Estruturas em cantaria de pedra de granito de alta resistência Conceção e ensaio experimental de pilares com capitéis

Abstract

A presente dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento de pilares prismáticos de granito com capitéis nas extremidades, no que se refere às vantagens e desvantagens quando sujeitos a compressão axial. Em [4] foram estudados provetes semelhantes aos do presente estudo, mas sem capitel, tendo-se verificado em ensaios experimentais que a rotura se iniciou quase sempre na secção de aplicação de carga. Com a introdução de um elemento de transição, na zona de aplicação do carregamento, conseguiu-se que essa zona deixasse de ser condicionante para a rotura do provete. Através da recolha bibliográfica efetuada constatou-se que são diversos os casos em que se faz recurso ao capitel como elemento de remate, desempenhando um papel estrutural importante nos pilares, nomeadamente de minas e de pontes, independente dos aspetos estéticos. Através de uma análise numérica foram estudados diversos modelos de capitel, tendo-se chegado a geometrias com maior probabilidade de propiciar melhores resultados experimentais quando o pilar é sujeito a esforços de compressão axial. A realização da análise numérica foi fundamental para excluir a hipótese de ensaio dos modelos menos adequados ao problema em causa. Verificou-se que nos modelos em que a secção de aplicação de carga era maior do que a secção do pilar, ocorreu uma concentração de tensões de compressão na interface pilar-capitel, sendo essa concentração maior nos modelos com capitel paralelepipédico. Também se concluiu que as chapas de aço que ficam em contacto com os topos do provete durante o ensaio experimental devem ter a mesma dimensão do provete, a fim de evitar a concentração de tensões de compressão nas arestas do capitel. O ensaio experimental permitiu, por comparação dos valores de tensão média de rotura dos provetes com capitel com os provetes de referência (sem capitel), verificar que nos provetes em que o capitel possui uma secção de aplicação da carga maior do que a secção do pilar a resistência do provete aumenta. Verificou-se que o grupo de provetes mais resistentes foi o que possuía capitel de faces planas com inclinação de 20%. A análise experimental permitiu concluir que o elemento de transição “capitel” proporciona um aumento da resistência global do provete quando sujeito a forças de compressão axial. Conclui-se ainda que o capitel faz com que a secção de aplicação de carga não seja condicionante no processo de rotura do provete.