Carlos Chastre

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

The durability performance of stainless steel makes it an interesting alternative for the structural strengthening of reinforced concrete. Like external steel plates or fibre reinforced polymers, stainless steel can be applied using externally bonded reinforcement (EBR) or the near surface mounted (NSM) bonding techniques. In the present work, a set of single-lap shear tests were carried out using the EBR and NSM bonding techniques. The evaluation of the performance of the bonding interfaces was done with the help of the digital image correlation (DIC) technique. The tests showed that the measurements gathered with DIC should be used with caution, since there is noise in the distribution of the slips and only the slips greater than one-tenth of a millimetre were fairly well predicted. For this reason, the slips had to be smoothed out to make it easier to determine the strains in the stainless steel and the bond stress transfer between materials, which helps to determine the bond–slip relationship of the interface. Moreover, the DIC technique allowed to identify all the states developed within the interface through the load–slip responses which were also closely predicted with other monitoring devices. Considering the NSM and the EBR samples with the same bonded lengths, it can be stated that the NSM system has the best performance due to their higher strength, being observed the rupture of the stainless steel in the samples with bond lengths of 200 and 300 mm. Associated with this higher strength, the NSM specimens had an effective bond length of 168 mm which is 71.5% of that obtained for the EBR specimens (235 mm). A trapezoidal and a power functions are the proposed shapes to describe the interfacial bond–slip relationships of the NSM and EBR systems, respectively, where the maximum bond stress in the former system is 1.8 times the maximum bond stress of the latter one.

This article presents a nonlinear analytical solution for the prediction of the full-range debonding response of mechanically anchored, fiber-reinforced polymer (FRP) composites from the substrate. The nonlinear analytical approach predicts, for any monotonic loading history or bonded length, the relative displacements (or slips) between materials, the strains in the FRP composite, the bond stresses within the interface, and the stresses developed in the substrate. The load-slip responses of FRP-to-substrate interfaces with short and long bonded lengths are motives of analysis and discussion. The solutions obtained from the proposed approach are also compared with other experimental results found in the literature.

The paper presents a nonlinear analytical solution for the prediction of the full-range debonding response of mechanically-anchored FRP composites from the substrate. The nonlinear analytical approach predicts, for any monotonic loading history or bonded length the relative displacements (or slips) between materials, the strains in the FRP composite, the bond stresses within the interface and the stresses developed in the substrate. The load-slip responses FRP-to-substrate interfaces with a short and a long bonded lengths are motive of analysis and discussion. The solutions obtained from the proposed approach are also compared with other experimental results found in the literature.

A utilização de Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) no reforço de estruturas de Betão Armado (BA) tem tido cada vez mais aceitação devido à sua elevada resistência e rigidez, baixo peso específico e excelente resistência aos efeitos dos agentes ambientais. No entanto, actualmente, é comum utilizarem-se técnicas de reforço que dificilmente permitem tirar partido da resistência total destes materiais. Com o objectivo de explorar a capacidade total de Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono (CFRP), foram estudadas e desenvolvidas duas novas técnicas de reforço de vigas à flexão designadas por Continuous Reinforcement Embedded at Ends (CREatE) e Horizontal Near Surface Mounted Reinforcement (HNSMR). Posteriormente realizou-se um estudo comparativo entre o desempenho destes sistemas de reforço e o de duas outras técnicas já estudadas e usuais, nomeadamente os sistemas Externally Bonded Reinforcement (EBR) e Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR). A técnica CREatE provou ser a mais eficaz de todas as alternativas testadas mobilizando a totalidade do compósito de CFRP e dotando as vigas de BA com uma maior capacidade resistente e com uma ductilidade mais elevada.Como complemento deste trabalho experimental, desenvolveu-se também um programa de cálculo em MATLAB, capaz de simular o problema em estudo através de um modelo numérico de análise não linear através do equilíbrio de secções. A representatividade dos dados obtidos foi verificada através de uma análise comparativa entre os valores numéricos e os obtidos experimentalmente.The use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) in order to strengthen Reinforced Concrete (RC) structures has been increasingly accepted due to their strength and stiffness, low weight and excellent resistance to the effects of environmental aggressive agents. However, the bonding techniques available and described in the literature can not allow the full use of the mechanical properties of these materials and premature failures are often observed and described by several researchers. In order to explore the full capacity of CFRP composites, two new bonding strengthening techniques of RC beams when subjected to 4-point bending tests were studied and developed. For these new techniques, the designation of Continuous Reinforcement Embedded at Ends (CREatE) and Horizontal Near Surface Mounted Reinforcement (HNSMR) has been assigned. Posteriorly, a comparative study has been carried out between those strengthening systems performance and two traditional techniques, namely, the Externally Bonded Reinforcement (EBR) and Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR). The CREatE technique has proved to be the most effective of all alternatives tested, with the full utilization of the CFRP composite and the highest strength, combined with the highest ductility. A code using MATLAB software was developed as a complement of this experimental work, which is able to simulate the problem under study through a nonlinear numerical model based on the equilibrium of sections. The representativeness of the numerical data has been verified afterwards through a comparative analysis between those and the experimental results.

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.

A set of three old suspended timber floors were flexurally strengthened with carbon fiber–reinforced polymer (CFRP) strips in order to investigate the effectiveness of externally bonding FRP to their soffits. The specimens were from an old building and 740-mm-wide bands were transferred to the laboratory in order to be tested in a four-point bending test. One specimen was tested with no strengthening system and the results obtained were used as reference values for comparison with the specimens that were externally bonded and reinforced (EBR) with CFRP strips. Two similar EBR systems were studied: (1) keeping both ends of the CFRP strips free of any restriction (traditional technique), and (2) embedding both ends of the CFRP strips into the timber, thus providing a bonding anchorage of the strips (new technique). The installation of the new strengthening system comprises the opening of holes in the timber and the creation of a transition curve between the holes and the timber surface. This transition curve allows a smooth transition of the CFRP laminate between the hole and the timber surface, thus avoiding stress concentrations in this area. After the opening of the holes, the resin is applied inside the hole and on the beam surface, and then the CFRP laminate is mounted. The load-carrying capacity of the specimens, the rupture modes, and the strains and bond stress distributions within the CFRP-to-timber interface are presented. A nonlinear numerical simulation of the specimens based on the midspan cross-sectional equilibrium is also presented. The results showed that the use of the new strengthening system enhances the performance of the specimens when compared with the traditional strengthening system.

Reinforced concrete (RC) columns with various strengthening systems and different conditions were tested to cyclic lateral and axial loading for the purpose of performance assessment. Tests included confinement strengthening with carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets, longitudinal strengthening with CFRP laminates and confining CFRP jacket, longitudinal strengthening with stainless steel bars and confining CFRP jacket, tested column until reinforcing steel failure, repair and CFRP confining jacket, and longitudinal strengthening with stainless steel bars. The analysis of the tests results as to load-displacement relationship and energy dissipation led to the conclusion that the use of external longitudinal strengthening with CFRP confinement is effective for performance retrofitting and upgrading, and viable in terms of execution. The load capacity increase due to strengthening reached 36–46% with good ductile behaviour. Nonlinear numerical modelling was carried out using two approaches which represent reasonably well the global performance of the studied columns for the prediction of the ascending load-displacement relationship and the peak load values in each cycle.

O 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.

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

A 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.

O 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.

O 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.

A 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.

Measurements in civil engineering load tests usually require considerable time and complex procedures. Therefore, measurements are usually constrained by the number of sensors resulting in a restricted monitored area. Image processing analysis is an alternative way that enables the measurement of the complete area of interest with a simple and effective setup. In this article photo sequences taken during load displacement tests were captured by a digital camera and processed with image correlation algorithms. Three different image processing algorithms were used with real images taken from tests using specimens of PVC and Plexiglas. The data obtained from the image processing algorithms were also compared with the data from physical sensors. A complete displacement and strain map were obtained. Results show that the accuracy of the measurements obtained by photogrammetry is equivalent to that from the physical sensors but with much less equipment and fewer setup requirements.

This study presents the testing, completion, and analysis of different external strengthening systems applied to rectangular reinforced concrete columns with rounded corners. The experimental study included confinement strengthening with carbon-fiberreinforcedpolymer (CFRP) sheets, longitudinal strengthening with CFRP laminates and confining CFRP jacket, longitudinal strengtheningwith stainless steel bars and confining CFRP jacket, tested column until reinforcing steel failure, repair and CFRP confining jacket,and longitudinal strengthening with stainless steel bars. The analysis of the experimental results included lateral load-displacement relationship, energy dissipation, ductility, and curvature damage assessment classifications. It was concluded that the use of externallongitudinal strengthening combined with CFRP confinement is effective for enhancing performance and is viable in terms of execution. The load capacity increase due to strengthening reached 36–46% with good ductile behavior (failure was reached at 4.4% drift ratio). Despite some differences between CFRP laminates and stainless steel, all columns presented moderate degrees of damage between 1 and 2% drift ratio and minor damage degree until 1% drift ratio.

This document has a broad scope and is not focussed on design issues. Precast construction under seismic conditions is treated as a whole. The main principles of seismic design of different structural systems, their behavior and their construction techniques are presented through rules, construction steps and sequences, procedures, and details that should lead to precast structures built in seismic areas complying with the fundamental performance requirements of collapse prevention and life safety in major earthquakes and limited damage in more frequent earthquakes.The content of this document is largely limited to conventional precast construction and, although some information is provided on the well-known “PRESSS technology” (jointed ductile dry connections), this latter solution is not treated in detail in this document.The general overview, contained in this document, of alternative structural systems and connection solutions available to achieve desired performance levels, intends to provide engineers, architects, clients, and end-users (in general) with a better appreciation of the wide range of applications that modern precast concrete technology can have in various types of construction from industrial to commercial as well as residential. Lastly, the emphasis on practical aspects, from conceptual design to connection detailing, aims to help engineers to move away from the habit of blindly following prescriptive codes in their design, but instead go back to basic principles, in order to achieve a more robust understanding, and thus control, of the seismic behaviour of the structural system as a whole, as well as of its components and individual connections.

This article discusses mathematical modelling of the long-term performance of concrete with different supplementary cementitious materials in a maritime environment. The research was carried out in the light of the national Portuguese application of the CEN standards with mandatory requirements for a performance-based design approach. Laboratory investigations were performed on concrete compositions based on CEM I and CEM II/B-L in which the cement was partially replaced by either 0% (reference composition) or 50% of low calcium fly ash (FA). Concrete compositions were made with the objective to achieve service lives of 50 and 100 years with regard to steel corrosion. Test results of compressive strength, chloride potential diffusion and electrical resistivity are reported for different curing ages of 28, 90, 180 and 365 days. Chloride diffusion results were used for the implementation of modelling equations in order to estimate the design lifetime regarding reinforcing steel corrosion. A performance-based approach using a probabilistic method was carried out and the results obtained are compared with the requirements according to the Portuguese prescriptive approach. The modelling results show that FA blended compositions have better performance compared to those with Portland cements, especially if curing ages beyond 28 days are considered.

Neste 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.

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

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

The 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.

Despite 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.

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, tendo-se concluído que a técnica CREatE possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais.

Five experimental cyclic tests were carried out on reinforced concrete rectangular columns with rounded corners, different condition (new and damaged) and different strengthening systems: that included confinement through carbon fiber (CFRP) jackets, anchor dowels, high strength repair mortar and external longitudinal stainless steel bars. Lateral load - displacement relationship, energy dissipation, ductility and curvature results were analyzed together with two different damage assessment classifications. The overall evaluation concludes that the use of external confinement with CFRP on RC columns is viable and of effective performance enhancement alone and combined with other techniques. Damaged columns that were retrofitted showed an increased load capacity up to 20% along with good ductile behavior within the limits of the US, European, Canadian and Japanese codes, with minor/moderate degree of damage at 1% drift ratio and moderate degree of damage at 2% drift ratio.

A set of three old suspended timber floors were flexurally-strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) strips in order to investigate the effectiveness of externally bonding FRP to their soffits. The specimens were from an old building and 740 mm-wide bands were transferred to the laboratory in order to be tested in a 4-point bending test. One specimen was tested with no strengthening system and the results obtained were used as reference values for comparison with the specimens those were externally bonded and reinforced (EBR) with CFRP strips. Two similar EBR systems were studied: (i) keeping both ends of the CFRP strips free of any restriction (traditional technique); and (ii) embedding both ends of the CFRP strips into the timber, thus providing a bonding anchorage of the strips (new technique). The installation of the new strengthening system comprises the opening of holes in the timber and the creation of a transition curve between the holes and the timber surface. This transition curve allows a smooth transition of the CFRP laminate between the hole and the timber surface, thus avoiding stress concentrations in this area. After the opening of the holes, the resin is applied inside the hole and on the beam surface, and then the CFRP laminate is mounted. The load-carrying capacity of the specimens, the rupture modes, the strains and bond stress distributions within the CFRP-to-timber interface are presented. A nonlinear numerical simulation of the specimens based on the mid-span cross-sectional equilibrium is also presented. The results showed that the use of the new strengthening system enhances the performance of the specimens when compared with the traditional strengthening system.

The 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.

The 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.

This article presents the comparison between 6 theoretical models of axially confined concrete columns with the experimental results of 7 tested columns of different authors. This study analysed the accuracy of 6 different confinement models for square columns taking into account the results of experimental tests on 7 RC columns confined with CFRP sheets with different dimensions and carried out by different authors. The profile of curves, the peak/failure values, the stress–strain and axial–to–lateral relations were studied to conclude which models show the best correlation with the experimental test results. Quantification of this deviation was carried out for key parameters. Some models predicted peak values with reasonable accuracy – Manfredi & Realfonzo, Campione & Miraglia, Lam & Teng, Pellegrino & Modena – although for the whole load–strain behaviour only the model of Faustino, Chastre & Paula seemed to be reasonably accurate in most cases.

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.

There are many issues concerning the performance behaviour of FRP-to-concrete interfaces at elevated service temperatures (EST). At EST, i.e. slightly above the glass transition temperature (Tg), some properties associated with the FRP composites, such as the stiffness, strength or the bond characteristics, degrade. This is a crucial issue and there are only a few studies that take into account such effects on FRP-to-concrete interfaces at EST. This paper examines, through a numerical analysis, the performance of FRP-to-concrete bonded joints at EST using a new discrete model based on truss elements and shear springs. The External Bonded Reinforcement (EBR) systems subjected to EST are analyzed. The numerical discrete model was implemented in a MATLAB routine and the bond-slip curves of the interfaces at EST were obtained from a model found in literature. The numerical results revealed that the interface at EST behaves similarly to one with two equal mechanical loads applied at both ends of the FRP plate. The load-slip curves or bond stresses, strains or slippages along the bonded length obtained from several bond-slip curves at different temperatures were obtained. Two different single-lap shear tests were simulated at steady-state (steady temperature followed by load increase) and transient state (steady load followed by temperature increase). Regarding the influence of the temperature on the adhesion between the FRP and concrete, the results showed that an increase in the temperature at an earlier situation, i.e. during a period where temperature had no influence in the concrete deformations, leads to an increase in the effective bond length of the interface affecting the initial strength of the interface.

In 1994 fib Commission 6: Prefabrication edited a successful Planning and Design Handbook that ran to approximately 45,000 copies and was published in Spanish and German.Nearly 20 years later Bulletin 74 brings that first publication up to date. It offers a synthesis of the latest structural design knowledge about precast building structures against the background of 21st century technological innovations in materials, production and construction. With it, we hope to help architects and engineers achieve a full understanding of precast concrete building structures, the possibilities they offer and their specific design philosophy. It was principally written for non-seismic structures.

The handbook contains eleven chapters, each dealing with a specific aspect of precast building structures.
The first chapter of the handbook highlights best practice opportunities that will enable architects, design engineers and contractors to work together towards finding efficient solutions, which is something unique to precast concrete buildings.
The second chapter offers basic design recommendations that take into account the possibilities, restrictions and advantages of precast concrete, along with its detailing, manufacture, transport, erection and serviceability stages.
Chapter three describes the precast solutions for the most common types of buildings such as offices, sports stadiums, residential buildings, hotels, industrial warehouses and car parks. Different application possibilities are explored to teach us which types of precast units are commonly used in all those situations.
Chapter four covers the basic design principles and systems related to stability. Precast concrete structures should be designed according to a specific stability concept, unlike cast in-situ structures.
Chapter five discusses structural connections.
Chapters six to nine address the four most commonly used systems or subsystems of precast concrete in buildings, namely, portal and skeletal structures, wall-frame structures, floor and roof structures and architectural concrete facades.
In chapter ten the design and detailing of a number of specific construction details in precast elements are discussed, for example, supports, corbels, openings and cutouts in the units, special features related to the detailing of the reinforcement, and so forth.
Chapter eleven gives guidelines for the fire design of precast concrete structures. The handbook concludes with a list of references to good literature on precast concrete construction.

Apresentam-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.

The enhancement of the mechanical behaviour of reinforced concrete (RC) columns with regard to axial compression is an up-to-date concern, namely if the strengthening of existing structures is to be considered. In view of this, external confinement with FRP systems has been tested in order to become a feasible technique, since it seems to have important advantages over other systems such as its high strength and stiffness in relation to weight and its improvement of strength and ductility while confining RC columns. Square columns confined with FRP show a more complex interpretation of their behaviour, when compared to circular columns. Accordingly, the present work includes the analysis of two experimental programs regarding axial compression on CFRP confined RC columns: one on circular and square specimens with different corner radii; the other on square specimens with side lengths ranging from medium to large. Based on this, modelling equations are proposed to predict maximum axial load, axial strain and lateral strain, as well as the entire behaviour until failure with curves of axial load-axial strain and axial load-lateral strain. The modelling results show that the analytical curves are in general agreement with the presented experimental curves for a wide range of dimensions.

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

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.

A indústria do betão pré fabricado é, por tradição, inovadora, precursora de novas tecnologias e de novos materiais.O processo produtivo de estruturas com elementos pré-fabricados difere significativamente do das estruturas betonadas em obra pelo facto de uma parte, ou a totalidade, dos elementos da estrutura serem produzidos em fábrica, em condições de produção melhoradas em relação às condições da obra, e serem posteriormente transportados para a obra, onde são, finalmente ligados entre si. A produção em fábrica é efectuada em ambiente protegido do Sol e da chuva, com operários fixos e com formação profissional para desenvolverem tarefas com procedimentos normalizados. Consequentemente, os elementos executados em fábrica possuem melhor qualidade, sob vários aspectos, do que as estruturas executadas em obra.Este livro divide-se em duas grandes áreas, numa primeira abordam-se algumas aplicações de estruturas pré-moldadas no mundo e numa segunda parte descreve-se o seu comportamento estrutural face a diferentes acções. Nos primeiros capítulos relata-se a experiência da pré-fabricação em três países de diferentes continentes: o Brasil, Portugal e a Austrália e revelam-se novas oportunidades que poderão surgir para a indústria da pré-fabricação. Nos capítulos seguintes dá-se um especial enfoque à investigação do comportamento das ligações (rígidas e semi-rígidas). Aborda-se o projecto de estruturas de betão pré-fabricado às acções acidentais. E por fim, dedicam-se os últimos capítulos ao comportamento das estruturas pré-fabricadas face às acções sísmicas. Nesta área, o bom desempenho das estruturas e grande parte do conhecimento e da tecnologia actual advém da resposta dada pelos engenheiros, investigadores e construtores aos fenómenos naturais que afectam as nossas construções, como comprova o desempenho das ligações dúcteis resistentes a momentos em edifícios pré fabricados de betão no verdadeiro teste sísmico que foram os sismos de Christchurch de 2010 e 2011.

The measurement of deformations, displacements, strain fields and surface defects in many material tests in Civil Engineering is a very important issue. However, these measurements require complex and expensive equipment and the calibration process is difficult and time consuming. Image processing could be a major improvement, because a simple camera makes the data acquisition and the analysis of the entire area of the material under study without requiring any other equipment like in the traditional method. Digital image correlation (DIC) is a method that examines consecutive images, taken during the deformation period, and detects the movements based on a mathematical correlation algorithm. In this paper, block-matching algorithms are used in order to compare the results from image processing and the data obtained with linear voltage displacement transducer (LVDT) sensors during laboratorial load tests of T-beams. © 2011 IFIP International Federation for Information Processing.

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.

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