Mecanismo de aderência aço liso-betão na resposta cíclica de nós

Abstract

Uma parte considerável dos edifícios construídos até meados da década de 70 do século passado em Portugal e em outros países do Sul da Europa são, em grande parte, vulneráveis às ações sísmicas. Muitos destes edifícios têm associados opções de conceção e construção que podem condicionar a sua segurança sísmica, devido à inexistência de regulamentação específica relativa ao dimensionamento sísmico naquela época da construção. Tendo por base o atual estado do conhecimento e os regulamentos sísmicos, conclui-se que as limitações referidas poderão estar relacionadas com a má pormenorização da armadura, com o betão de reduzida resistência, e com a utilização de armadura lisa. Estes edifícios não dispõem de capacidade adequada para resistir às solicitações cíclicas, como as induzidas pela ação sísmica. Nestas estruturas, a aderência entre os varões de aço liso e o betão é limitada, proporcionando assim condições para se formar o mecanismo do escorregamento das armaduras, que pode condicionar a capacidade sísmica das estruturas dos edifícios, e no limite potenciar o seu colapso. A presente dissertação pretende contribuir para uma melhor compreensão do comportamento cíclico de estruturas de betão armado edificadas até meados da década de 70 com armadura lisa. O estudo desenvolvido concentra-se na análise da influência do mecanismo de aderência aço liso-betão no comportamento cíclico de ligações viga-pilar em nós interiores de edifícios. Para o efeito, construíram-se seis provetes (nós viga-pilar) à escala real, cinco dos quais são representativos dos elementos estruturais daquela época, considerando a pormenorização das armaduras especificadas na respetiva regulamentação em vigor à data, e as práticas de construção daquela época. O outro provete foi construído com armadura nervurada, permitindo a comparação do desempenho dos provetes em função das características de aderência aço-betão. Os seis provetes foram ensaiados na horizontal para um carregamento combinado de esforço axial no pilar constante, e carga lateral cíclica de amplitude crescente. Com base nos resultados experimentais obtidos foi possível compreender a influência dos pormenores construtivos típicos no fenómeno de escorregamento das armaduras e consequentemente, no desempenho dos nós viga-pilar interiores para carregamentos cíclicos.

Most reinforced concrete (R.C.) structures built in Portugal and Europe by the middle of the 1970s are vulnerable to seismic loading. Since at the time there were only a few appropriate seismic design regulations implemented in the construction industry, most of the R.C. structures were built with seismic design and construction misconceptions. Poor detailing of reinforcement, the use of inferior concrete and the utilisation of plain bars are amongst the factors that attribute to the inability of such structures to perform well under cyclic seismic action. In R.C. structures with such characteristics, the bond between the plain bars and concrete is not guaranteed. This gives rise to bond-slip mechanism between the concrete and the embedded reinforcement. As a result R.C. structures collapse prematurely or suffer enhanced damage. This dissertation aims to illustrate the behaviour of R.C. structures built by the middle of the 1970s and utilising plain bars. In this study, the influence of the bond-slip mechanism on the behaviour of interior beam-column joints under cyclic loading was investigated. Low cycle fatigue tests were performed on five full-scale specimens built with materials, geometry and reinforcement detailing characteristics simulating older R.C. built by the 1970s. Reference to older codes of practice was made. An additional specimen utilising ribbed bars was tested in order to compare the performance of such bars with plain bars. All specimens were tested in a horizontal setup and were subject to the same cyclic loading pattern. The results obtained were used to understand the influence that each of the construction details have on the occurrence of bond-slip mechanism. Its effect on the performance of the cyclic response of beam-column interior joints was investigated.