Comportamento de cisalhamento de molde único

Jul 24, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13308 (2022) Citar este artigo

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Uma âncora de suporte de ponte transmite várias cargas de uma superestrutura para uma subestrutura. A maioria das âncoras é geralmente projetada sem levar em consideração características como pedestal de concreto, base de argamassa e encaixe da âncora. Este estudo investigou o comportamento ao cisalhamento das âncoras de acordo com a distância da borda, profundidade de embutimento, resistência à compressão do concreto e altura do pedestal de concreto, a fim de simular as características práticas das âncoras portantes da ponte. A capacidade de corte real da âncora difere das resistências ao corte calculadas pela ACI 318 e pela EN 1992-4; especialmente, a importância da profundidade de incorporação é subestimada nestes códigos. Um aumento na altura do pedestal de concreto tem um efeito negativo na capacidade de cisalhamento devido à concentração de tensões. A argamassa é fraturada antes da ocorrência de danos locais no concreto, resultando em um momento secundário. Como resultado, o efeito do braço nivelador é observado. Uma equação que pode prever o grau relativo de fissuração do concreto é proposta analisando o deslocamento da argamassa e do concreto. Altas deformações ocorrem nos estribos próximos à âncora, e o comportamento da deformação é mais influenciado pela profundidade de embutimento do que pela distância da borda. A comparação das cargas de ruptura obtidas e avaliadas analiticamente por cálculos de acordo com a EN 1992-4, modelo Schmid e modelo Sharma foi realizada para considerar o efeito do reforço suplementar. Finalmente, a equação de projeto da resistência à ruptura do concreto é modificada para prever a resistência ao cisalhamento mais precisa de uma âncora de sustentação de ponte.

Ancoragens gerais sob cargas de tração e cisalhamento, que eventualmente são refletidas no código de projeto, têm sido extensivamente estudadas1,2,3. Com base nas bases de dados desenvolvidas por estudos anteriores, foram introduzidas âncoras no ACI 349 (Apêndice B)4. Contudo, o ACI 349 apresenta uma equação que correlaciona diretamente o comportamento de ruptura de um sistema de ancoragem com o seu comportamento elástico e plástico. Isto resulta na superestimação do comportamento de fratura do sistema de ancoragem, em vez do comportamento real. Fuchs et al. propuseram um método de dimensionamento da capacidade do concreto (CCD) considerando as propriedades de fratura do concreto5. A fórmula teórica dependendo da mecânica da fratura elástica linear foi relatada com base nos resultados experimentais. O método CCD fornece uma base teórica para a actual ACI 318 e EN 1992-4, que contém normas de projecto relacionadas com ancoragens de betão.

O comportamento de âncoras de alta resistência com grandes diâmetros tem sido extensivamente estudado para garantir ainda mais estabilidade para sua aplicação principalmente em usinas nucleares6,7. Além disso, vários estudos foram realizados sobre âncoras pós-instaladas utilizadas para reconstrução e reabilitação, bem como sobre âncoras moldadas no local instaladas antes do endurecimento do concreto8,9. O comportamento ao cisalhamento de grupos de âncoras com diferentes configurações também foi exaustivamente estudado considerando vários estudos experimentais10,11,12,13,14. Recentemente, muitos estudos sobre ancoragens utilizando barras de reforço de polímero reforçado com fibra (FRP) foram realizados com o desenvolvimento da tecnologia FRP15. Além disso, vários estudos também estão sendo realizados, como o comportamento de sistemas de ancoragem de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) para melhorar a resistência à tração do concreto e prever a resistência das ancoragens através do funcionamento da máquina16,17,18. O comportamento ao cisalhamento e à tração de grupos simples e de ancoragem em CRFA são avaliados fornecendo recomendações de projeto apropriadas19.

Uma âncora de sustentação de ponte é um sistema importante para transferir diversas cargas, como cargas de veículos e de vento, de uma superestrutura para uma subestrutura. O mancal deve estar completamente conectado para que a tensão de tração, a tensão de cisalhamento e a tensão de flexão possam ser transferidas para o concreto da subestrutura através do sistema de ancoragem do mancal da ponte20. A âncora portante da ponte apresenta características como pedestal de concreto instalado na subestrutura, assentamento de argamassa no pedestal de concreto e encaixe de ancoragem embutido no concreto, conforme mostrado na Fig. 121. O assentamento de argamassa nivela qualquer inclinação da superfície do pilar. Também protege a seção dos parafusos de fixação entre o concreto e a parte inferior da placa de base22. O pedestal de concreto é uma peça pequena comparada ao pilar; no entanto, desempenha um papel importante como membro estrutural, que transmite com segurança as cargas através da capacidade de suporte do concreto. Embora muitos estudos sobre pedestal de concreto tenham sido realizados, falhas localizadas em pedestal de ponte ainda não foram claramente abordadas23. Nas âncoras de sustentação de pontes, são utilizados principalmente soquetes de aço redondos fundidos sem espiral. Um soquete de ancoragem tem as características de um componente fácil de substituir após os chumbadores serem danificados. A maioria dos estudos anteriores concentrou-se em âncoras, que são diretamente embutidas no concreto sem encaixes de ancoragem; no entanto, o comportamento ao cisalhamento das ancoragens usando encaixes de ancoragem ainda não foi avaliado.