Carlos Chastre

A demanda de energia, faz com que o homem esteja sempre a procura de novas soluções para a sua produção. Uma opção é a energia eólica, por se tratar de uma energia limpa, renovável e inesgotável. Para se evitar a ocupação das terras férteis, é natural a busca de soluções no mar. Portanto, neste trabalho é estudado o comportamento estrutural dinâmico de uma torre treliçada em concreto armado pós-tensionado por tirantes externos idealizada para uso offshore com a finalidade de suporte para turbinas eólicas de eixo horizontal. A torre está sujeita às ações gravitacionais, aerodinâmicas e hidrodinâmicas. Para considerar estas ações desenvolveu-se um código computacional específico usando a linguagem MATLAB. É proposto um modelo simplificado para análise bi-dimensional, utilizando-se elementos de pórtico plano com a finalidade de contornar as dificuldades de uma análise tridimensional. Embora específico para este tipo de torre, o codigo permite variar geometrias, carregamentos e alterações do nível do mar. Nas cargas aerodinâmicas élevado em conta o espectro de Von Karman. As cargas hidrodinâmicas são avaliadas pela equação de Morison. As cargas nodais equivalentes são determinadas por integração ao longo do elemento estrutural de acordo com o proposto por Souza. Os tirantes pós-tensionados são monitorados para não sofrerem esforços de compressão. A análise é realizada no domínio do tempo utilizando-se o algoritmo de integração de Newmark.. Através dos procedimentos adotados foi possível obter resultados para as freqüências, deslocamentose esforços, que se mostraram coerentes com os obtidos por modelos tri dimensionais mais complexos. O código desenvolvido permitiu a análise de forma simples, eficiente e confiável de torres treliçadas de concreto armado.

Nas últimas décadas, os estudos sobre o desempenho de vigas de betão armado (BA) reforçadas com materiais compósitos de matriz polimérica têm aumentado. Porém, muitas dúvidas e questões persistem, fazendo realçar algumas lacunas sobre o conhecimento adquirido. Um desses aspetos reside na forma de modelar a ligação entre o compósito e o betão. É também sabido que a modelação da abertura de fendas no betão (discreta ou distribuída numa banda) influência o desempenho da ligação entre os materiais colados.
Nesse sentido, apresentam-se, neste trabalho, os resultados numéricos obtidos da modelação numérica não-linear a 3D de vigas de BA sujeitas a flexão de 4 pontos. Os resultados numéricos são confrontados com os experimentais e os diferentes parâmetros que influenciam a ligação analisados e discutidos.

Os sistemas de reforço por colagem exterior têm sido alvo de várias abordagens, não só do ponto de vista do tipo de material a utilizar, como também sob o ponto de vista da técnica mais eficiente a seguir. As fibras reforçadas com polímeros (FRP) têm sido, no último par de décadas, alvo de investigação exaustiva, tendo-se verificado que esses sistemas nutrem de ductilidade algo reduzida devido ao descolamento prematuro do material de reforço da superfície de betão. Por conseguinte, o aço inox devidos às suas boas características anticorrosivas e ductilidade apresenta-se como uma alternativa viável aos compósitos de FRP. Assim, com vista a melhorar a ductilidade dos elementos estruturais reforçados, em vez de se recorrer a técnicas de reforço não tradicionais (e.g., Externally Bonded Reinforcement (EBR) ou Near Surface Mounted (NSM)) que estão sempre associadas a roturas prematuras por colagem do elemento de reforço quando a extensão nele instalada está muito aquém do seu valor de rotura, dever-se-á seguir outras técnicas de reforço por colagem. Com vista a interpretar e perceber o desempenho da ligação aço-inox, desenvolveu-se uma campanha experimental em que os ensaios visam em testar e comparar a técnica EBR com uma técnica inovadora e desenvolvida pelos autores (CREatE – Continuous Reinforcement Embedded at Ends) através da realização de ensaios de arrancamento de ligações aço inox/betão. Estes ensaios consistem em aplicar uma força à barra de aço inox segundo uma direção que permite induzir uma rotura da ligação consistente com o Modo II de fratura. A técnica de correlação de imagem digital (DIC) foi utilizada na monitorização de todos estes ensaios tendo-se desenvolvido ainda diferentes modelos, analíticos e numéricos com recurso a um programa de cálculo automático não linear, que permitiram simular os processos de descolamento da ligação aço inox/betão segundo as técnicas EBR e CREatE.

The wind energy production is a growing industry and the energy produced is renewable and environmentally cleaner than most of the other systems. The towers to support the wind energy generators may be built with precast concrete elements that are competitive in comparison to other structural systems. The evolution of the technology for wind energy production shows a clear need for larger wind turbines and longer blades and, consequently, taller towers, where precast concrete solutions are competitive. Truss precast concrete towers is a solution that complies with the demands of the present and future wind energy production. The research on the execution and structural behaviour of the connections between the tower elements is an important issue. This communication presents the experimental analysis of column to column connections for precast concrete towers. The tests included connections with commercial threaded bars welded to the rebars and connections with grouted corrugated steel sleeves. Thick joints (50 mm) filled with fibre reinforced grout and thin joints (3 mm) filled with epoxy resin were tested and analysed.

O reforço estrutural com materiais de matriz polimérica reforçada com fibras (FRP) em diferentes tipos de elementos estruturais, e.g. pilares, vigas, lajes ou arcos, tem sido objecto de vários estudos. No entanto, os estudos sobre a avaliação da aderência entre ligações coladas em superfícies curvas são muito limitados, não se conhecendo trabalhos, quer analíticos ou numéricos, que se debrucem ainda sobre o efeito da temperatura neste tipo de ligações coladas. Todavia, os trabalhos disponíveis na literatura indicam, de forma unânime, que o descolamento do FRP da superfície curva exige a interacção entre os modos de fractura I e II. Neste sentido, o presente estudo propõe o desenvolvimento de uma solução analítica simples para simular ligações CFRP/betão com superfícies curvas de raio constante e que assumem ambas, isoladamente ou simulataneamente, as acções: (i) aplicação de uma força ao FRP; e (ii) uma a variação de temperatura. Dependendo dos coeficientes de dilatação térmica linear dos materiais colados e para níveis de temperatura não muito superiores à temperatura de transição vítrea (Tg) do FRP, o efeito da temperatura pode ser, do ponto de vista da resistência da ligação, prejudicial ou benéfico, ou seja, pode diminir ou aumentar a capacidade resistente da ligação. Diferentes critérios de rotura são adoptados e diferentes situações, e.g. raio da curva ou diferentes níveis de temperaturas, são abordadas. A solução analítica pressupõe que a lei de aderência relativamente ao modo II de fractura depende da temperatura e é representada por um exponencial, enquanto que para o modo I se assume uma lei de aderência do tipo linear com rotura frágil e cuja influência da temperatura é feita de acordo com os mesmos pressupostos da lei exponencial.

The aim of the present communication is to present an analysis of the gravity load influence on the hysteretic behaviour of a beam-column connection. For this purpose, in the experimental campaign a new procedure for RC cyclic tests is presented in order to reproduce closer demands on the beam critical zone than the traditional procedures. The Experimental campaign included cyclic tests of the specimens according with the ECCS recommendation and an innovate procedure. The test results are presented, compared and analysed. A numerical simulation of the tests is presented where the model for the hysteretic response of the beam was calibrated with the experimental results. Finally, the behaviour of a portal frame system under cyclic displacements up to a drift of 3.5% was analysed, assuming that the non-linearity is concentrated on the plastic hinges, considering different levels of gravity load. Thus it is intended to assess the influence of the gravity load on the behaviour of a structure subjected to cyclic loads.

A procura de soluções de reforço mais eficientes que permitam aumentar a capacidade resistente de elementos estruturais sujeitos a flexão levou ao desenvolvimento de um sistema inovador de aplicação de armaduras de reforço coladas pelo exterior. Neste artigo descrevem-se os ensaios experimentais realizados e analisam-se os resultados obtidos com vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço inoxidável com diferentes técnicas: Externally Bonded Reinforcement (EBR), Near Surface Mounted (NSM) e com o novo sistema de reforço desenvolvido - Continuous Reinforcement Embedded at Ends (CREatE). As vigas ensaiadas monotonicamente até à rotura em flexão de quatro pontos têm seção transversal em T e um vão livre de três metros. No novo sistema de reforço as armaduras são ancoradas por aderência no interior do elemento estrutural, o que associado à utilização de armaduras em aço inoxidável, possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais de colagem pelo exterior.

A produção de betão com substituição de agregados naturais por agregados reciclados minimiza os impactes da indústria da construção. Contudo, o recurso a este tipo de agregado é limitado devido a dúvidas dos diferentes agentes da indústria da construção e à ausência de regulamentação específica para o projecto de betão com agregados reciclados. A percepção de betões com agregados reciclados como um material heterogéneo com comportamento imprevisível é o principal entrave, quer para a aceitação da indústria, quer para o desenvolvimento de regulamentação. Diferentes aspectos relacionados com o efeitos da variabilidade das propriedades de betão com agregados reciclados na regulamentação de estruturas são abordados conceptualmente: a heterogeneidade dos agregados reciclados, o efeito desta heterogeneidade nas propriedades mecânicas de betão e os efeitos da variabilidade das propriedades de betão na sua fiabilidade estrutural. Os primeiros resultados de uma campanha experimental desenvolvida especificamente para abordar o efeito de agregados grossos reciclados na fiabilidade são apresentados e as suas implicações no projecto de estruturas discutidas. São apresentadas sugestões de desenvolvimentos futuros que visam a calibração de coeficientes parciais de segurança que possibilitem o projecto de estruturas de betão armado dimensionadas segundo o formato do Eurocódigo 2 e mantendo os mesmos níveis de segurança de betão convencional.

Desde que o reforço estrutural começou a utilizar materiais de matriz polimérica reforçada com fibras (FRP) que o fenómeno do descolamento prematuro dos compósitos de FRP da superfície colada tem merecido especial atenção de vários autores. O conhecimento do processo de descolamento completo da ligação CFRP/betão ganhou assim, algum destaque nos últimos anos. Na generalidade, as ligações CFRP/betão têm sido analisadas com recurso métodos analíticos e numéricos sendo que, nos primeiros, se tem vindo a adoptar leis de aderência muito simplificadas das observadas experimentalmente. Apesar das simplificações adoptas nas análises analíticas, as expressões obtidas são muito importantes já que têm grande potencial em serem adoptadas pelos códigos ou normas nacionais e/ou interncionais. Por outro lado, e apesar de adoptarem leis de aderência mais refinadas, as análises numéricas permitem apenas a obtenção de expressões empíricas que podem não contemplar a generalidade dos casos estudados. Neste sentido, este trabalho apresenta um conjunto de soluções analíticas com base numa lei de aderência exponencial capaz de representar todas as não-linearidades envolvidas no descolamento da ligação CFRP/betão. Os resultados analíticos são confrontados com ensaios experimentais em que a técnica de colagem EBR foi utilizada. Contudo, o modelo analítico proposto pode ser também utilizado quando a técnica Near Surface Mounted (NSM) é adoptada. Adicionalmente, são apresentadas soluções analíticas para o caso em que o deslocamento relativo entre o CFRP e o betão é restringido por, e.g., um dispositivo de amarração mecânica instalado na extremidade oposta à aplicação de carga.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software para análise de torres treliçadas em concreto armado, pós-tensionada por tirantes externos, com a finalidade de suporte para turbinas eólicas de eixo horizontal, em ambiente offshore. A torre está sujeita às ações gravitacionais, aerodinâmicas, hidrodinâmicas. Desenvolveu-se um código computacional, em linguagem MATLAB, específico para este tipo de torre. As dificuldades de uma análise tridimensional mais complexa foram reduzidas propondo-se um modelo simplificado bi-dimensional utilizando-se elementos de pórtico plano. As cargas de vento são variadas segundo o espectro de von Karman. Para as ondas marítimas e correntes são implementados o espectro de Pierson-Moskowitz e o de JONSWAP. As cargas hidrodinâmicas são avaliadas pela equação de Morison. Estas cargas são integradas ao longo dos elementos estruturais e transformadas em cargas nodais equivalentes, de acordo com o proposto por Souza. A análise é realizada no domínio do tempo com algoritmo de Newmark. Este software, por ser específico para este tipo de torre, possui facilidades na introdução de dados e na modelagem da estrutura. Com estas estratégias o modelo apresentou bons resultados para a avaliação de cargas, cálculo de freqüências naturais, resposta de deslocamentos, esforços e reações.

The use of adhesively bonded joints between Fiber Reinforced Polymers (FRP) and concrete elements have been spread out in the past decades. However, due to their recent applications, the durability aspects related with these bonded joints requires the use of high safety factors which strongly restricts the mechanical capacity of the FRP composites. The experimental assessment of the degradation of FRP-to-concrete interfaces is an important task because it provides useful data that can be used to calibrate analytical or numerical models with the aim of helping on the correct understanding of the interfacial degradation. In this work, a new and simple interfacial bond-slip model that needs only one parameter to be experimentally defined is proposed. Compared to unaged Glass (G) FRP-to-concrete interfaces, the relative degradation of these bonded interfaces is studied after being subjected to: (i) salt fog cycles; (ii) wet-dry cycles; (iii) temperature cycles between -10ºC and +30ºC; and (iv) between +7.5ºC and +47.5ºC. The subsequent full debonding processes are predicted through an analytical model that takes into account the degradations experimentally determined from the tests.