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Data: 1º de dezembro de 2022

Autores: Jagoda Cupac, Christian Louter e Alain Nussbaumer

Fonte: Estruturas de vidro e engenharia 6, (2021). https://doi.org/10.1007/s40940-021-00150-0

A eficácia do pós-tensionamento no aumento da resistência à fratura das vigas de vidro depende do nível de pré-esforço de compressão introduzido na superfície da borda do vidro que, em serviço, estará exposta às tensões de tração induzidas pela flexão. A pré-carga máxima que pode ser aplicada em um sistema de viga de vidro pós-tensionada, produzindo a pré-tensão compressiva máxima, é limitada por vários mecanismos de falha que podem ocorrer durante o pós-tensionamento. Neste artigo, são identificados mecanismos de falha para um sistema de viga de vidro pós-tensionada com um tendão plano de aço inoxidável colado na borda inferior do vidro, incluindo a ruptura do tendão, falha do vidro sob tensão e falha do adesivo/vidro na introdução da carga. zona.

Especial atenção é dada à falha na introdução de carga dado que a natureza transparente do vidro limita o uso do confinamento vertical normalmente aplicado em concreto. É proposto um modelo analítico para determinação da pré-carga admissível em vigas de vidro protendidas, baseado no modelo aplicado para vigas de concreto protendidas externamente. O modelo é verificado com os resultados de um modelo numérico, apresentando boa correlação, e aplicado em um estudo paramétrico para determinar a influência de vários parâmetros de viga na eficácia de vigas de vidro pós-tensionadas.

Vigas de vidro pós-tensionadas são componentes estruturais híbridos nos quais um tendão dúctil é aplicado em uma seção de vidro padrão para melhorar seu comportamento de flexão no plano. O tendão introduz uma pré-tensão de compressão no vidro e, assim, compensa a resistência bastante baixa do vidro à tensão. Vários estudos investigaram várias metodologias de pós-tensionamento aplicadas a vigas de vidro, demonstrando um desempenho estrutural significativamente melhorado na flexão em termos de resistência inicial à fratura e redundância no estado pós-fratura (Bos et al. 2004; Schober et al. 2004). ; Débonnaire 2013; Louter et al. 2013; Jordão et al. 2014; Louter et al. 2014; Engelmann e Weller 2019; Cupać et al. 2021). Estes estudos têm-se centrado geralmente no comportamento estrutural de vigas pós-tensionadas em flexão, que tem sido investigado experimentalmente e através de modelação numérica, onde particular atenção tem sido dada à modelação da fractura frágil do vidro (Bedon e Louter 2016, 2017). .

O presente estudo centra-se na eficácia do pós-tensionamento no aumento da resistência à fratura de vigas de vidro, que depende do nível de pré-esforço compressivo introduzido na superfície da borda do vidro que, em serviço, estará exposta a tensões de tração induzidas por flexão. A pré-carga máxima que pode ser aplicada em um sistema de viga de vidro pós-tensionada, produzindo a pré-tensão compressiva máxima, é limitada por uma série de mecanismos de falha que podem ocorrer durante o pós-tensionamento. Este artigo investiga o pós-tensionamento de vigas de vidro laminado com um tendão plano de aço inoxidável colado e colocado ao longo da borda inferior do vidro (Fig. 1).

O tendão é primeiro pré-tensionado por um mecanismo externo e posteriormente colado ao vidro. A liberação da configuração de pré-carga após a cura do adesivo induz uma pré-tensão compressiva e um momento fletor negativo na viga de vidro1. Os mecanismos de falha que podem ocorrer nesta fase são os seguintes: (1) ruptura do tendão, (2) fratura do vidro em tensão2 devido à excentricidade da pré-carga, ou seja, o momento fletor negativo, (3) falha adesiva e ( 4) fratura do vidro causada por picos de tensão na zona de introdução de carga nas extremidades da viga.

A ruptura do tendão de aço é evitada limitando a tensão admissível induzida pelo pós-tensionamento. No campo relacionado dos aços de protensão convencionais aplicados em estruturas de concreto, a tensão máxima admissível é restrita a 75% da resistência à tração característica, ou 85% de 0,1% da tensão de prova (EN 1992-1-1 2004), a fim de limitar a perda de pré-carga devido ao relaxamento da tensão do aço sob deformação constante. As perdas devido ao relaxamento do aço de protensão são normalmente baseadas no valor ρ₁₀₀₀, a perda percentual de relaxamento às 1000 horas após o tensionamento a uma temperatura média de 20°C, para uma tensão inicial igual a 70% da resistência à tração real do aço de protensão amostras prEN (2000). O aço inoxidável, que não é comumente aplicado para protensão, apresenta relaxação na mesma ordem de grandeza que os aços de protensão convencionais, com ρ₁₀₀₀<8% (Alonso et al. 2010), demonstrando por analogia que limitações de tensão semelhantes podem ser aplicadas.