Fluência no betão desde as primeiras idades: um estudo experimental

Abstract

As propriedades viscoelásticas do betão, como a fluência e a relaxação desempenham relevantes papéis na distribuição das tensões internas e no potencial de fissuração das estruturas de betão durante as primeiras idades. A bibliografia disponível acerca da fluência no betão nas primeiras idades é bastante limitada no comportamento em compressão. Esta limitação prende-se com a dificuldade da realização dos ensaios à tração com materiais à base de cimento, que é particularmente mais difícil durante as primeiras idades enquanto o material ainda tem resistências mecânicas baixas e em estado de franco desenvolvimento. Nesta dissertação é proposto um novo método de ensaio de fluência, que consiste na aplicação de uma carga pontual a meio vão de uma viga simplesmente apoiada. A viga é colocada em posição vertical e a carga pontual é exercida horizontalmente. Para testar a viabilidade deste novo sistema de ensaio foi realizado um ensaio piloto, conjuntamente com o qual foram também efetuados ensaios de fluência em compressão, ensaio de EMMARM (monitorização contínua do módulo de elasticidade) e ensaios de módulo de elasticidade em compressão cíclica. A discussão dos resultados centra-se particularmente na relação observada entre as extensões de fluência medidas para o método experimental proposto, em comparação com as extensões correspondentes obtidas em ensaios de fluência em compressão, para várias idades de carregamento desde as primeiras idades. Por fim, é implementado um algoritmo com base nos modelos generalizados de Kelvin-Voigt para simulação dos deslocamentos da viga a meio vão.

The viscoelastic properties of concrete, such as creep and relaxation play relevant roles in the distribution of internal stresses and the subsequent risk of cracking of concrete structures during the early ages. The available literature regarding concrete viscoelasticity at early ages is relatively scarce and normally limited to the scope of compressive creep. This limitation relates to the difficulty of conducting tensile tests on cement-based materials, which is particularly significant during the early ages as the material still has low mechanical resistance and in a state of full development. This dissertation proposes a new creep test method, which consists of applying a concentrated load at mid span of a simply supported beam. The beam is placed vertically and the concentrated load is applied horizontally. To test the feasibility of this new system, a pilot test was performed together with additional testing techniques, such as compression creep testing, the EMM-ARM test (continuous monitoring of the elastic modulus) and classic Young’s modulus tests (cylinders). The discussion of results focuses particularly on the relationship between the creep strains observed for compressive creep testing as opposed to those obtained in flexural creep. Finally, an algorithm based on the generalized Kelvin-Voigt model is described and implemented for simulation of the displacement of the beam at mid-span.