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)
AbstractCompressive 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.
Análise do desempenho à flexão de vigas de betão armado reforçadas com armaduras de aço inoxidável,
Franco, N., Chastre C., and Biscaia H. C.
, JPEE2014 – 5ª Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Encontro Nacional Betão Estrutural 2014., LNEC, Lisboa., (2014)
AbstractApresentam-se neste artigo os resultados dos ensaios realizados à escala real de um conjunto de vigas de betão armado com secção em T, levados a cabo para avaliar o desempenho das armaduras de aço inoxidável no reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras pós-instaladas aplicadas com as técnicas de reforço EBR (Externally Bonded Reinforcement), NSM (Near Surface Mounted) e EBR com ancoragens metálicas nas extremidades. Os ensaios realizados demonstraram que as técnicas de reforço utilizadas permitem aumentar a rigidez à flexão em regime elástico. Porém, a viga reforçada através da técnica EBR teve uma rotura prematura antes de atingir o valor da carga de cedência da viga não reforçada. Já as vigas reforçadas com as técnicas NSM e EBR com ancoragens mecânicas superaram o valor da carga de cedência da viga de referência, e as ancoragens mecânicas proporcionaram bastante ductilidade à viga reforçada com esta técnica.
Análise do desempenho da técnica CREatE para reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável,
Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo
, Encontro Nacional Betão Estrutural 2016, 2-4 November 201, FCTUC, Coimbra, Portugal, p.10, (2016)
AbstractNeste artigo apresentam-se as principais características da técnica de reforço Continuous Reinforcement Embedded at Ends (CREatE), os procedimentos de aplicação e as vantagens e limitações da sua utilização. Apresentam-se também os resultados dos ensaios realizados para avaliar o desempenho desta técnica no reforço à flexão de vigas de betão armado com secção transversal em T, reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço inoxidável, coladas pelo exterior ou inseridas na zona de recobrimento. As vigas reforçadas com a técnica CREatE e ensaiadas à flexão em quatro prontos apresentaram elevados acréscimos de resistência e ductilidade quando comparadas com as vigas reforçadas com as técnicas tradicionais - Externally-Bonded Reinforcement (EBR) e Near Surface Mounted (NSM). As vigas reforçadas com a técnica CREatE foram sujeitas a carregamentos monotónicos ou cíclicos, tendo-se constatado que as roturas prematuras que estão associadas às técnicas tradicionais anteriormente referidas nunca foram observadas nas vigas reforças com esta técnica. Desenvolveu-se um modelo numérico simples, e com boa precisão, para modelar o desempenho das vigas de betão armado, sendo os resultados apresentados e discutidos.
Análise experimental de vigas de betão armado reforçadas à flexão com compósitos de FRP,
Chastre, Carlos, Biscaia Hugo, Monteiro António, and Franco Noel
, TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016)
AbstractO reforço das estruturas de betão armado com compósitos de FRP tem tido um incremento considerável nos últimos anos devido às características de durabilidade e das elevadas relações resistência-peso e rigidez-peso dos compósitos de FRP comparativamente com outros materiais de reforço. A fim de analisar o comportamento de diferentes soluções de reforço estrutural de vigas de betão armado (BA) com compósitos de FRP foi realizado um programa experimental que incluiu o ensaio de vigas de BA reforçadas com as seguintes técnicas de reforço: EBR (Externally-Bonded Reinforcement), NSM (Near Surface Mounted) e pela técnica CREatE (continuous reinforcement embedded at ends). As vigas de BA ensaiadas tinham seção em T, com um vão de 3,0 m e uma altura de 0,3 m e foram solicitadas em flexão em 4 pontos e testadas até a rotura. A técnica CREatE provou ser a mais eficaz das três alternativas testadas mobilizando a totalidade do CFRP e apresentando a maior capacidade resistente e a ductilidade mais elevada.
Análise experimental do comportamento à flexão de vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço inoxidável,
Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo
, TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016)
AbstractA 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.
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)
Abstractn/a
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)
AbstractEste 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.
Avaliação experimental de diferentes ligações coladas,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Cruz David, Franco Noel, and Nunes Ricardo
, TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016)
AbstractA 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.
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)
AbstractThe 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)
AbstractAo 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.
Experimental Analysis of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Innovative Techniques,
Chastre, Carlos, Biscaia Hugo, Franco Noel, and Monteiro António
, 41th IAHS Word Congress of Housing. Sustainability and Innovation for the Future, 13-16 September , Albufeira, Portugal, p.10, (2016)
AbstractThe strengthening of reinforced concrete structures with FRP materials has received a considerable increment in recent years due to their durability characteristics, high strength-weight and stiffness-weight ratios of FRP compared to other materials.An experimental program was conducted in order to analyse the behaviour of different structural solutions to strengthen reinforced concrete beams with carbon FRP composites: EBR (Externally-Bonded Reinforcement), NSM (Near Surface Mounted) reinforcement and an innovative technique externally-bonded using continuous reinforcement embedded at ends (CREatE). The RC beams had a 3m span by 0.3m height and were tested until rupture in a 4-point bending test system.The CREatE technique has proved to be the most effective of the three alternatives tested, with the full utilisation of the CFRP and the highest strength, combined with the highest ductility.
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)
AbstractThe 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.
Influência da Variabilidade de Agregados Reciclados de Betão na Fiabilidade de Estruturas de Betão,
Pacheco, João Nuno, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís
, 3º Congresso Luso-Brasileiro Materiais de Construção Sustentáveis, 14-16 de feverei, Coimbra, Portugal, (2018)
AbstractA 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.
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)
AbstractOs 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.
Ligações em superfícies curvas entre compósitos de FRP e betão sujeitas a temperaturas elevadas,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Silva Manuel, and Franco Noel
, Encontro Nacional Betão Estrutural 2016, 2-4 November 201, FCTUC, Coimbra, Portugal, p.13, (2016)
AbstractO 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.
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)
AbstractThis 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.
Modelação de vigas de betão armado reforçadas à flexão com materiais compósitos de matriz polimérica,
Biscaia, H. C., Chastre C., and Franco N.
, JPEE2014 – 5ª Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Encontro Nacional Betão Estrutural 2014., LNEC, Lisboa., (2014)
AbstractNas 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.
Modelo analítico não linear para analisar as ligações CFRP/betão,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Franco Noel, and Cardoso João
, Encontro Nacional Betão Estrutural 2016, 2-4 November 201, FCTUC, Coimbra, Portugal, p.9, (2016)
AbstractDesde 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.
A New Bonding Technique for the Rehabilitation of Old Timber Floors with CFRP Composites,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Cruz David, and Franco Noel
, 41th IAHS Word Congress of Housing. Sustainability and Innovation for the Future, 13-16 September , Albufeira, Portugal, p.10, (2016)
AbstractDespite the number of applications with Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) have been grown in civil constructions, the studies available in the literature dedicated to the strengthening of old timber beams are very rare. This paper analyses the bending behaviour of old suspended timber floors flexurally-strengthened with CFRP laminates. A new bonding technique developed by the authors is presented which mainly consists on the embedding of both CFRP ends into the core of the timber beams. Differences between the traditional strengthening, i.e. Externally Bonded Reinforcement (EBR), and the new bonding technique are reported. A timber pavement without any CFRP laminate bonded to its soffit was also considered and the results were used as reference values for comparison with the strengthened specimens. The results revealed that the CFRP laminate used for the flexurally-strengthened of the specimen according to the EBR technique reached only 27.2% of the rupture strain of the CFRP laminate whereas the new bonding technique was capable to prevent the premature debonding of the CFRP from the timber substrate and the rupture of the CFRP laminate was observed. Furthermore, the strain distributions in the CFRP laminates and the bond stresses within the CFRP-to-timber interfaces were affected when the new technique was used. For the sake of better understanding the rupture modes observed, a numerical approach was developed which allowed us to conclude that, until the collapse of the beams, the timber never reached its yielding point and the collapse were mainly due to the poor quality of the timber (e.g. quantity of knot, cracks and irregular geometries) and the low shear capacity of the beams.
Novo sistema de reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável aplicadas pelo exterior,
Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo
, II Encontro Luso-Brasileiro de Degradação de Estruturas de Betão, 27-29 September, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12p., (2016)
AbstractO reforço à flexão de vigas de betão armado tem apresentado uma evolução com tendência para soluções onde são utilizadas armaduras à base de materiais compósitos de fibras de Carbono, Vidro, Basalto ou Aramida, aplicadas com as técnicas Externally Bonded Reinforcement (EBR) ou Near Surface Mounted (NSM). No entanto, o comportamento elástico-linear destes materiais e as roturas tendencialmente frágeis das soluções condicionam a sua utilização em estruturas onde se pretende alguma ductilidade. Por conseguinte, procurou-se desenvolver um sistema de reforço estrutural alternativo e inovador em que os materiais de reforço aplicados, conjuntamente com a solução de reforço, conseguissem minimizar ou eliminar os riscos de roturas prematuras e ao mesmo tempo aumentassem a ductilidade dos elementos reforçados. Neste trabalho, apresenta-se em pormenor este novo sistema de reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável ancoradas internamente por aderência. Neste sistema de reforço as armaduras são contínuas e pós-instaladas pelo exterior, ficando as extremidades ancoradas por aderência no interior do elemento estrutural. Apresentam-se e discutem-se os resultados dos ensaios realizados para avaliar o desempenho das vigas de betão armado reforçadas com esta nova técnica. Os modos de rotura observados são também motivo de análise mais detalhada. Evidenciam-se alguns benefícios na utilização deste sistema de reforço inovador, nomeadamente ao nível da capacidade resistente última das vigas de betão armado e fazem-se algumas recomendações para a sua aplicação e utilização na reabilitação de elementos estruturais degradados.
Novo sistema de reforço estrutural de vigas de betão armado com compósitos de FRP ancorados internamente por aderência,
Chastre, Carlos, Monteiro António, Biscaia Hugo, and Franco Noel
, II Encontro Luso-Brasileiro de Degradação de Estruturas de Betão, 27-29 September, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12p., (2016)
AbstractA reabilitação de estruturas de betão armado com compósitos de FRP tem tido uma grande aceitação em especial devido às excelentes características de durabilidade dos materiais compósitos, ao seu baixo peso e às suas elevadas prestações mecânicas. Contudo, o comportamento elástico-linear dos compósitos de FRP e a sua forma de aplicação pode originar roturas prematuras, quer na técnica de reforço EBR (Externally Bonded Reinforcement), em que o compósito é colado externamente, quer na técnica NSM (Near Surface Mounted) em que o compósito é inserido na zona do recobrimento. No sentido de minimizar o risco de roturas prematuras e ao mesmo tempo aumentar a ductilidade dos elementos reforçados, desenvolveu-se um novo sistema de reforço estrutural em que as armaduras são ancoradas internamente por aderência. A fim de validar o novo sistema de reforço estrutural com compósitos de FRP foi realizado um programa experimental que incluiu o ensaio de vigas de betão armado (BA) reforçadas com as seguintes técnicas de reforço: EBR, NSM e pela nova técnica CREatE (continuous reinforcement embedded at ends). Neste artigo descrevem-se os ensaios experimentais realizados e analisam-se os resultados obtidos. As vigas de BA ensaiadas tinham seção em T, com um vão de 3,0 m e uma altura de 0,3 m e foram solicitadas em flexão em 4 pontos e testadas até a rotura. A técnica CREatE provou ser a mais eficaz das três alternativas testadas mobilizando a totalidade do CFRP e apresentando a maior capacidade resistente e a ductilidade mais elevada.
Old suspended timber floors flexurally-strengthened with different structural materials,
Biscaia, Hugo, Franco Noel, Nunes Ricardo, and Chastre Carlos
, 15th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, Alicante, Spain, (2016)
AbstractThe design of timber beams has strict limits when it comes to the Serviceability Limit States (SLS) either in short-term or in long-term deflections. In order to face this aspect efficiently, the increase of the cross section of the beams might be considered as a solution. However, the prohibitive increase of the costs associated to this solution or the change of the initial architecturedesign of the building, opens the opportunity to find new and more efficient solutions. In that way, the use of additional reinforcements to the timber beams may be seen as a promising solution because either new or old structures would keep always their original aesthetical aspect with no significant self-weight increase and improving their behaviour to short and long-term actions.Therefore, the current study is dedicated to the analysis of composite timber beams where Fiber Reinforcement Polymers (FRP), steel or stainless steel are used to improve the stiffness, strength and deflection behaviour of old suspended timber floors. An experimental program was conducted where old suspended timber floors reinforced with CFRP strips were subjected to 4-point bending tests. A simplify nonlinear numerical model was developed to simulate the bending behaviour of the specimens and several other cases with other reinforcement configurations and different structural materials were assumed. The numerical analysis herein presented also takes into account both Ultimate and Serviceability Limit States of the reinforced specimens.
Reforço à flexão de pavimentos antigos de madeira com recurso a laminados de fibras de carbono,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Cruz David, Franco Noel, and Nunes Ricardo
, TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016)
AbstractO dimensionamento de vigas de madeira aos Estados Limites de Utilização (ELUt) tem limites muito apertados tanto para ações de curto prazo como para ações de longo prazo. Uma solução eficiente para este problema passa por aumentar as seções transversais das vigas. Porém, este tipo de solução não só acarreta um aumento de custos como também altera profundamente arquitetura original do edifício abrindo, por conseguinte, uma oportunidade para encontrar outras soluções mais eficientes. Neste sentido, o uso de armaduras de reforço em vigas de madeira pode ser considerado como uma solução promissora uma vez que as estruturas, novas ou velhas, manteriam o aspeto estético original sem introduzir nos elementos reforçados, um aumento significativo do seu peso próprio, melhorando o seu desempenho face a ações de curto e longo prazo. O presente estudo é dedicado à análise de vigas de madeira antigas reforçadas à flexão com materiais compósitos de fibras de carbono, vulgarmente designados na literatura internacional por Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP). Neste trabalho, foram reforçados e ensaiados à flexão pavimentos antigos de madeira tendo-se analisado os respetivos desempenhos aquando da utilização de uma técnica de reforço por colagem tradicional (Externally Bonded Reinforcement - EBR) e aquando da utilização de uma técnica de reforço por colagem inovadora (Continous Reinforcement Embedded at Ends - CREatE). Os ensaios experimentais permitiram verificar que a técnica de colagem inovadora CREatE confere aos pavimentos de madeira uma maior rigidez e resistência face à técnica tradicional conseguindo se mobilizar a totalidade do compósito de CFRP.
Reforço de Vigas de Betão Armado com Armaduras Pós-Instaladas de Aço ou de FRP,
Chastre, Carlos, Biscaia Hugo, and Franco Noel
, 10º Congresso de Mecânica Experimental (CNME 2016), 12-14 October 20, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12, (2016)
AbstractApresentam-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, tendo-se concluído que a técnica CREatE possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais.
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)
AbstractAn 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.
Towards the structural codification of recycled aggregate concrete,
Pacheco, João Nuno, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís
, UKIERI Concrete Congress. Concrete: The Global Builder, March 5-8, 2019, Jalandhar, Punjab, India, (2019)
AbstractThis paper analyses the studies made so far on the variability and reliability of recycled aggregate concrete. Since recycled aggregate concrete is seen by different agents of the construction industry as a variable material and no structural code has specifically been calibrated to its use, its role as a structural material is limited. Such calibration is hindered since specific research on the statistical and probabilistic data of recycled aggregate concrete properties is lacking.Investigations on the probabilistic knowledge of recycled aggregates and recycled aggregate concrete properties are discussed, and the studies made so far on the reliability of recycled aggregate concrete elements are summarised. Final remarks regarding the future prospects towards the consensual acceptance of recycled aggregate concrete structures are provided.