---

Resumo

Nesse trabalho, apresenta-se um estudo comparativo com os principais modelos de projeto encontrados na literatura técnica para a ligação pilar-fundação por meio de cálice, com uma análise crítica e importantes considerações sobre alguns aspectos do dimensionamento dessa ligação. As principais variáveis abordadas foram o comprimento de embutimento do pilar no cálice e o atrito mobilizado nas interfaces. As principais conclusões são: a) houve uma significativa discrepância no dimensionamento pelo modelo de LEONHARDT & MÖNNIG, mais empregado no projeto dos cálices, e pelos outros modelos de projeto, b) a consideração do atrito é de fundamental importância no projeto da ligação e, portanto, deve ser levado em conta de forma a conduzir a um dimensionamento mais racional e c) considerando-se, por exemplo, o caso de cálice liso com comprimento de embutimento equivalente a 2 vezes a altura da seção transversal do pilar e coeficiente de atrito igual a 0,6, ocorreram diferenças de até 58% do modelo de LEONHARDT & MÖNNIG em relação aos outros modelos de projeto.

Palavras Chave: ligação, cálice de fundação, concreto pré-moldado, comprimento de embutimento, modelos de projeto

Abstract

This paper presents theoretical-experimental results of column-foundation connection by socket of precast concrete structures, with emphasis on pedestal walls. The experimental program included five models subjected to normal load with large eccentricity, changing the type and condition of interface: three models had smooth interface with embedded length 2 times the height of column cross section, and two models had rough interface with embedded length 1.6 times the height of column cross section. In two of smooth models, the bond was eliminated to represent the more appropriate situation of design. Two different shear key configurations were used in rough models. The experimental results indicated the need to revalue the principal design methods for this connection. That way, for the embedded length not less than that used in these tests, a design model was proposed for the smooth socket connection, considering friction between the interfaces, and the design of longitudinal walls was suggested as corbels. As the proximity of rough physical models behavior with a monolithic connection was verified, the design of their vertical reinforcements is recommended, admitting the total transfer of internal forces.

Keywords: connection, socket base, precast concrete, pedestal walls, design model.

---

Resumo

Este trabalho apresenta resultados teórico-experimentais da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, com ênfase no colarinho. No programa experimental, foram ensaiados cinco protótipos sob força normal com grande excentricidade, variando-se o tipo e condição de interface: três com interface lisa, com comprimento de embutimento de 2 vezes a altura da seção transversal do pilar, onde em dois foi eliminada a adesão para representar a situação mais adequada de projeto; e dois com interface rugosa, com comprimento de embutimento de 1,6 vezes a altura da seção transversal do pilar, com duas configurações diferentes de chaves de cisalhamento. Os resultados experimentais indicaram a necessidade de se reavaliar os principais métodos de projeto para essa ligação. Desta forma, para comprimento de embutimento do pilar não inferior àqueles empregados nos ensaios, é proposto, para o cálice liso, um modelo de projeto considerando o atrito entre as interfaces e o cálculo das paredes longitudinais como consolos. Já para o cálice com interface rugosa, como foi verificada a proximidade do comportamento dos protótipos físicos rugosos com uma ligação monolítica, recomenda-se o dimensionamento de suas armaduras verticais, admitindo a transferência total dos esforços.

Palavras Chave: ligação, cálice de fundação, concreto pré-moldado, colarinho, modelo de projeto.

Abstract

This work deals with the behavior of reinforced concrete columns externally wrapped with carbon fiber composites. The technique of strengthening was experimentally evaluated analysing eight reinforced concrete columns with distinct strengthening arrangements. The design parameters studied were the strengthening rate, the spacing between straps and the column cross section. Confinement models were considered based on experimental results. The increases of strength were analysed based on the columns longitudinal strain.

Keywords: Strengthening; Confinement; Wrapping; Columns; Reinforced Concrete; Carbon Fibers.

---

Resumo

Este trabalho aborda o comportamento de pilares de concreto armado reforçados, por cintamento externo, com compósitos de fibras de carbono (PRFC). A técnica de reforço em questão foi avaliada pela análise experimental de oito pilares de concreto armado com distintos arranjos de reforço. Os parâmetros de projeto estudados foram a taxa de reforço, o espaçamento entre laços de cintamento e a seção transversal do pilar. Modelos para o confinamento do concreto foram avaliados com base nos resultados experimentais. Os incrementos de resistência foram analisados em função da deformação longitudinal dos pilares.

Palavras Chave: Reforço, confinamento, cintamento, pilares, concreto armado, fibras de carbono.

Abstract

When bridge construction is considered, the application of externally post-tensioned segmental members is a very attractive solution, especially when compared to more classical construction methods. The use of this solution results in smaller precast elements tied together by post-tensioned tendons, upbringing such advantages as fast and versatile construction, high quality control and lower overall cost. In this paper, a formulation based on the Finite Element Method is discussed. This formulation is used to numerically simulate the structural behavior of members composed of externally post-tensioned segments. These analyses not only allow serviceability limit states verifications when sections are fully compressed, but also allow verifications of ultimate limit states when joint openings and load transfers at the joints are considered. Additionally, to evaluate the accuracy of the numerical results of the computational model a comparison to experimental data from the literature is performed.

Keywords: Finite Element Method, Segmental Construction, Bridges, External Prestressing.

---

Resumo

Aduelas protendidas externamente, utilizadas em pontes, contrastam com as clássicas construções monolíticas, consistindo de “pequenos” segmentos pré-moldados protendidos por cordoalhas externas. Há muitas vantagens na utilização deste tipo de composição, como rapidez e versatilidade na construção, alto controle de qualidade e economia. No presente trabalho, discute-se uma formulação, baseada no método dos elementos finitos, para simular o comportamento de estruturas compostas por aduelas externamente protendidas. Esta formulação permite tanto a análise de situações de serviço, onde as seções permanecem completamente comprimidas, como também de situações últimas, onde se considera a abertura das juntas e a transferência de esforços através das mesmas. Para verificar a adequação do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis na literatura.

Palavras Chave: Elementos finitos, Construções segmentadas, Pontes, Protensão externa.

Abstract

Experimental works regarding flexural strengthening of RC structures with externally bonded unidirectional carbon-fiber-reinforced systems (CFRP) have been carried out in the Structural Laboratory (LABEST) of Faculty of Civil Engineering of Porto University (FEUP). The paper presents two of these works, one refers to RC slabs specimens and other to RC beams specimens. The results are exposed, analysed and discussed in order to obtained conclusions about the behaviour of RC structures strengthened with CFRP composite systems. These studies confirmed that the resistance of RC structures can be significantly increased from applying externally bonded CFRP.

Keywords: reinforced concrete, bending strengthening, CFRP systems, external end anchorage systems.

---

Resumo

No Laboratório de Estruturas (LABEST) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto foram realizados vários programas experimentais sobre o reforço à flexão de estruturas de betão armado por intermédio da colagem externa de sistemas compósitos de CFRP (polímeros reforçados com fibras de carbono) unidireccionais. Neste trabalho serão apresentados dois, um realizado sobre faixas de laje e o outro sobre vigas. Os resultados obtidos são analisados e interpretados, referindo-se as principais conclusões sobre o comportamento dos elementos estruturais ensaiados tendo em vista avaliar a viabilidade do reforço com CFRP de elementos de betão armado à flexão. Estes estudos asseguram que a colagem de CFRP permite aumentos significativos na capacidade resistente de elementos de betão armado à flexão.

Palavras Chave: betão armado, reforço à flexão, sistemas de CFRP, mecanismos exteriores de fixação.