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  • Magnus Thiago da Rocha Meira

    Estudo experimental de ligaes pilares-vigas de concretos de diferentes resistncias

    Tese de Doutorado

    Tese apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da PUC-Rio como requisito parcial para obteno do ttulo de Doutor em Engenharia Civil.

    Orientador: Giuseppe Barbosa Guimares Co-orientador: Ronaldo Barros Gomes

    Rio de Janeiro

    Setembro de 2009

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • II

    Magnus Thiago da Rocha Meira

    Estudo experimental de ligaes pilares-vigas de concretos de diferentes resistncias

    Tese apresentada como requisito parcial para obteno do ttulo de Doutor pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da PUC-Rio. Aprovada pela Comisso Examinadora abaixo assinada.

    Prof. Giuseppe Barbosa Guimares Orientador

    PUC-Rio

    Prof. Ronaldo Barros Gomes Co-Orientador

    UFG

    Prof. Ricardo Leopoldo e Silva Frana EPUSP-USP

    Prof. Ibrahim Abd El Malik Shehata Coppe-UFRJ

    Prof. Gilson Natal Guimares UFG

    Prof. Raul Rosas e Silva PUC-Rio

    Prof. Jos Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro Tcnico Cientfico - PUC-Rio

    Rio de Janeiro, 04 de setembro de 2009

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • III

    Todos os direitos reservados. proibida a reproduo total ou parcial do trabalho sem autorizao da universidade, do autor e do orientador.

    Magnus Thiago da Rocha Meira Graduou-se em Engenharia Civil na UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte) em 2003. Obteve o ttulo de Mestre em Engenharia Civil na UFG (Universidade Federal de Gois) em 2005.

    Ficha Catalogrfica

    Meira, Magnus Thiago da Rocha

    Estudo experimental de ligaes pilares-vigas

    de concretos de diferentes resistncias / Magnus

    Thiago da Rocha Meira ; orientador: Giuseppe Barbosa

    Guimares ; co-orientador: Ronaldo Barros Gomes.

    2009.

    267 f. : il. (color.) ; 30 cm

    Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil)

    Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro, Rio

    de Janeiro, 2009.

    Inclui bibliografia

    1. Engenharia civil Teses. 2. Confinamento

    de pilares. 3. Ns de prtico. 4. Resistncia efetiva do

    concreto. I. Guimares, Giuseppe Barbosa. II. Gomes,

    Ronaldo Barros. III. Pontifcia Universidade Catlica do

    Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. IV.

    Ttulo.

    CDD: 624

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • IV

    Aos meus pais, Castro Meira e Eunice

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • V

    Agradecimentos

    Ao Prof. Giuseppe Barbosa Guimares, pela oportunidade de desenvolver

    esta tese sob sua orientao e pelo apoio e dedicao no decorrer do curso de

    doutorado.

    Ao Prof. Ronaldo Barros Gomes por ter aceitado o convite para a co-

    orientao desta tese e pela participao efetiva no desenvolvimento da

    mesma.

    Aos professores do curso de ps-graduao da PUC-Rio, pelo convvio e

    ensinamentos.

    Ao Rodrigo Menegaz Muller, HOLCIN (Brasil) SA, que disponibilizou parte dos

    materiais utilizados na pesquisa.

    Aos alunos do curso de ps-graduao da PUC-Rio das turmas de 2005 a

    2009, com quem eu tive a oportunidade de conviver no decorrer do curso, pela

    amizade e companheirismo.

    Aos tcnicos do laboratrio que ajudaram na realizao dos ensaios.

    Ao CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico e

    ao PROCAD Programa Nacional de Cooperao Acadmica, pelo apoio

    financeiro e por viabilizar entre outros aspectos o intercmbio cientfico com

    outras instituies.

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • VI

    Resumo

    Meira, Magnus Thiago da Rocha; Guimares, Giuseppe Barbosa; Gomes, Ronaldo Barros. Estudo experimental de ligaes pilares-vigas de concretos de diferentes resistncias. Rio de Janeiro, 2009. 267p. Tese de Doutorado - Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro.

    O emprego de concretos de diferentes resistncias em pilares e nos

    demais elementos do edifcio, sendo o concreto dos pilares o de maior

    resistncia, tem sido uma opo adotada em algumas edificaes. Nas

    construes em geral, o concreto do pavimento colocado continuamente

    atravessando o n pilar-pavimento. Como resultado, o concreto da parte do

    pilar na regio de encontro entre o pavimento e o pilar tem uma resistncia

    menor do que no resto do pilar. Como, em geral, esta regio do pilar se

    encontra confinada pelo pavimento, surge ento a dvida sobre qual a

    resistncia compresso que se deve utilizar no clculo do pilar; se deve ser

    a do pilar, a do pavimento ou um valor intermedirio. O objetivo do trabalho

    estudar experimentalmente a influncia do confinamento do n em pilares

    interceptados por vigas. As variveis adotadas foram a taxa de armadura e a

    deformao especfica inicial na armadura longitudinal das vigas. Nesta tese

    foram estudados experimentalmente quatro espcimes com vigas nas duas

    direes e oito espcimes com vigas em uma direo. Tambm foram

    ensaiados dois pilares isolados e homogneos, um com concreto de mesma

    resistncia compresso do concreto utilizado no pilar e outro com concreto

    com resistncia igual resistncia do concreto das vigas. As resistncias

    nominais dos concretos das vigas e dos pilares foram 30 MPa e 70 MPa

    respectivamente. Os resultados indicaram que o confinamento promovido por

    vigas nas duas direes resulta num aumento significativo na carga de

    ruptura. O aumento da taxa de armadura das vigas aumenta a capacidade

    final somente nos espcimes com vigas nas duas direes. A influncia da

    deformao inicial na armadura das vigas inexpressiva.

    Palavras-chave Confinamento de pilares, ns de prtico, resistncia efetiva do concreto.

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0521521/CA
  • VII

    Abstract

    Meira, Magnus Thiago da Rocha; Guimares, Giuseppe Barbosa; Gomes, Ronaldo Barros (Advisors). Experimental study of beam-column joints with different concrete strengths. Rio de Janeiro, 2009. 267p. Tese de Doutorado - Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro.

    The use of concretes with different strengths in columns and in the others

    elements of the floor, with the columns having the concrete with the highest

    strength, has been an option adopted in some buildings. In general, the

    concrete of the floor is poured continuously crossing the floor-column joint. As

    a result, the concrete strength in the joint region is lower than the concrete

    strength of the rest of the column. Since, in general, the joint region is confined

    by the floor, a doubt on the effective strength of the joint remains. The

    objective of the present work was to study experimentally the influence of the

    lateral confinement in the joint region of columns intercepted by beams. The

    variables were the reinforcement ratio and the initial strain in the tension

    reinforcement of the beams. In the present thesis, four specimens with beams

    in one direction and eight specimens with beams in two directions were studied

    experimentally. In addition, two isolated columns were also tested, one with

    concrete of same strength of the concrete of the columns and other with

    concrete of same strength of the concrete of the beams. The compressive

    concrete strength of the beams and columns were 30 MPa and 70 MPa

    respectively. The results indicated that the confinement provided by beams in

    two directions causes a significant increase of the failure load. The increase of

    the tension reinforcement ratio of the beams increases the failure load only in

    specimens with beams in two directions. The initial strain in the tension

    reinforcement of the beams has no effect on the ultimate capacity of the

    specimens.

    Keywords

    Confined columns, floor-column joint, effective concrete strength.

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  • VIII

    Sumrio

    1 INTRODUO 26 1.1. Generalidades 26 1.2. Objetivo e justificativa 27 1.3. Estrutura do trabalho 27

    2 REVISO BIBLIOGRFICA 29 2.1. Ns de prtico 29 2.1.1. Definio 29 2.1.2. Tipos de ns de prtico 29 2.1.3. Comportamento de ns de prtico 31 2.1.4. Pilares com concreto de elevada resistncia atravessados por vigas e/ou

    lajes com concretos de resistncia normal 31 2.1.5. Carga e modo de ruptura 33 2.2. Concreto confinado 34 2.3. Fatores que afetam a resistncia efetiva 35 2.3.1. Presena de laje e/ou vigas com ou sem cargas aplicadas 36 2.3.2. Razo entre as resistncias compresso dos elementos 39 2.3.3. Razo h/c entre a altura da viga e/ou laje e a menor dimenso do pilar 40 2.3.4. Armadura longitudinal da viga e/ou laje 41 2.3.5. Razo entre dimenses do pilar 42 2.3.6. Excentricidade da carga aplicada no pilar 43 2.3.7. Uso de armadura espiral, tirante ou estribo no n 43 2.3.8. Uso de concreto de elevada resistncia no n 44 2.4. Comportamento de pilares com concreto de maior resistncia atravessados

    por viga e/ou laje com concreto de menor resistncia 45 2.5. Normas e mtodos de clculo 49 2.6. Avaliao de normas e mtodos de clculo 53 2.7. Consideraes finais 57

    3 PROGRAMA EXPERIMENTAL 60 3.1. Caractersticas dos modelos ensaiados 60

    3.1.1. Parmetros e variveis 60

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  • IX

    3.1.2. Programa experimental 61 3.2. Frmas 62