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76 Gerson Moacyr Sisniegas Alva & Maximiliano Malite O efeito do confinamento no comportamento de pilares mistos preenchidos é um assunto ainda pouco estudado, devido principalmente à dificuldade de se realizar investigações experimentais que avaliem não somente a sua ocorrência, mas também a magnitude desse efeito em pilares de diferentes seções transversais. O efeito de confinamento ocorre quando, a partir de um certo nível de carregamento do pilar, a expansão lateral do concreto é maior que a do perfil de aço, desenvolvendo-se, assim, pressões radiais na interface aço-concreto, estando o concreto submetido a um estado triaxial de tensões. O desenvolvimento dessas pressões radiais, combinadas com a força normal de compressão atuante, reduzem a resistência ao escoamento do perfil de aço, de acordo com o critério de von Mises. Por outro lado, ocorre um acréscimo de resistência à compressão do concreto quando comparado ao concreto não confinado. O resultado final desse efeito nos dois materiais é um ganho na capacidade do pilar misto. A magnitude do confinamento e seus efeitos benéficos são maiores em pilares curtos que em pilares esbeltos. Esses efeitos benéficos também são mais significativos em pilares que possuem menores excentricidades com relação à força normal. Com respeito à forma da seção transversal, pode-se afirmar que o grau de confinamento em pilares mistos com perfis circulares é consideravelmente maior que em pilares mistos de seção retangular. As normas, considerando esse fato, desprezam o efeito do confinamento na capacidade de pilares mistos de seção retangular. Efeito de retração e fluência Após o endurecimento do concreto, aço e concreto passam a trabalhar de maneira conjunta, caracterizando o comportamento misto. A partir desse momento, os efeitos da fluência e da retração produzem deformações adicionais ao concreto, as quais serão transferidas gradualmente ao perfil de aço. A fluência conduz a deformações por carregamentos constantes de longa duração. Os efeitos da retração em pilares mistos são menores quando comparados com pilares de concreto armado, pois existe a proteção do perfil de aço diante das intempéries, no caso de pilares prenchidos. O acréscimo de deformações produzido pela fluência e pela retração do concreto pode induzir o escoamento ou a flambagem local do perfil tubular de aço em pilares preenchidos Conexão aço-concreto A transferência de esforços na interface dos dois materiais, aço e concreto, ocorre por aderência. Essa transmissão de esforços pode ser feita simplesmente por adesão e atrito, cuja força é proporcional à área da interface aço-concreto e ao esforço normal aplicado. A transmissão de esforços pode também realizar-se por conexão mecânica, utilizando-se conectores de cisalhamento. As normas consideram como hipótese básica para o dimensionamento de pilares mistos a perfeita ação conjunta entre os dois materiais, ou seja, a interação completa. Para a manutenção dessa hipótese, não deve haver deslizamento relativo excessivo entre os dois materiais. É por esse motivo que o EUROCODE 4, por exemplo, estabelece a tensão máxima de cisalhamento que pode ocorrer na interface aço-concreto, denominada tensão limite de aderência, sem que seja necessário o emprego de conectores de cisalhamento. 5.4 Dimensionamento segundo as principais normas As principais normas que tratam do dimensionamento de pilares mistos abordam o assunto sob diferentes ângulos, pois os procedimentos e considerações dos estudos experimentais muitas vezes variam de um país para outro. Algumas normas consideram os pilares mistos como pilares de aço com capacidade estrutural aumentada devido à presença benéfica do concreto. É o caso da norma americana AISC-LRFD (1994), da norma canadense Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 25, p. 51-84, 2005
Comportamento estrutural e dimensionamento de elementos mistos aço-concreto 77 CAN/CSA-S16.1 (1994) e da norma britânica BS 5400: Parte 5 (1979). Algumas normas, entretanto, consideram o pilar misto como um pilar de concreto com armadura especial, devido à presença do perfil de aço. Esta filosofia é adotada pelo ACI 318 (1992). Outras ainda consideram os pilares mistos como combinação dos dois raciocínios. É o caso do EUROCODE 4 (1992). Serão apresentados neste trabalho os principais procedimentos de cálculo do EUROCODE 4, o qual foi base para a elaboração a norma NBR 14323 (1999), que aborda o dimensionamento de pilares mistos a temperatura ambiente. Resistência à compressão axial: Para a determinação da resistência à compressão do pilar misto, inicialmente calcula-se a resistência à compressão da seção, admitindo-se plastificação total, sem considerar os efeitos de flambagem global. Este efeito é considerado em seguida, recorrendo-se às curvas de resistência à compressão dos pilares de aço, cujos parâmetros também são modificados pela presença de dois materiais. Normal resistente de cálculo: N = χ , onde χ é o coeficiente de redução resistência Rd N pl , Rd associado à flambagem global, e que depende de − λ ; ( EI ) e = EI a + , 8EcI c + EsI s 0 ; N pl,R calculado com γ a = γ c = γ s =1,0 E E = c cd 1,35 ; − N pl ,R λ = ; N e N e π 2( EI ) ( KL) 2 e = ; a) Para pilares revestidos e pilares preenchidos retangulares: Aa f y Ac 0, 85 f A ck s f sy N pl ,Rd = + + γ γ γ a c s b) Para pilares preenchidos circulares: Aaη f y Ac f ⎡ ck t f ⎤ 2 ⎛ ⎞⎛ y ⎞ As f sy N pl ,Rd = + ⎢1 + η ⎟ ⎥ + γ a γ c ⎢⎣ d ⎜ f ⎟ 1⎜ ⎝ ⎠⎝ ck ⎠⎥⎦ γ s ⎛ e ⎞ ⎛ e ⎞ η 1 = η 10 ⎜1 − 10 ⎟ ; η 2 = η20 ( 1−η20 ) ⎜10 ⎟ onde e é a excentricidade da força normal ⎝ d ⎠ ⎝ d ⎠ 2 − − − η 10 = 4, 9 −18, 5λ+ 17λ ≥ 0 ; η 20 = 0, 25 ⎛ 3 2 ⎞ ⎜ + λ ⎟ ≤1, 0 ⎝ ⎠ Verificação da flexão composta: O dimensionamento é baseado na curva de interação N x M, conforme a figura 23: Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 25, p. 51-84, 2005
Page 1 and 2: ISSN 1809-5860 COMPORTAMENTO ESTRUT
Page 3 and 4: Comportamento estrutural e dimensio
Page 25: Comportamento estrutural e dimensio

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