Influence of the cross section shape in the confinement of jacketed reinforced concrete columns with CFRP (carbon fiber reinforced polymer)

O efeito de confinamento do concreto em pilares submetidos à compressão axial traz diversos benefícios ao seu comportamento estrutural, dentre os quais destacam-se o aumento na resistência à compressão axial do concreto pela ação das pressões laterais, e a melhoria da ductilidade do elemento estrutural. Em função destas vantagens, o confinamento é uma das principais técnicas de reforço de pilares de concreto. Porém, dependendo da forma da seção transversal, a eficiência do reforço pode ficar comprometida em função da distribuição da pressão de confinamento. No caso de pilares de seção circular, esta distribuição é uniforme. Já em pilares de seção quadrada e retangular, existe concentração de tensão nos cantos da seção transversal, o que, no caso de reforço por encamisamento com PRFC, pode causar a ruptura prematura da camisa, resultando num reforço ineficiente. Com o intuito de considerar as diferentes configurações da distribuição da pressão de confinamento, utiliza-se um coeficiente de forma, que em seções diferentes da circular (para a qual este coeficiente é igual à unidade), minora o valor da pressão de confinamento, o qual é utilizado na previsão da carga de ruptura do pilar reforçado. Este trabalho tem como objetivo central o estudo de vários tipos de seção transversal com o intuito de avaliar a sua influência na eficiência do reforço e da ductilidade do elemento estrutural. Para tal, foram realizadas simulações experimentais com pilares de seção transversal circular, quadrada e retangular com os cantos arredondados, elíptica e uma seção composta por semicírculos. Os resultados demonstram que uma forma de seção transversal adequada é essencial para um bom desempenho do pilar reforçado, sendo assim, as seções transversais que apresentaram os melhores resultados foram a circular, a elíptica e a composta por semicírculosThe effect of the concrete confinement in columns submitted to the axial compression brings many benefits to its structural behavior, amongst them the increase of the axial compressive strength due to the action of the lateral pressures and the improvement of the ductility. In function of these advantages, the confinement is one of the main techniques for strengthening of concrete columns. However, depending on the shape of the cross section, the efficiency of the reinforcement can be impaired by the non-uniformity of the confinement pressure distribution. In the case of circular cross section columns, this distribution is uniform. Otherwise, in square and rectangular cross section columns, there is a pressure concentration at the cross section corners. In case of CFRP jackets, the pressure concentration leads to a premature rupture of the jacket, resulting in an inefficient reinforcement. Intending to consider the different confinement pressure distributions, a shape coefficient is applied to cross sections with distinguished shape from the circular one (for which this coefficient is equal to the unit), to correct the confinement pressure value. The corrected pressure is applied in theoretical evaluations of the columns load carrying capacity. The main objective of work is to analyze the structural behavior of strengthened concrete columns with different shape cross-sections, evaluating the influences in the efficiency of the jacketing and in the ductility of the structural element. Experimental simulations were made in columns with the following cross section shapes: circular, square and rectangular with rounded corners, elliptical and a section composed by semicircles. The results demonstrated that an adequate shape of the cross-section is essential for a good performance of the strengthened columns. The cross sections that presented the best results were the circular, the elliptical and the one composed by semicircle