Comportamento à compressão de pilares circulares de betão confinados por sistemas compósitos de FRP híbridos

Abstract

No presente trabalho apresenta-se um estudo analítico-experimental sobre o comportamento à compressão de provetes circulares em betão encamisados com um inovador sistema compósito de FRP híbrido. No referido sistema procurou-se explorar as vantagens da utilização combinada de uma única matriz epoxídica reforçada com várias mantas constituídas por fibras de reforço de diferentes materiais, nomeadamente carbono de alto módulo de elasticidade, carbono de alta resistência e vidro. No total, foram estudadas 10 combinações de confinamento híbridas em ensaios de compressão uniaxial de cilindros de betão até à rotura.

Contrariamente ao que acontece com os sistemas compósitos de FRP tradicionais (monofibra), é possível observar comportamentos pseudo-dúcteis, resultantes da fragmentação e delaminação dispersa do material de maior módulo de elasticidade, em alguns sistemas compósitos de FRP híbridos. Por outro lado, constata-se que a extensão de rotura das fibras mais rígidas é maior nos sistemas compósitos de FRP híbridos (comparativamente aos valores obtidos com sistemas tradicionais), sendo este fenómeno designado por efeito híbrido. Desta forma, é possível afirmar que as combinações híbridas contribuem para melhorar a eficácia das fibras de maior módulo de elasticidade. Este aspeto é relevante nas aplicações de encamisamento, nas quais se tem vindo a registar diminuição de resistência e extensão última relativamente aos valores registados nos ensaios de tração uniaxial de caracterização do material.

Neste trabalho, foram ainda desenvolvidos modelos analíticos que demonstraram ser adequados para simular a resposta mecânica dos pilares reforçados com sistemas compósitos de FRP híbridos, no que diz respeito à resistência à compressão, curvas tensão-extensão e dilatação. Os modelos referidos foram inicialmente desenvolvidos para prever a resposta à compressão de pilares de betão confinados por sistemas compósitos de FRP não híbridos e foram adaptados, no contexto do presente trabalho, para o caso dos sistemas compósitos de FRP híbridos. Isto foi possível graças a um entendimento adequado do comportamento dos últimos em tração, o que passa pela compreensão dos fatores que contribuem para os diferentes modos de rotura (pseudo-dúctil ou frágil).