Coauthored Publications with: Chastre

Conference Paper

Biscaia, H, Chastre C, Cruz D, Franco N, Nunes R.  2016.  Avaliação experimental de diferentes ligações coladas, 4-6 July 2016. TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil. :8., IST, Lisbon, Portugal Abstractteste2016_-_01050_-_biscaia.pdf

A utilização de materiais compósitos de matriz polimérica (Fiber Reinforced Polymers - FRP) como armadura de reforço de diferentes elementos estruturas de várias naturezas (e.g. betão armado, aço, madeira ou alvenaria) tem vindo a suscitar o interesse da comunidade científica internacional. Inicialmente, a simples colagem pelo exterior dos compósitos de FRP aos elementos estruturais permitiu identificar um fenómeno de descolamento prematuro do compósito para níveis de extensão muito aquém dos seus limites de rotura. Com base na experimentação, algumas teorias têm surgido no sentido de explicar o fenómeno do descolamento prematuro dos FRPs. Por outro lado, outras técnicas de reforço têm sido propostas com o objetivo de adiar ou simplesmente eliminar esse fenómeno. Neste trabalho, são analisadas diferentes ligações coladas entre laminados de CFRP e outros materiais tais como, o betão armado, o aço e a madeira. Duas técnicas de reforço por colagem vulgarmente citadas na literatura internacional foram utilizadas: Externally Bonded Reinforcement (EBR) e Near Surface Mounted (NSM). Os resultados experimentais permitiram constatar que o desempenho local das ligações estudadas é distinto, tendo-se observado que as relações entre a tensão de aderência e o deslocamento relativo entre superfícies é: (i) na ligação CFRP/betão do tipo não linear e caracteriza-se por, após atingir-se uma tensão de aderência máxima, o descolamento ocorre quando a tensão de aderência tende para zero; (ii) na ligação CFRP/aço o desempenho é do tipo bi-linear, i.e. com um troço inicial retilíneo até atingir-se uma tensão de pico seguindo-se um troço linear descendente até tensão de aderência nula; e (iii) na ligação CFRP/madeira o desempenho é do tipo tri-linear, i.e. similar à ligação CFRP/aço mas com um troço constante a seguir ao troço linear descendente e que se esgota para um deslocamento relativo último.
Biscaia, H, Cardoso J, Chastre C.  2017.  A finite element based analysis of double strap bonded joints with CFRP and aluminium. 16th International Conference on Fracture and Damage Mechanics. , Florence, Italy Abstract

The bonding between two different materials or between same materials is a quite popular method. Unlike fastener joints, it avoids undesirable stress concentrations and doesn't demand an intrusive application to ensure the good performance of the joint. However, depending on the configuration of the adhesively bonded joint, its performance responds differently and the choice (if possible to make) on the best configuration, i.e. the configuration that originates the highest strength and/or stiffness, may be hard to make. Within this context, several configurationsof aluminium-to-aluminium bonded joints unstrengthened and strengthened with fiber reinforced polymers (FRP) were modelled using a commercial finite element code. The linearity and nonlinearity of the FRP composite and the aluminium were considered, respectively, and the adhesively bonded joints were subjected to a regular displacement that intended to simulate a tensioning load. Also, the nonlinearities of the interfaces were considered in the form of nonlinear cohesive adhesive laws. The fracture Modes I and II were defined trough a bond-slip relation with abi-linear shape and the Mohr-Coulomb failure criterion is used for the coupling of the cohesive adhesive laws of the interface when the debonding process of the bonded joint configuration implies the interaction between both fracture modes, i.e. the joint is under a mixed-mode (Mode I+II) situation. The results are presented and discussed and the configurations of the bonded joints are all compared through bond stress distributions and load-slip responses. The study herein presented is, therefore, a contribution to the analysis of the structural integrity of bonded joints between FRP composites and aluminium substrates, helping also on the choice of the most adequatebonded joint configuration and corresponding reinforcement to be used and applied in practice.
Faria, P, Chastre C.  2015.  Visão Integrada da Reabilitação, 18 de Junho 2015. Paredes 2015. Reabilitação e Inovação.. (Paulo B. Lourenço, Fernando Pinho, Vasconcelos, Graça, Válter Lúcio, Eds.).:1-20., Lisboa Abstractpaulina_faria_e_carlos_chastre_-_visao_integrada_da_reabilitacao.pdf

A reabilitação de um edifício tem muitas vezes de ser analisada e efetuada tendo em conta os edifícios vizinhos e a envolvente. No caso particular da reabilitação de um edifício, à partida devem considerar-se, de forma integrada, todos os requisitos que não são cumpridos face aos padrões atuais. Com base nessa análise, e tendo em conta muitas vezes condicionantes vários, que vão desde estéticos, técnicos, culturais a económicos, e que dependem em larga medida das tipologias construtivas, a intervenção tem de ser cuidadosamente concebida, preparada e executada. Apresentam-se sinteticamente as tipologias construtivas mais correntes, o contexto legislativo português da construção e específico da reabilitação. Efetua-se uma análise à legislação vigente, detalhando com maior detalhe o Regime Especial da Reabilitação Urbana, que possibilita dispensas de cumprimentos regulamentares mas apenas relativos a aspetos construtivos. Por esse motivo apresenta-se também uma síntese de aspetos relativos à segurança estrutural na reabilitação de edifícios com tipologias correntes. Pretende-se, através desta síntese, contribuir para uma visão mais integrada da reabilitação.
Chastre, C, Ludovico-Marques M.  2016.  Avaliação dos Portais da Igreja de São Leonardo na Atouguia da Baleia Utilizando Testes Não Destrutivos, 12-14 October 20. 10º Congresso de Mecânica Experimental (CNME 2016). :12., LNEC, Lisbon, Portugal Abstractcnme2016_paper_51_chastre.pdf

Neste artigo é apresentado um resumo das intervenções de conservação realizadas no século passado na Igreja de São Leonardo, bem como um resumo dos estudos realizados na última década. Em seguida mostra-se o padrão de degradação que ocorre nos portais de arenito da igreja e é analisada a evolução da alveolização que ocorreu nos portais de arenito ao longo dos últimos sessenta a setenta anos. No final, a inspeção visual dos portais de arenito é comparada com um levantamento realizado através de varrimento por laser tridimensional.

Martins, D, Souza STM, LUCIO VJG, Chastre C, Souza LAS.  2018.  Análise experimental de ligações pilar-pilar em torres treliçadas em concreto pré-moldado para suporte de geradores eólicos, 7 a 9 de novembr. Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018. :10., LNEC, Lisboa, Portugal Abstract

Com o crescente consumo de energia elétrica são cada vez mais os países que procuram fontes de energia renovável e limpa, entre elas a eólica. A quantidade de energia produzida é influenciada pela altura das torres, dimensões das pás e potência dos aerogeradores. Quanto maior for a elevação da turbina maiores são a velocidade e estabilidade dos ventos alcançados. A solução de torre treliçada em concreto armado pré-moldado idealizada por Lúcio e Chastre [2] permite a construção de torres altas e é competitiva em relação aos outros sistemas estruturais.As ligações têm uma importância fundamental no comportamento global das estruturas pré-moldadas. A viabilidade da ligação (fácil execução, baixo custo, comportamento/capacidade resistente) é preponderante na viabilização da construção destas torres.Até à data foram estudadas quatro ligações (S1, S2, S3 e S4), sendo neste artigo abordadas apenas as ligações do modelo S3 com junta de 3mm (barras salientes/bainhas corrugadas/selagem com grout) e do modelo S4 com junta de 50 mm (ligações aparafusadas produzidas comercialmente).Através dos resultados experimentais pode-se concluir que o mecanismo de rutura foi o mesmo nos dois modelos e que as soluções estudadas preenchem os requisitos para a sua utilização em estruturas pré-moldadas de concreto armado para suporte de aerogeradores.

Conference Proceedings

Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação pilar – fundação com armaduras salientes do pilar, em estruturas pré-fabricadas – Ensaios monotónicos e ensaios cíclicos. Betão Estrutural 2008. , Guimarães: UMinho Abstractreguengo2008luch_-_be2008.pdf

A ligação pilar-fundação tem um papel fundamental no comportamento das estruturas pré-fabricadas,
em particular, na presença de acções horizontais, como a acção dos sismos e do vento. Um dos sistemas de ligação pilar-fundação usados em estruturas pré-fabricadas consiste em deixar na extremidade inferior dos pilares armaduras salientes que são introduzidas em negativos executados nas fundações, sejam elas sapatas ou maciços de encabeçamento de estacas. Estes negativos são posteriormente injectados com “grout” para garantir a ligação. Foram estudados diferentes soluções de negativos para ligação das armaduras do pilar na fundação. Foram realizados ensaios monotónicos e cíclicos, para analisar não só o comportamento às acções estáticas mas também para a acção sísmica. No presente trabalho apresentam-se os resultados obtidos com a análise experimental efectuada. O estudo realizado permite apresentar recomendações para projecto e quais os tipos de ligações com melhor desempenho.
Gião, R, Lúcio V, Chastre C.  2012.  Seismic Strengthening of RC Beam-Column Connections. 15th World Conference on Earthquake Engineering. , Lisbon Abstract

n/a
Biscaia, H, Silva MG, Chastre C.  2009.  Bond GFRP-Concrete under environmental exposure. 15th International Conference on Composite Structures ICCS 15. , Porto: FEUP Abstractbiscaia2009sich_-_iccs15.pdf

Fiber reinforced polymers (FRP) are often used to strengthen RC structures.
Despite intense research, durability of reinforced concrete (RC) retrofitted with FRP remains insufficiently known. Long time behavior of the bond laminate-concrete, in flexural strengthening, under environmental action is not well known, conditioning Codes and engineers. An experimental program that subjected RC beams, externally reinforced with Glass FRP (GFRP) strips, to temperature and salt water cycles, for up to 10000h is reported.
At selected intermediate times, the RC beams were loaded to failure in bending. Rupture took place, normally, by tensile failure of concrete at a short distance from the interface with GFRP. The results showed that freeze-thaw cycles were the most severe of the environmental
conditions. The study also generated also non-linear bond-slip relationships from the experimental data. Numerical modeling has been undertaken, based on a commercial code.
The model is based on smeared cracking. Parameters needed for the characterization, namely cohesion and friction angle, were obtained from shear tests conceived for the effect.
Biscaia, H, Silva MG, Chastre C.  2008.  Caracterização Experimental e Modelação Numérica da Ligação GFRP/Betão. 7º Congresso de Mecânica Experimental. , Vila Real: UTAD Abstract
n/a
Faria, G, Lúcio V, Chastre C, Nunes A.  2010.  Estudo do comportamento à compressão de compósitos de madeira e cimento. Encontro Nacional Betão Estrutural 2010. , Lisboa: LNEC Abstract
n/a
Gião, R, Lúcio V, Chastre C, Bras A.  2012.  UFRG – Unidirectional fibre reinforced grout as strengthening material for reinforced concrete structures. BEFIB2012 – Fibre reinforced concrete. , Guimarães: UMinho Abstract

The present study is part of an extensive research project, where the main objective is to evaluate a strengthening solution for reinforced concrete structures using a small thickness jacketing in the compression side of the RC element with unidirectional fiber reinforced grout - UFRG.
For this purpose a high performance cementitious grout reinforced with continuous and unidirectional non woven fibermat has been developed. It was expected that the use of these type of fibers allowed an optimization of its percentage and orientation. It was expected that the use of these type of fibers allowed an optimization of its percentage and orientation. Besides, for continuous fibers (with an aspect ratio, defined as the length-to-diameter ratio, l/d=∞), the composite should attain higher tensile strength since the fiber embedment length is enough to prevent fiber pullout.
The experimental campaign included a set of preliminary tests that allowed the design of the fiber reinforced grout, sustained with rheological parameters [7] and mechanical characterization tests of the materials.
Finally, an experimental campaign was carried out in order to proceed to the mechanical characterization of the unidirectional fiber reinforced grout. Compressive tests were conducted in small thickness tubular specimens that enable the determination of the compressive strength and the static modulus of elasticity of the material. The tensile strength of the material was obtained using splitting tests of cubic specimens (according the standard DIN 1048-5). The experimental results are presented and analyzed.
Chastre, C, Silva MG.  2008.  Reinforced Concrete Columns Jacketed with FRP Composites and Subjected to Cyclic Horizontal Loads. International Conference CCC2008 - Challenges for Civil Construction. , Porto: FEUP Abstract
n/a
Silva, M. A. G., Biscaia HC, Chastre C.  2012.  Degradação da aderência entre compósitos de GFRP e betão devido a condições ambientais severas. Betão Estrutural 2012. , Porto: FEUP Abstractsilva2012bich_-_be2012_-_feup.pdf

A degradação da ligação entre compósitos de matriz polimérica reforçada por fibras (FRP) e o betão é uma das principais causas de possível rotura das vigas e lajes de betão armado reforçadas
externamente por compósitos de FRP. Desde há mais de 10 anos que se estuda, por isso, na UNL o
comportamento dessa ligação, integrado em programa mais alargado de estudo da durabilidade deste tipo de reforço, especialmente quando sujeito a condições ambientais severas que se simulam por processos artificialmente acelerados no laboratório. Em particular a degradação da aderência e o possível descolamento precoce do reforço têm sido modelados física e computacionalmente com principal incidência no uso de fibras de vidro (GFRP) e resina epoxídica. Nesta comunicação mostram-se resultados obtidos em termos de capacidade de carga, força transmitida ao reforço e tensões de aderência após envelhecimentos de pequenas vigas de betão armado (BA) por ciclos de nevoeiro salino, ciclos seco/molhado em solução salina, ciclos de temperatura entre +7,5ºC e +47,5ºC e gelo-degelo de -10ºC a +30ºC. Faz-se recomendação quanto à extensão máxima para diferentes envelhecimentos. Apresenta-se comparação entre resultados de modelação numérica e experimental.
Ludovico-Marques, M, Chastre C, Vasconcelos G.  2010.  Modelação do comportamento mecânico em compressão de rochas granulares. 8º Congresso de Mecânica Experimental. , Guimarâes: UMinho Abstract
n/a
Lucas, D., Biscaia HC, Silva MAG, Chastre C.  2012.  Factores que influenciam o desempenho da ligação GFRP/betão. Betão Estrutural 2012. , Porto: FEUP Abstractlucas2012bisich_-_be2012.pdf

Os compósitos de FRP podem descolar prematuramente da superfíce de betão, isto é, antes de esgotada a sua resistência elástica. Esta situação é mais provável se não forem tidos em conta factores como o tipo de preparação da superfície, a exposição a acção ambiental severa, e a resistência do próprio betão. Com o objectivo de analisar a influência de parte destes factores no desempenho da ligação compósito de fibra de vidro (GFRP) e betão, empreendeu-se uma campanha experimental baseada em ensaios de corte duplo. Os resultados permitiram determinar e comparar as forças máximas transmitidas ao GFRP e tensões de aderência máxima para diferentes tratamentos de superfície e condições de envelhecimento. Foram também determinadas aproximações para curvas de tensão de aderência vs. deslizamento (bond-slip). Os resultados obtidos são contrastados com resultados obtidos por modelação numérica.
Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação Pilar - Fundação com Armaduras Salientes do Pilar, em Estruturas Pré-Fabricadas. 2º Congresso Nacional de Pré-Fabricação em Betão. , Lisboa: ANIPB Abstractreguengo2008luch_-_2_cnp_-_lnec.pdf

A ligação pilar-fundação tem um papel fundamental no comportamento das estruturas pré-fabricadas, em particular, na presença de acções horizontais, como a acção dos sismos e do vento, que introduzem esforços elevados na base dos pilares. Um dos sistemas de ligação pilar-fundação usados em estruturas pré-fabricadas consiste em deixar na extremidade inferior dos pilares armaduras salientes que são introduzidas em negativos executados nas fundações. Estes negativos são posteriormente injectados com grout para garantir a ligação. No presente trabalho foram estudadas diferentes soluções de negativos para ligação das armaduras do pilar à fundação, tendo sido realizados ensaios monotónicos para analisar o seu comportamento. Nesta comunicação apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos da análise experimental efectuada.
Almeida, G, Biscaia H, Chastre C, Fonseca J, Melício F.  2010.  Displacement Estimation of a RC beam test based on TSS algorithm. CISTI'2010 - 5ª Conferencia Ibérica de Sistemas y Tecnologías de Información. , Santiago de Compostela Abstract

The traditional methodology used in civil engineering measurements requires a lot of equipment and a very complex procedure especially if the number of target points increase. Since the beginning of the current century, several studies have been conducted in the area of photogrametry using digital image
correlation associated with block motion algorithms to estimate displacements in reinforced concrete (RC) beams during a load test. Using image processing techniques it is possible to measure the whole area of interest and not only a few points of the tests materials. In this paper, block-matching algorithms are used in order to compare the results from photogrametry techniques and the data obtained with linear voltage displacement transducer (LVDT) sensors during the load tests of RC beams, which are very common to find in civil engineering laboratories.
Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação Pilar - Fundação em Estruturas Pré-Fabricadas. Estudo experimental. Seminário SILE’08. , Lisboa: Fundação FCTUNL Abstract
n/a
Carvalho, T, Chastre C, Biscaia H, Paula R.  2010.  Flexural Behaviour of RC T-Beams Strengthened with Different FRP Materials. The Third International fib Congress and Exhibition "Think Globally, Build Locally", . , Washington DC: fib Abstract

The strengthening of reinforced concrete structures with FRP materials has received a
considerable increment in recent years due to the high strength-weight and stiffness-weight
ratios of FRP compared to other materials.
An experimental programme was conducted in order to analyse the behaviour of different
structural solutions to strengthen reinforced concrete beams with FRP composites (EBR
GFRP, EBR CFRP, NSRM-CFRP) and is described. The RC T beams had a 3m span by 0.3m
height and were tested until rupture in a 4-point bending test system.
The NSMR technique has proved to be the most effective of the three alternatives tested, as it
obtained high strength, combined with high ductility. Nevertheless, all the systems show
great strength increment in relation to the non retrofitted T-beams, proving to be effective
approaches to the flexural strengthening of RC beams.

Journal Article

Biscaia, HC, Silva MAG, Chastre C.  2015.  Factors influencing the performance of externally bonded reinforcement systems of GFRP-to-concrete interfaces, 2014/06/29. Materials and Structures. 48(9):2961-2981.: Springer Netherlands AbstractWebsite

Fibre reinforced polymer (FRP) composites may prematurely debond from the surface of concrete, i.e. before its elastic resistance is exhausted. This is a very common situation and can be aggravated if additional factors are not taken into account. These factors include the type of surface preparation, the exposure to aggressive environmental action, the tensile concrete strength or fatigue and creep loading to which the structural element may be subject. An experimental programme based on double shear tests was undertaken to analyse the influence of some of these factors on the performance of the interface between composite glass fibres (GFRP) and concrete. The results allowed the determination and comparison of maximum loads transmitted to the GFRP plates and maximum bond stresses obtained considering various surface treatments and aging conditions. Bond–slip curves were also determined. The experimental results are compared with those obtained from a numerical analysis.
Biscaia, H, Chastre C, Borba I, Silva C, Cruz D.  2016.  Experimental evaluation of bonding between CFRP laminates and different structural materials. Journal of Composites for Construction. 20:04015070., Number 3 AbstractWebsite

This study presents an analysis of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP)-to-parent material interfaces based on 40 single-lap shear tests intended to highlight the strength of the interfaces under fracture mode II. Three different substrates are analyzed: timber;concrete and steel, using the same CFRP laminates and adhesive agent. The Externally Bonded Reinforcement (EBR) technique was used throughout the study. The results show that the CFRP-to-timber interfaces had the highest strength but also showed that these interfaces need a longer bonded length in order to reach maximum strength, i.e., CFRP-to-timber interfaces had the longest effective bond length. The local non-linear bond-slip curve of CFRP-to-concrete can be approximated to exponential curves, whereas the CFRP-to-timber or steel interfaces showed tri-linear and bi-linear bond-slip relations, respectively. Also, the CFRP-to-timber interfaces revealed the highest fracture energy.
Yang, Y, Silva MAG, Biscaia H, Chastre C.  2018.  CFRP-to-steel bonded joints subjected to cyclic loading: An experimental study, 1 August 2018. Composites Part B: Engineering. 146:28–41. AbstractWebsite

Pseudo-cyclic and cyclic loading were applied to CFRP-to-steel bonded joints built with two different CFRP laminates. In this paper, the strength capacity and bond-slip curves are presented and compared. The modes of failure are also described and associated with the types of material used, and the observed performances are correlated. The analysis of the results showed a threshold value for loading and amplitude level, below which the cyclic loading caused no detectable damage. For cycles above that limit, the region of the joints around the loaded end presented degradation reflected on the bond-slip stiffness and on the increase of residual deformation. It was found that the normalized dissipated energies either obtained from the bond-slip relationship or from the load-slip response had the same trend. The experimental data allowed also to establish a relationship between the damage developed within the interface and the normalized slip. A preliminary estimate of fatigue limit based on those data is suggested.
Chastre, C, Biscaia H, Franco N.  2017.  Reforço de Vigas de Betão Armado com Armaduras Pós‑Instaladas de Aço Inox ou de Compósitos de FRP. Mecânica Experimental. 28:39-46. AbstractWebsite

Neste artigo apresentam-se e analisam-se um conjunto de ensaios realizados em vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço ou de FRP, incluindo os referentes a uma nova técnica (CREatE) desenvolvida na FCT NOVA. Os resultados experimentais permitiram concluir que a técnica CREatE possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais.
Faria, G, Chastre C, Lúcio V, Nunes Â.  2013.  Compression behaviour of short columns made from cement-bonded particle board, 3//. Construction and Building Materials. 40:60-69. AbstractWebsite

Cement bonded particle board (CBPB) is a composite material produced in plates consisting mainly of wood and cement, and may contain additives. This material is currently used in cladding, raised floors, dropped ceilings, prefabricated houses, office containers and various supplies to the building industry such as kitchens, bathrooms and furniture. It is composed of a type of wood Pinus pinaster and/or Pinus pinea, Portland cement type II, sodium silicate and aluminium sulphate. CBPB has been the subject of several studies with the purpose of enabling the use of other types of wood or even vegetable biomass, as the chemical compounds from wood (extractives and sugars) tend to inhibit of cement hydration. A study on the behaviour of short CBPB elements under compression was carried out in the Department of Civil Engineering of Universidade NOVA de Lisboa with the aim of enabling its use in structural elements. The study was supported by VIROC, the company which produces CBPB in Portugal. This paper presents and analyses the most significant results of a campaign of axial compression tests performed on 111 specimens of different heights and cross sections. The behaviour of CBPB specimens of varying slenderness was subjected to a more detailed analysis.
Biscaia, HC, Chastre C, Silva MAG.  2013.  Nonlinear numerical analysis of the debonding failure process of FRP-to-concrete interfaces. Composites Part B: Engineering. 50:210-223. AbstractWebsite

The paper analyses numerical solutions for the process leading to debonding failure of fiber reinforced polymers (FRP)-to-concrete interfaces in shear tests with the FRP plate subjected to a tensile load at one end. Any realistic local nonlinear bond-slip law can be used in the numerical analysis proposed in the present study. However, only a Popovics’ type expression is employed in the numerical process due to its use in different studies found in the literature. Effective bond length (Leff) is discussed and an expression depending on the Popovics’ constant (nP) is proposed to calculate it. Assuming a fracture in pure Mode II, the debonding process is analyzed in detail and distributions of bond stresses and strains in the FRP plate along the interface are presented. The load-displacement behaviour is also presented and the influence of the local bond-slip law on the debonding process is discussed.