Carlos Chastre

Consolidation works on sandstone monuments: A new approach, Ludovico-Marques, Marco, and Chastre Carlos , Handbook of Materials Failure Analysis: With Case Studies from the Construction Industries, p.235-254, (2018) Abstract

Abstract Sandstones are widely used in the building elements of the world’s stone monuments. Alveolization due to salt crystallization-dissolution is the most important degradation pattern found on the Middle Ages’ sandstone façades of St. Leonardo’s Church in Portugal. An outstanding case of widespread distribution of deep and large alveolization patterns found mainly on portals and vaults of its sandstone façades appeared as a result of the past and present proximity of the seashore. On stonewall façades, a new approach of consolidating products’ treatments using the total head was followed in order to allow full absorption of stone. Physical and mechanical tests were carried out on selected representative specimens of varieties of sandstones on the monument. Treatments with ethyl silicates were assessed by means of its effectiveness, harmfulness, and durability. The comparison of results between the application of this new procedure on this stone monument and the traditional intervention treatments highlighted the potential viability of the former to overcome difficult conditions of absorption of consolidating products.

Preface, Chastre, Carlos , 2nd International Conference on Building Materials and Materials Engineering - ICBMM 2018, Volume 278, Lisbon, Portugal, (2019) Abstract

The 2nd International Conference on Building Materials and Materials Engineering (ICBMM 2018) was held at the University of Lisbon, Portugal, from 26 to 28 September, 2018. The objective of the Lisbon conference was to provide a platform for researchers, engineers, academics, as well as industrial professionals from all over the world, to present their research results and development activities in Building Materials and Materials Engineering.ICBMM 2018 was an opportunity for researchers, engineers and academics to further develop Building Materials and Materials Engineering. Attendees benefitted a lot from expert practitioners and researchers who presented the latest trends in theoretical and practical domains of Building Materials and Materials Engineering. Distinguished professors also delivered their keynote speeches on the latest developments in their respective fields. Among the keynote and plenary speakers were Prof. Carlos Chastre from NOVA University of Lisbon, Portugal; Prof. Paulo Mendonça from University of Minho, Portugal; Dr. Mascarenhas Mateus from University of Lisbon, Portugal; Prof. Rudolf Hela from Brno University of Technology, Czech Republic.The current set of conference proceedings present a selection of papers submitted by researchers from a variety of universities, research institutes and industries. All papers were peer-reviewed by conference committee members and a panel of international reviewers who selected the papers to be published based on their quality and relevance to the topic of the conference. This volume presents recent advances in the field of Materials Science and Engineering, Materials Properties, Measuring Methods and Applications, Materials Manufacturing and Processing, Civil and Structural Engineering, Architecture and Urban Planning.We would like to thank all the authors who have contributed to this volume and also the organizing committee, reviewers, speakers, co-chair persons, sponsors and all the conference participantsfor their strong support to ICBMM 2018, making this conference such a great success. We look forward to meeting you in ICBMM 2019!

Reliability analysis: the next step towards recycled aggregates concrete affirmation, Pacheco, João, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís , Construction projects: improvement strategies, quality management and potential challenges, p.1-54, (2017) Abstract

TThis chapter concerns the need to evaluate the reliability of structural elements produced with recycled aggregates concrete (RAC) in order to address some designers’ scepticism towards the use of this eco-friendly material. The current knowledge on RAC’s behaviour demonstrates its viability for structural purposes. However, of the investigations performed so far very few are related to a fundamental aspect towards RAC world-wide application as a structural material: structural codes have a probabilistic basis.After briefly presenting the state-of-the-art knowledge on the material properties and structural behaviour of RAC, the limitations of the current knowledge are debated. Afterwards, an introduction to structural codification is presented, as well as the fundamentals of reliability analysis. Examples of code verifications are contextualized with their underlying assumptions and the information necessary for code calibration is discussed. The role of reliability in the calibration of structural codes is shown, common techniques for reliability calculations are briefly explained, and relevant references in the area are cited for the readers’ perusal.Having established how structural codes are calibrated, the state-of-the-art on the probabilistic and statistical knowledge of RAC properties is reviewed. The implications of the very reduced number of studies on this area are discussed and the need to conduct further studies is emphasized.Afterwards, investigations that used reliability analysis to calibrate partial safety factors applicable to RAC are reviewed. The methodology of each investigation is presented, the experimental tests that led to the definition of the probabilistic information of the RAC’s parameters are described and the need to have a wide range of data coming from different RAC compositions and aggregate sources is debated.This chapter finishes by contextualizing the current knowledge on RAC properties with the necessary information for code calibration procedures. The relevance of a code proposal towards RAC affirmation as a structural material is highlighted, as well as the requirements of such code. Suggestions for future studies are made.

Nondestructive testing methodology to assess the conservation of historic stone buildings and monuments, Chastre, Carlos, and Ludovico-Marques Marco , Handbook of Materials Failure Analysis: With Case Studies from the Construction Industries, p.255-294, (2018) Abstract

Earthquakes, soil settlements, traffic vibrations, and air pollution are some of the actions that can affect historic old buildings. Besides these, the lack of continuous maintenance puts a large part of this heritage in risk due to structural problems that reduce their own safety and that of their users. The preservation and risk mitigation of built cultural heritage require the use of reliable tools in order to assess its state of conservation and to identify and prevent potential vulnerabilities. Having this in mind, it is not possible to carry out destructive tests in most historic old buildings, so it is preferable to opt for nondestructive tests (NDT) or alternative methodologies that allow the physical and mechanical characterization of materials and structure. In this chapter, a general view of NDT methods used in historic buildings to obtain the geometrical information, the damage mapping, the mechanical and physical characterization, and the petrographic analysis of stones is presented. An alternative methodology to physically and mechanically characterize the stone of historic buildings using NDT tests is also proposed. The chapter ends with a case study carried out in the St. Leonard’s Church, a Portuguese monument built in Atouguia da Baleia village in the 13th century, where the alternative methodology here presented was applied. The final results of this study show that the methodology proposed allows the obtention of stress-strain curves in a completely nondestructive way, based on the water absorption coefficient at low pressure.

Prólogo, Chastre, Carlos , Cáceres-Florencia, patrimonio vivo: Ensayos técnico-arquitectónicos, Volume 3, Cáceres, p.11-15, (2017) Abstract

Este livro apresenta diferentes perspetivas sobre o património arquitetónico em Espanha e Itália, debruçando-se sobre temas que estão na ordem do dia, como a reabilitação do património arquitetónico ou as acessibilidades ao mesmo, sejam elas na forma física ou digital, sendo os autores profundos conhecedores desta área. Nas intervenções a realizar no património edificado é fundamental ter um conhecimento aprofundado do projeto, da história e do processo construtivo da obra, bem como do seu comportamento estrutural. De acordo com o ICOMOS estas intervenções devem ser realizadas utilizando as técnicas mais adequadas, baseadas num diagnóstico apropriado e na compreensão dos materiais existentes. De igual forma, os estudos no edificado monumental devem ser realizados com o menor grau de intrusão e o máximo respeito pela sua integridade física, seguindo os princípios de salvaguarda do património arquitetónico definidos na carta internacional de Atenas.O livro divide‐se em duas grandes áreas: numa, abordam‐se os assuntos que se enquadram essencialmente no âmbito da conservação e reabilitação do património arquitetónico e na outra são apresentados os temas mais dedicados à acessibilidade do público ao património arquitetónico e à sua divulgação online. Os trabalhos apresentados no âmbito da conservação e reabilitação do património arquitetónico seguem na essência as recomendações do ICOMOS em relação à necessidade de compreensão da construção existente, ao desenvolvimento de novas técnicas e dos materiais mais adequados aos trabalhos de conservação e reabilitação, assim como na realização de testes em modelos experimentais à escala, tendo por objetivo avaliar o comportamento da estrutura antes e após a reabilitação. O património arquitetónico construído constitui uma parte importante da história da civilização humana e é um fator determinante da nossa identidade coletiva que importa preservar para as gerações futuras. Com a sua intervenção na conservação, reabilitação, valorização e divulgação do património construído, os autores deste livro estão a cumprir um importante papel na nossa sociedade, preservando um legado que nos foi deixado pelos nossos antepassados.

2nd International Conference on Building Materials and Materials Engineering - ICBMM 2018, Chastre, Carlos, and Mendonça Paulo , September 26-28,, Volume 278, Lisbon, Portugal, p.168, (2019) Abstract

n/a

Cáceres-Florencia, patrimonio vivo: Ensayos técnico-arquitectónicos, Salcedo Hernández, José Carlos, Fortea Luna Manuel, Lauria Antonio, Rovero Luisa, Tonietti Ugo, Chastre Carlos, González Jiménez Luis, Matas Casco Miguel, and Saumell Lladó Juan , Suplementos de Investigación en Construcciones Arquitectónicas , Volume 3, Cáceres, p.156, (2017) Abstract
n/a
2017 International Conference on Building Materials and Materials Engineering - ICBMM 2017, Chastre, Carlos, and Mendonça Paulo , September 21-23,, Volume 264, Lyon, France, p.159, (2017) Abstract
n/a
Metodologia para a caraterização física e mecânica de edifícios históricos de pedra utilizando ensaios não destrutivos, Chastre, Carlos, and Ludovico-Marques Marco , TEST&E 2019 - 2º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 19-20 February 2, ISEP, Porto, Portugal, p.12, (2019) Abstract

Os edifícios históricos como os palácios, castelos, igrejas e templos, são exemplos do património construído e constituem uma parte importante do nosso património cultural. Estas construções históricas incluem normalmente paredes de alvenaria maciça e pedra natural. A salvaguarda do património construído em pedra é de importância inquestionável, pelo que devem ser desenvolvidas e estudadas técnicas de intervenção adequadas em materiais e estruturas. Neste artigo, é apresentada uma metodologia de ensaios não destrutivos para avaliar a conservação de edifícios históricos de pedra e, com base nesta metodologia, é mostrado um caso de estudo na Igreja de São Leonardo, monumento português construído na Atouguia da Baleia no século XIII.

Ligações coladas entre barras de aço inox exteriormente coladas a elementos de betão: Análise teórica vs. experimental, Biscaia, Hugo, Franco Noel, and Chastre Carlos , TEST&E 2019 - 2º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 19-20 February 2, ISEP, Porto, Portugal, p.11, (2019) Abstract

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.

Avaliação dos resultados de resistência à compressão de betão pronto produzido em centrais portuguesas, Pacheco, João, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís , Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018, 7 a 9 de novembr, LNEC, Lisboa, Portugal, p.10, (2018) Abstract

Este artigo avalia se, para especificações de betão correntes, a resistência à compressão de betão pronto é significativamente dependente da central que o produziu, bem como se a variabilidade entre amassaduras de uma determinada composição é dependente da classe de resistência especificada. É apresentado um parâmetro probabilístico que converte a resistência à compressão característica especificada para a resistência à compressão expectável em provetes de betão cúbicos em condições padronizadas.É feita uma análise estatística e probabilística dos resultados de ensaios de resistência à compressão aos 28 dias de betão pronto produzido em três centrais de betão portuguesas durante o ano de 2017. Após a avaliação da representatividade da base de dados analisada, é feito um estudo comparativo dos parâmetros estatísticos dos dados de produção das diferentes centrais e é avaliada a influência da classe de resistência à compressão do betão nestes parâmetros. Define-se e analisa-se um parâmetro probabilístico que converte a resistência à compressão especificada para a resistência potencial de betão, para cubos de 150 mm. Este parâmetro contribui para uma futura proposta de um modelo probabilístico, a ser utilizado em análises de fiabilidade, que converte a resistência à compressão especificada para a resistência à compressão de elementos de betão em obra.Quer a análise estatística dos ensaios de resistência à compressão, quer o parâmetro de conversão são comparados com os resultados de investigações internacionais na área, aferindo-se se a qualidade da produção de betão pronto nacional é semelhante à de outras regiões.

Análise experimental de ligações pilar-pilar em torres treliçadas em concreto pré-moldado para suporte de geradores eólicos, Martins, David, Souza Sueli T. M., LUCIO Válter J. G., Chastre Carlos, and Souza Luiz A. S. , Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018, 7 a 9 de novembr, LNEC, Lisboa, Portugal, p.10, (2018) 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.

Degradation of EB-GFRP systems due to artificial aging conditions, Biscaia, Hugo, and Chastre Carlos , XVI Portuguese Conference on Fracture (PCF2018), 23-24th April 20, Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal, (2018) Abstract

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.

Ensaios não destrutivos para a inspeção e avaliaçao de edifícios históricos de alvenaria de pedra, Chastre, Carlos, Ludovico-Marques Marco, and Biscaia Hugo , TEST&E 2019 - 2º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 19-20 February 2, ISEP, Porto, Portugal, p.12, (2019) Abstract

Ao longo da sua vida útil os edifícios históricos estão sujeitos a alterações de uso, a agentes ambientais e a diferentes ações como assentamentos do solo, incêndios, inundações ou sismos, para os quais podem não estar preparados. Além disso, a falta de manutenção contínua ajuda a colocar grande parte desse património em risco devido a problemas estruturais que reduzem sua própria segurança e a dos seus utilizadores. A preservação e mitigação de riscos do património cultural construído requer o uso de ferramentas confiáveis, a fim de avaliar o seu estado de conservação e identificar e prevenir potenciais vulnerabilidades. Os testes destrutivos tradicionais não são possíveis de realizar na maioria dos edifícios históricos, por isso é necessário selecionar testes não destrutivos (NDT) que permitam a caracterização física e mecânica dos materiais e do comportamento da estrutura. Neste artigo apresenta-se uma visão geral de diferentes equipamentos e testes NDT que permitem o levantamento geométrico e o mapeamento dos danos do edifício, a análise petrográfica da pedra de alvenaria, a caracterização das propriedades físicas e mecânicas dos materiais e o comportamento estrutural do edifício.

Aging of some GFRP-concrete joints under external pressure, Silva, M. A. G., Biscaia H. C., and Chastre C. , AIS2017 - 6th Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, July 19-21 , Singapore, (2017) Abstract

Compressive stresses created by lateral external pressure on laminates are an important factor on success of the use of mechanical anchorage of externally bonded reinforcement (EBR). A program of double shear tests with imposed normal stresses on GFRP plates bonded to a concrete surface and a bond-slip model are described. Results generated numerically are summarized and used as reference values against those obtained after accelerated aging by freeze-thaw cycles, and temperature cycles of the same amplitude but range closer to the glass vitreous temperature. Numerical modelling showed that the bonded length is fully stressed prior to failure. Increasing lateral pressure led to a larger maximum bond stress and strength at the interface. Cohesion, fracture energy and internal friction angle changes are calculated and used to analyze the effects of the aforementioned cycles on the expected behaviour of the GFRP-concrete joints, namely at the interface.

Model uncertainty of recycled aggregate concrete beams subjected to bending, Pacheco, J., de Brito J., Chastre C., and Evangelista L. , HISER International Conference on Advances in Recycling and Management of Construction and Demolition Waste, 21-22-23 June 20, Delft, The Netherlands, (2017) Abstract

This paper investigates whether the model uncertainty of reinforced recycled aggregate concrete (RAC) beams subjected to bending differs from that of reinforced natural aggregate concrete (NAC) beams. An introductory remark concerning the importance of the codification of RAC structural design is made and notions concerning model uncertainties and their role on structural codification are given. Afterwards, the criteria used in the construction of a database of RAC and NAC beams are referred before presenting the key findings of an analysis on the model uncertainty of the cracking, yielding and ultimate moments of beams subjected to four-point bending tests. The analytical moments were calculated following Eurocode 2 provisions. Probabilistic models for model uncertainties are proposed. Negligible differences in the model uncertainty of NAC and RAC beams are reported.

A finite element based analysis of double strap bonded joints with CFRP and aluminium, Biscaia, Hugo, Cardoso João, and Chastre Carlos , 16th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, Florence, Italy, (2017) 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.

Analyses on the bond transfer between FRP composites and other structural materials, Biscaia, H. C., Chastre C., Cardoso J., and Franco N. , 9th International Conference on Fibre Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil engineering, CICE2018, July 17-19, Paris, France, p.8, (2018) Abstract
n/a
Reliability of the bond strength of recycled coarse aggregate concrete, Pacheco, João, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís , Proceedings of the fib Symposium 2019: Concrete - Innovations in Materials, Design and Structures, May, 27-29, 2019, Kraków, Poland, p.913-920, (2019) Abstract

An analysis on the effect of the incorporation of coarse recycled concrete aggregates on the bond strength between concrete and embedded steel reinforcement is presented. The model’s uncertainty of the Level I provision of the anchorage length of fib Bulletin 72 on ribbed steel/recycled aggregate concrete bond is quantified. Afterwards, reliability analyses on the bond strength are made and a partial safety factor for the anchorage length of recycled concrete elements is proposed. The model’s uncertainty is evaluated through data from pullout tests, the only type of bond test that has been so far performed extensively on recycled aggregate concrete specimens. The limitations of this test in reproducing the bond of actual structural elements is discussed, and the model’s uncertainty is converted to that of lap splice tests. The bond strength of recycled aggregate concrete design was found to be less reliable than that of natural aggregate concrete, especially in the absence of confining reinforcement. For concrete with full recycled aggregate incorporation, a 25% increase in the anchorage length is proposed. Additional testing on the bond strength of lapped splices or beam-end specimens is recommended.

Assessment of the influence of gravity load in RC beams’ critical zones subjected to cyclic loading, Gião, Rita, Lúcio Valter, and Chastre Carlos , Proceedings of the fib Symposium 2019: Concrete - Innovations in Materials, Design and Structures, May, 27-29, 2019, Kraków, Poland, p.497-504, (2019) Abstract

The aim of the present paper is to evaluate the gravity loads effect in the behaviour of reinforced concrete beams critical zones subjected to cyclic loads. A numerical study to assess the influence of gravity load on RC beam critical zones subjected to cyclic loading is presented, assuming the level of gravity load as a variable parameter. For this purpose, the non-linear model was previously validated with an experimental campaign carried out on RC beam connection subject to cyclic loading with and without gravity loads. The consideration of the gravity load effects led to an accumulation of negative (hogging) deformation and the formation of an unidirectional plastic hinge. In order to validate this behaviour in an overall structural response, a non-linear numerical analysis of a RC frame system under cyclic loads, subject to different levels of gravity load, is also presented. The numerical results are analysed in terms of global hysterical response, accumulated energy dissipation and equivalent viscous damping ratio. In this numerical study was observed that the hysteretic response depends on the load path. In the presence of higher gravity loads levels, the structure hysteretic behaviour exhibits higher damage levels and the failure mechanism is prone to the formation of four plastic hinges. This phenomenon is analysed and discuss in the present paper. © Federation Internationale du Beton (fib) - International Federation for Structural Concrete, 2019.