Análise experimental do comportamento mecânico de conectores formados por placas perfuradas de GFRP para painéis sanduíche

Abstract

A presente pesquisa investigou o comportamento mecânico de conexões formadas por conectores do tipo PERFOFRP (perforated GFRP), aplicados em painéis sanduíche de concreto pré-moldado, por meio de um programa experimental abrangente e da formulação de modelos analíticos de previsão da resistência. O estudo envolveu quatro séries de ensaios de cisalhamento duplo, totalizando 70 corpos de prova, concebidos para avaliar os efeitos da disposição e do diâmetro dos furos, da distância entre furos e bordas, da espessura do reforço de PRFV e da introdução de modificações artificiais nos mecanismos resistentes. A diversidade de configurações ensaiadas possibilitou compreender, de forma sistemática, como cada parâmetro geométrico ou mecanismo contribui para a resposta força–deslocamento, para a rigidez inicial, para a capacidade última e para a dissipação de energia das conexões. Os resultados experimentais revelaram que a geometria dos furos exerce impacto decisivo tanto sobre a propagação das fissuras quanto sobre a ductilidade e a energia absorvida. Conectores com maior espaçamento entre furos ou com espessura intermediária de reforço mostraram desempenho mais equilibrado, enquanto disposições muito rígidas ou excessivamente reforçadas resultaram em comportamento frágil. A aderência entre PRFV e concreto foi identificada como o mecanismo de maior influência na resistência. Além disso, os ensaios confirmaram que o número de perfurações tem efeito mais expressivo sobre a fissuração e a dissipação de energia do que o diâmetro isoladamente. Com base nas evidências experimentais, foram propostos modelos analíticos capazes de estimar a capacidade última dos conectores PERFOFRP considerando diferentes modos de ruptura: cisalhamento dos pinos de concreto, falha do PRFV na região entre camadas de concreto, ruptura do PRFV confinado e perda de aderência. As equações apresentaram boa correlação com os resultados de ensaio, com erros médios inferiores a 16% em diversos casos, demonstrando potencial para aplicação prática no dimensionamento de painéis sanduíche com esse tipo de conector. As contribuições principais deste trabalho incluem a definição de um banco experimental inédito para conectores PERFOFRP, a identificação de parâmetros geométricos e mecanismos mais influentes na resistência e na ductilidade, e a proposição de modelos de previsão fundamentados em princípios mecânicos e validados experimentalmente. Por outro lado, as conclusões estão limitadas às configurações ensaiadas, em especial aos conectores fabricados com PRFV de 2 mm e 4 mm de espessura, com diâmetros variando entre 12 mm e 19 mm e arranjos geométricos específicos. Em síntese, a pesquisa fornece subsídios relevantes para o desenvolvimento de painéis sanduíche mais eficientes do ponto de vista estrutural, contribuindo para o avanço do emprego de materiais compósitos em sistemas construtivos pré-moldados. Os resultados reforçam a viabilidade técnica dos conectores PERFOFRP e oferecem ferramentas para seu dimensionamento, mas também apontam a necessidade de investigações complementares (experimentais, analíticas e numéricas) que ampliem a aplicabilidade prática dos modelos e consolidem sua adoção em projetos de engenharia.