Numerical and experimental analysis on the performance of strengthened slender reinforced concrete columns

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de-pilares esbeltos reforçados submetidos a esforços de flexo-compressão normal. Inicialmente, foram moldados pilares de concreto armado para em uma etapa subseqüente serem reforçados. Desta forma, os pilares foram divididos em grupos de dois, sendo estudadas diversas técnicas de execução de reforços. Um grupo destes pilares, denominado de pilares testemunhos, foi ensaiado com suas dimensões originais, servindo portanto como elemento comparativo aos pilares reforçados. Dentre as técnicas recuperadoras analisadas, foram testados reforços com chapas de aço coladas com resina epóxi e parafusos auto-fixantes, com espaçamento de 21 cm e 38 cm; com chapa de aço colada com resina epóxi; com chapa de aço e parafusos auto-fixantes espaçados de 21 cm, procurando-se assim fazer diversas combinações e variações dos elementos reforçantes. Ainda, foram estudados reforços com perfis metálicos; com argamassa com adição de sílica ativa e com concreto convencibnai, simulando-se, para estes últimos, certas situações cotidianas de canteiros de obras. Os protótipos foram instrumentados nas seções central e do quarto inferior, e apoios inferior e superior, com deflectômetros, para serem determinados seus deslocamentos transversais e rotações dos aporos. 0s pilares confeccionados tiveram duas de suas barras de armadura longitudinal instrumentadas com extensômetros elétricos, na sua seção central, sendo também os elementos reforçantes instrumentados na mesma posição, para a medição das deformações que estes elementos sofreram quando ensaiados. A realização dos ensaios experimentais permitiu determinar, para cada peça, a sua carga de ruptura, deformações das armaduras e deslocamentos transversais, sendo estes resultados comparados com os numéricos, procedentes de programa computacional, baseado nas recomendações da norma brasileira NBR 6118180. Os resultados dos ensaios experimentais confrontados com os teóricos demonstraram a eficiência do método geral proposto pela norma supra citada. Demonstram, ainda, a viabilidade executiva das técnicas recuperadoras de capacidade portante, apresentando resultados de cargas de colapso e flechas plenamente satisfatórios, comparativamente aos pilares testemunhos, ensaiados como referência.This work presents a study on the behaviour of strengthened slender colurnns, subrnitted to eccentric normal compression. A set of reinforced concret colurnns were casted and in a subsequent stage strengthened. The colurnns were divided in groups of two, for which different strengthening techniques were executed and are studied. One of such groups, denorninated as "reference colurnns", was tested with their original dirnensions, serving as comparative elements. The different strengthening techniques adopted were: strengthening with steel plates bonded with epoxy resin and parabolts, spaced of 21 and 38 cm; steel plates bonded with epoxy resin only and steel plates fixed with parabolts alone, spaced of 21 crn. Furthermore, rnetalic comer plate reinforcernents, mortar cornposed with addition of active silica and conventional concrete were also used, sirnulating certain comrnon situations used on the building site. The colurnns were instrumented with deflectorneters, in the central, lower quarter and extrerne sections, to rneasure their transverse displacernents and extrerne section rotations. Two of the longitudinal reinforcement bars were instrurnented with strain gages, at mid section of each colurnn, as well as the strengthening elements externally applied. During the experimental tests, transverse displacements, rotations, reinforcernent defonnations and rupture loads were rneasured for each elernent. Such results were cornpared to nurnerical results obtained by a computer prograrn based on the recornrnendations of the Brazilian Standard NBR 6118180 and were able to demonstrate the efficiency of the general rnethod proposed by the standard. Its was also demonstrated that such strengthening techniques are perfectly executable and present very acceptable results of rupture loads and transverse deflection when cornpared to those of the colurnns used as reference