tipos de arranjos mais utilizados para dispor a armadura de cisalhamento na laje ao redor das ligações laje-pilar.

Figura 2.7 – Armaduras de cisalhamento para o combate à punção. [FERREIRA (2010)] I) Ruptura por esmagamento da biela.

II) Ruptura passando pela armadura de cisalhamento.

III) Ruptura na região fora das armaduras de cisalhamento.

a) Barras dobradas b) Estribos fechados

c) Estribo tipo “pente” d) Estribos abertos

Figura 2.7 – Armaduras de cisalhamento para o combate à punção. [FERREIRA 2010)], continuação

Figura 2.8 – Distribuição radial. [http://www.barbourproductsearch.info]

Figura 2.9 – Distribuição em cruz. [http://www.ancon.com.au]

e) Estribo inclinado f) Single-headed studs on rails

g) Double-headed studs h) Shearheads