Instabilidade e dimensionamento de pilares de concreto armado de seção poligonal submetidos à flexão composta oblíqua

Abstract

Resumo: Este trabalho visa comparar a resistência à flexão composta oblíqua de pilares de seção quadrada, retangular, cruz, "T" e "L", considerando a esbeltez do pilar, a instabilidade, a variação do esforço axial e a variação da resistência do concreto para volumes de concreto e aço constantes. Para isso, elaboram-se rotinas computacionais capazes de calcular diagramas momento-normalcurvatura para seções transversais poligonais e de verificar a estabilidade através do cálculo dos esforços de segunda ordem. As rotinas aplicam o Método Geral, associado aos diagramas momento-normal-curvatura e à analogia de Mohr. Além disso, as integrações de tensões sobre as áreas de concreto comprimido são feitas de forma numérica, considerando o diagrama parábolaretângulo da ABNT NBR 6118/2014 e utilizando a equação original, sem linearizações adicionais. Após o processamento dos modelos pelas rotinas, estuda-se quais os efeitos do aumento da esbeltez, da resistência característica do concreto (fck) e do formato da seção transversal nos diagramas de interação dos pilares. A respeito da influência do índice de esbeltez, percebe-se que as alterações são maiores com o aumento dos esforços de compressão. Já o fck passa a ter maior interferência na resistência final em pilares sob esforços de compressão mais altos e em pilares mais esbeltos. Na comparação entre o desempenho mecânico das diferentes seções transversais, as seções em formato T e cruz mostraram resistências maiores em relação às seções de formato quadrado, retangular e L.

Abstract: This research aims to compare the strenght of square, rectangle, cross, T and L-shape reinforced concrete columns under combined biaxial bending and axial load, considering column slenderness, instability, axial load variation and concrete compressive strenght variation, for constant concrete and steel volumes. For this, were developed computer algorithms able to calculate moment-axial load-curvature diagrams for arbitrary polygon shape sections and check the stability by second order effects calculating. The algorithm applies the General Method associated to the moment-axial load-curvature diagrams and to the Mohr's analogy. In addition, the stress integration is done numerically through the Gauss-Legendre quadrature, taking into account the ABNT NBR 6118/2014 parabola-rectangular diagram, without additional linearizations. After the data processing, were studied the impacts of the slenderness increase, of the concrete compressive strength (fck) and of the section shapes on the columns interaction diagrams. With respect to the slenderness ratio effects, the changes are bigger when the axial load increases. On the other hand, the fck impacts on the columns' strength are stronger for higher values of axial load and slenderness ratio. About the comparison among section shapes' mechanic performances, the T and the cross shape sections presented higher strengths in relation to the square, rectangular and L shape sections.