Influência do escorregamento na resposta cíclica de elementos de BA

Abstract

Sismos recentes têm demonstrado que um número significativo de estruturas existentes de betão armado não está preparado para resistir à acção sísmica. Entre outras, o escorregamento das armaduras surge como uma das principais causas de dano e colapso destes edifícios, sendo particularmente importante em estruturas antigas construídas com armadura lisa. O presente trabalho aborda o problema do escorregamento das armaduras em estruturas de edifícios de betão armado construídos até aos 70 com armadura lisa. Neste âmbito, é feita uma revisão bibliográfica sobre o trabalho experimental e numérico realizado sobre esta temática. Este trabalho centra-se na análise numérica desenvolvida sobre o comportamento cíclico de elementos de betão armado com armadura lisa considerando em particular o fenómeno do escorregamento. Os modelos numéricos apresentados foram desenvolvidos com recurso a uma plataforma aberta de análise não linear de estruturas (OpenSees). Os efeitos do escorregamento foram introduzidos nos modelos desenvolvidos através da utilização de modelos disponíveis no OpenSees para esse efeito. São apresentados os resultados da modelação numérica de uma viga de betão armado com armadura lisa, de dois tramos previamente ensaiada sob cargas cíclicas. Os resultados experimentais disponíveis foram utilizados para calibrar o modelo numérico. O confronto entre estes e os resultados numéricos permitiu avaliar a influência do escorregamento na resposta cíclica da viga, e a importância da consideração deste fenómeno no modelo com vista a uma representação mais rigorosa do comportamento deste tipo de elementos estruturais. Para além da modelação da viga, é apresentada a modelação de quatro nós viga-pilar representativos de estruturas existentes de betão armado. Um dos nós é realizado com armadura nervurada e os outros três com armadura lisa. Com o objectivo de preparar e prever o comportamento dos nós em ensaios a realizar sob a acção de cargas cíclicas, desenvolveu-se uma modelo numérico representativo do cada nó para avaliar a influência do escorregamento na sua resposta.

ABSTRACT: Recent earthquakes have shown that an important number of existing reinforced concrete structures are not prepared to resist seismic actions. Among others, bond-slip is one of the most common causes of damage and collapse of reinforced concrete structures during earthquakes. This mechanism is particularly important in old structures built with smooth reinforcing bars. The present work is focused on the bond-slip mechanism in reinforced concrete structures built before the 70s with smooth bars, and consists in two main parts. First, as a background, it is presented a summary of the existing experimental and numerical work concerning this topic. After, it is presented the numerical work developed concerning the cyclic behaviour of reinforced concrete elements built with smooth bars considering particularly the influence of the bond-slip mechanism. The numerical models adopted were developed in the OpenSees, an open platform for nonlinear structural analysis. A material model available in OpenSees was used to simulate bond-slip mechanism. Are presented the main results of the numerical model of a reinforced concrete beam built with smooth bars, with two spans and simply supported. The beam had been tested under vertical cyclic loading until its collapse and the obtained experimental results were used to calibrate the numerical model. The confrontation between experimental and numerical results allowed evaluate the bond-slip influence in the cyclic response of RC elements with smooth round bars. The inclusion of this behaviour mechanism in the numerical models is essential to get an accurate simulation of the real behaviour of this kind of structural elements. In this thesis are also presented the main results of the numerical modelling of four beam-column joints, representative of typical reinforced concrete structures, one with ribbed reinforcing bars and three with smooth bars. The joints will be tested under constant axial load in the column and cyclically imposed horizontal displacements. With these preliminary numerical studies it is aimed to support the preparation of the tests, namely in the prediction of the cyclic response, maximum forces and deformations, and in the assessment of the bond-slip mechanism influence.