Contributo para o estudo da resistência ao corte longitudinal da interface entre camadas de betão de diferentes idades

José Maria Correia Raposo

Informações chave

Autores:

José Maria Correia Raposo (José Maria Correia Raposo)

Orientadores:

Eduardo Nuno Brito Santos Júlio (Eduardo Nuno Brito Santos Júlio); Luís Filipe da Costa Neves

Publicado em

20/12/2021

Resumo

Um dos fatores essenciais a assegurar em elementos estruturais compostos por partes em betão executadas em diferentes fases é a efetiva ligação entre estas, de modo a obter um comportamento monolítico do conjunto. Esta dependerá essencialmente da transmissão de corte longitudinal ao longo da interface entre as camadas, na qual entram em jogo diversos parâmetros: a adesão entre camadas, o atrito entre ambas sob a ação de forças exteriores, o atrito entre as mesmas sob a ação de armaduras que atravessem a interface e o efeito de ferrolho destas. Estes parâmetros dependem da rugosidade da interface, dos betões que compõem o elemento, das características dos conetores, da amarração destes no betão em que se encontram ancorados, entre outras características. O elevado número de variáveis presente e o facto dos respetivos mecanismos não atuarem isoladamente, mas antes interagindo uns com os outros, torna o seu estudo especialmente complexo e, por isso mesmo, muito desafiante. Neste trabalho, apresenta-se o estado do conhecimento sobre o assunto abordado e descrevem-se os estudos realizados, os quais foram desenvolvidos enquadrados em três projetos de investigação distintos: (i) “Intelligent Super-Skin – Enhanced Durability for Concrete Members”, financiado pela FCT, no âmbito do qual se desenvolveu um conceito de elementos compostos por um núcleo em betão corrente e um recobrimento de ultraelevada durabilidade; (ii) “HiPerConnector – High Performance Connectors for Concrete Overlays”, financiado pela ANI, no âmbito do qual se desenvolveu um novo tipo de conetor metálico para ligação entre camadas de betão; e (iii) a presente tese de doutoramento, no âmbito da qual se analisou o comportamento dos diferentes mecanismos de resistência ao corte longitudinal das interfaces entre betões de diferentes idades e se propôs uma abordagem abrangente e inovadora. Com a proposta resultante são fornecidas expressões para a determinação desta resistência, nas quais a influência da rugosidade é tida em conta de forma quantitativa e os significados físicos dos parâmetros intervenientes são explicitados. São superadas restrições existentes nas expressões regulamentares, abrangendo diferentes geometrias de secção e tipos de ancoragem das armaduras. One of the main factors to be ensured in structural elements composed of concrete layers cast at different ages is the effective bond between them, aiming at obtaining a monolithic behavior. This will depend essentially on the longitudinal shear stress transmission along the interface between the layers, in which several parameters come into play: the adhesion between layers, the friction between layers under the action of external forces and under the action of the reinforcement crossing the interface and its associated dowel action. These parameters depend on the roughness of the interface, the concrete layers, the characteristics of the reinforcement, the bond of the latter to the concrete layer, among other characteristics. The great number of variables present and the fact that they do not act isolated, but rather interact with each other, makes their study especially complex and therefore very challenging. This paper presents the state of the art on the subject referred to and describes the studies carried out, which were developed in the scope of three distinct research projects: (i) "Intelligent Super-Skin – Enhanced Durability for Concrete Members", funded by FCT, in which a concept of elements composed of a core in current concrete and a cover of ultrahigh durability concrete was developed; (ii) "HiPerConnector – High Performance Connectors for Concrete Overlays", funded by ANI, in which a new type of connector was developed for the interface between concrete layers; and (iii) the present doctoral thesis, in which the behavior of the different longitudinal shear strength mechanisms between concretes of different ages was analyzed and a comprehensive and innovative approach was proposed. With the new proposed approach, design expressions are provided for assessing the concrete-to-concrete shear strength, in which the influence of all relevant parameters such as roughness are taken into account quantitatively and their physical meanings are explained. Restrictions on design code expressions are overcome, covering different section geometries and different reinforcement anchorage types.