Forvaltningen av den norske klima- og skogsatsingen

De seguida, procede-se à apresentação dos diagramas que relacionam a evolução da força com o escorregamento nas diferentes tipologias de provetes estudadas. Os gráficos são resultantes das leituras efetuadas pelos transdutores A e D descontando a leitura dos transdutores B e E, respetivamente. Obtém-se assim uma leitura indireta do escorregamento entre o conector GFRP e o betão.

Na Figura 6.20 apresenta-se um gráfico que compara os resultados obtidos nos provetes CSM-e2,5-L3C-BACRFA. Em todos os provetes testados, o comportamento é aproximadamente linear no trecho inicial e verifica-se uma pequena perda de carga logo após o aparecimento da fenda na interface entre o betão e o conector (assinalada como fenda de contato), que ocorre para um nível de carga já elevado. Em seguida, verifica-se uma recuperação da carga e uma diminuição ligeira da inclinação da curva carga-escorregamento, o que traduz uma diminuição de rigidez. A força aumenta até que a carga máxima é atingida.

Nestes provetes, a carga máxima é definida pela rotura do conector CSM e geralmente dá-se sem o surgimento de fendas adicionais. Podem surgir fendas pouco demarcadas na zona inferior ao conector, uma vez que as fibras de reforço do betão têm a capacidade de limitar a sua evolução. Depois da rotura do conector, observa-se uma perda de carga acentuada, seguida de um patamar numa carga de valor correspondente a cerca de 50% da carga máxima, que se mantém para valores de deformação elevados.

Análise experimental – Ensaios de tipo Pull-out

Figura 6.20 – Força vs. Escorregamento dos provetes CSM-e2,5-L3C-BACRFA

Na Figura 6.21 apresenta-se o gráfico referente à comparação dos resultados obtidos nos provetes CSM-e2,5-L3C-BAC. Os dois provetes testados apresentam um comportamento semelhante. O desenvolvimento da curva que relaciona carga e escorregamento tem um trecho inicial com desenvolvimento aproximadamente linear e elevada rigidez.

Após o aparecimento da fenda na interface entre o betão e o conector, há uma rápida e significativa perda de carga, à qual se segue uma recuperação ligeira. O provete CSM-e2,5-L3C-BAC-01 sofre uma rotura frágil do elemento de betão que impede a recuperação de carga do provete. A carga máxima é definida pela formação das fendas na zona de contato entre GFRP e BAC. Depois da rotura do conector, observa-se uma perda acentuada da carga e não é clara a formação de um patamar num nível de carga inferior, tal como acontecia nos correspondentes provetes BACRFA. Embora se esperasse um patamar de carga semelhante ao que sucede nos provetes CSM-e2,5-L3C-BACRFA, nos provetes com BAC o desconfinamento originado pela abertura da fenda inferior é maior, logo o atrito entre o betão e o conector é menor.

Deste modo, considera-se que o atrito entre as superfícies de GFRP e de betão é responsável pela capacidade de carga que o provete mantém após a rotura do GFRP e que essa capacidade de carga é mobilizada de forma mais eficaz nos provetes BACRFA porque a presença das fibras de aço limita a abertura de fendas que decorre da deformação do elemento de betão.

Fenda de contato

Rotura do GFRP

Figura 6.21 – Força vs. Escorregamento dos provetes CSM-e2,5-L3C-BAC

Os resultados dos provetes QUASI-L3C-BACRFA são apresentados na Figura 6.22. Tal como se observou nos conectores CSM, há um trecho inicial da curva força-escorregamento que é aproximadamente linear. A partir do momento em que aparecem as primeiras fendas na interface GFRP-betão, a curva apresenta uma mudança de inclinação, observando-se um aumento da carga até que surgem mais fendas no betão e se destaca uma cunha na parte superior do provete.

No caso do provete QUASI-L3C-BACRFA-03 observou-se claramente que estas fendas não surgiram para o pino do lado da frente do provete, aparentando que a rotura se deu por corte deste pino posteriormente à formação do cone de rotura nos dois demais pinos de betão (do meio e de trás), o que levou a um comportamento mais dúctil da conexão. Um comportamento semelhante acontece no provete QUASI-L3C-BACRFA-01, onde não é mobilizada a totalidade dos pinos de betão.

Após perda de rigidez causada pela abertura de fendas na interface entre o GFRP e o betão, a inclinação da curva força-escorregamento é maior no caso do conector QUASI do que no caso dos conectores CSM, provando que o conector QUASI tem um comportamento mais rígido.

Aparentemente, o provete QUASI-L3C-BACRFA-02 apresentou uma rotura mais frágil do que os outros dois provetes do mesmo tipo, pois surgiram fendas correspondentes à formação das cunhas de rotura em todos os pinos de betão e dos dois lados do provete. Esta perda de carga é definida então pela quantidade de fibras que cruzam estas fendas e pelo comportamento pós-fendilhação do betão com fibras.

Fenda de contato

Rotura do GFRP e fenda inferior

Análise experimental – Ensaios de tipo Pull-out

Figura 6.22 – Força vs. Escorregamento dos provetes Quasi-e5,0-L3C-BACRFA

No caso dos resultados obtidos com os provetes QUASI-L3C-BAC, apresentados na Figura 6.23, o trecho inicial da curva força-escorregamento é aproximadamente linear. Tal como nos provetes anteriores, formam-se fendas na interface entre o GFRP e o elemento de betão que provocam perda de carga no provete, ao que se segue uma ligeira recuperação de carga até que surgem mais fendas. O comportamento dos provetes é semelhante ao verificado nos QUASI-L3C-BACRFA, embora mais frágil, pois há sempre perda de carga após ser atingida a carga máxima. Após a queda de carga que resulta da formação das fendas inferiores e do aparecimento da cunha de betão, o valor da carga estabiliza num patamar de aproximadamente 7 kN. O provete QUASI-e2,5-L3C-BAC-01 sofre uma rotura frágil do elemento de betão, logo após surgirem as fendas inferiores, impedindo a recuperação de carga do provete.

Figura 6.23 – Força vs. Escorregamento dos provetes Quasi-e5,0-L3C-BAC

Os resultados dos provetes CSM-e2,5-Liso-BAC e CSM-e2,5-Liso-BACRFA são apresentados na Figura 6.24 e na Figura 6.25, respetivamente. O comportamento dos provetes lisos, independentemente do tipo de betão, é muito semelhante. Numa primeira fase,

Fenda de contato

Fendas da cunha e inferior

Fenda de contato

fendas na interface entre GFRP e betão e, quase de imediato, surgem as fendas inferiores. Segue-se uma perda de carga, mais acentuada nos provetes BAC do que nos provetes BCRFA. Os provetes estabilizam o valor da carga, mantendo-se um patamar para uma carga de aproximadamente 10 kN, à exceção do provete CSM-e2,5-Liso-BAC-03 que estabiliza a uma carga inferior. Este patamar de carga resulta do atrito entre o conector e o betão. O provete CSM-e2,5-Liso-BAC-01 sofre rotura frágil do elemento de betão que leva à queda rápida da carga, sem recuperação da mesma.

Figura 6.24 – Força vs. Escorregamento dos provetes CSM-e2,5-Liso-BAC

Figura 6.25 – Força vs. Escorregamento dos provetes CSM-e2,5-Liso-BACRFA

Os resultados dos provetes QUASI-e2,5-Liso-BAC e QUASI-e2,5-Liso-BACRFA são apresentados na Figura 6.26 e na Figura 6.27, respetivamente. Tal como sucedeu nos provetes CSM, o comportamento dos provetes lisos, independentemente do tipo de betão, é muito semelhante. Inicialmente, o comportamento linear, traduzindo uma elevada rigidez. De seguida, surgem as fendas de contato e quase de imediato as fendas inferiores, seguidas de uma perda de carga. A partir desse momento, o valor da carga estabiliza, mantendo-se num patamar de aproximadamente 10 kN.

Fenda de contato

Fenda inferior

Análise experimental – Ensaios de tipo Pull-out

Até atingir a carga máxima, o aumento da carga deve-se essencialmente à aderência entre o conector e o betão, que é semelhante em ambas as tipologias. É possível que nos provetes BACFRA, as fibras de aço possam contribuir para a diminuição da aderência, uma vez que se observa uma capacidade de carga um pouco inferior nos provetes BACRFA lisos ou com furos em relação aos correspondentes provetes BAC. Esta diferença na capacidade de carga não é suficientemente elevada para que se possa ter a certeza que resulta da adição de fibras, no entanto há uma tendência que cumpre registar.

Figura 6.26 – Força vs. Escorregamento dos provetes Quasi-e5,0-Liso-BAC

Figura 6.27 – Força vs. Escorregamento dos provetes Quasi-e5,0-Liso-BACRFA

Relativamente aos provetes Quasi-e5,0-L4C-BACRFA, apresentados na Figura 6.28, verifica-se que o seu comportamento é semelhante ao que se verificou nos provetes equivalentes com 3 furos. No entanto, os provetes com 4 furos apresentam menor ductilidade no comportamento pós-fendilhação. Na fase inicial, todos os provetes apresentam a mesma evolução caracterizada por uma elevada rigidez. Após surgirem as primeiras fendas de contato, dá-se uma ligeira perda de carga, aparecendo de seguida as outras fendas, relacionadas com a formação da cunha de betão e/ou as fendas inferiores ao conector. Com a

Fenda de contato e inferior

existe um claro patamar de carga depois da formação das fendas, mas sim uma queda gradual da carga, mas pouco acentuada. Ao final de 10 mm de escorregamento, os provetes com 4 orifícios, apresentam uma capacidade de carga inferior à obtida pelos provetes com 3 furos. Esta menor capacidade de carga, pode ser justificada pelo facto de, após a formação das fendas, o principal fator a contribuir para a manutenção da carga ser a fricção entre o betão e o GFRP. Uma vez que com 4 furos a área de contato é menor, a fricção diminui e consequentemente obtém-se uma carga menor.

Figura 6.28 – Força vs. Escorregamento dos provetes Quasi-e5,0-L4C-BACRFA

A formação das fendas referidas como fendas de cunha correspondem ao aparecimento das fendas que delimitam a cunha de betão, na vista superior (Figura 6.29a), ou ao surgimento das fendas na parte frontal do provete que indicam a formação de uma cunha (Figura 6.29b).

(a) Vista superior da cunha, provete QUASI-L3C-BAC-02

(b) Vista frontal da cunha, provete QUASI-L4C-BACRFA-03

Figura 6.29 – Formação da cunha de betão

Aparentemente, o comportamento da conexão QUASI seria mais dúctil caso a rotura não se desse por formação das cunhas de rotura na camada superior do betão. Se a rotura se desse por corte dos pinos talvez se atingisse uma carga mais alta e também uma maior ductilidade da ligação. Isto poderia ser obtido com o posicionamento do conector a uma maior profundidade.

No caso específico dos painéis com 60 mm de espessura, o uso de um conector mais robusto, como o QUASI com 5 mm, não leva a um incremento significativo da capacidade de carga da

Fenda de contato

Análise experimental – Ensaios de tipo Pull-out

conexão, devido à formação da cunha de rotura na camada superior do betão. Esta limitação está relacionada com a impossibilidade de embeber mais o conector (uma vez que o recobrimento do conector já está limitado a 15 mm). No entanto, no caso de se utilizarem painéis com maior espessura, existiria “folga” para embeber o conector a maior profundidade com o objetivo de evitar roturas com o destacamento da cunha de betão.

Os resultados dos conectores lisos, sem aberturas, permitem concluir que o efeito da aderência inicial e também da fricção após a abertura da fenda na interface são bastante significativos para todos os FRP’s estudados, o que permite levar os provetes com conector liso a cargas da mesma ordem de grandeza das que são obtidas em provetes cujo conector tem furos.

No entanto existem dúvidas em relação à capacidade de carga à idade da operação de levantamento do painel, isto é, com um dia de idade.