Avaliação teórica do comportamento à torção de lajes de betão armado

Abstract

Neste trabalho é feita uma avaliação teórica do comportamento à torção de lajes de Betão Armado (BA). Em virtude dos resultados obtidos em ensaios experimentais, sabe-se que a curva que define a resistência à torção de lajes de BA é constituída por três fases distintas: A fase linear elástica, não fissurada; a fase não linear, de desenvolvimento de fissuras até se atingir a cedência e por último, a fase de plastificação das armaduras até se atingir a rotura no ponto de carga máxima. Um aspecto relevante para a análise da curva momento torsor-rotação unitária T-θ, é a diminuição acentuada da rigidez ao se passar da fase inicial para a segunda fase. Assim, a avaliação consiste na análise de resultados experimentais, de lajes quadradas ensaiadas à torção pura, e na análise de resultados obtidos com modelos numéricos, recorrendo a dois programas computacionais distintos. Com o objectivo de caracterizar o comportamento genérico de lajes de BA sujeitas à torção, são feitos testes paramétricos, a nível numérico, relativos à geometria, às características do betão e às características do aço, constituintes das lajes. Os resultados obtidos são confrontados com os experimentais a fim de se chegar a relações que permitam a caracterização de cada uma das fases da curva do comportamento. Por um lado, são propostos parâmetros adimensionais, designados de momentos torsores reduzidos, que reúnem as relações paramétricas e facilitam a obtenção dos momentos torsores nos pontos característicos das curvas. Por outro lado, são propostas equações simples para a obtenção da rotação unitária nos mesmos pontos. Assim se define a pretendida curva genérica do comportamento. É verificada a aplicabilidade e a fiabilidade dos resultados ao serem confrontados com os exemplos experimentais disponíveis. Os resultados obtidos são analisados e discutidos. Apresentam-se também as principais conclusões a que se chegaram bem como as sugestões para a continuação do desenvolvimento deste tema no futuro.

This work comprises a theoretical evaluation of the torsion behaviour of Reinforced Concrete (RC) Slabs. Experimental tests have shown that the curve that defines the resistance to torsion of RC slabs is composed by three different stages: the elastic non-cracked linear stage; the linear cracked stage, characterized by the development of cracks until yielding of steel is reached and, finally, the stage of the steel plastification until rupture is reached at the maximum load value. A relevant aspect concerning the T-θ rotation-torque curve is the clear reduction of stiffness at the transition point from the initial phase to the second stage. Thus, the evaluation consists on an analysis of the experimental results regarding square slabs tested under pure torsion, and of a further analysis of the results obtained with numeric models by using two distinct computing programs. Aiming at characterizing the generic behaviour of concrete slabs subject to torsion, parametric tests are carried out at the numeric level regarding the geometry and characteristics of the type of concrete and steel that the slabs are made of. The results obtained are compared to the experimental results in order to find the relations that best reflect each of the stages of the behaviour curve. Non-dimensional parameters, herein termed reduced torque, are proposed to gather the parametric relationships that would lead to the generic wanted curve. The rotation value can be obtained from simple equations also proposed. The applicability and reliability of the reduced moment are checked when these are applied to the available experimental examples. The results are analyzed and discussed. The main conclusions as well as the suggestions to continue the development of this topic in the future are also presented.