Carlos Chastre

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

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

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

Structural design relies essentially on tests made on cylinders of small size to estimate the probability of failure of prototype members, since full-scale testing of structures to determine their strength is not feasible. The confidence that such scale modeling deserves in terms of representation of actual behavior needs careful examination, due to such factors as material nonlinearities, difficulties of scale representation of particulate materials, and sometimes the impossibility of simultaneously satisfying independent dimensionless parameters. Some failures explained by linear fracture mechanics are associable with strong size effects, as opposed to the cases where small cracks are a material property. Besides research centered on these problems, a number of studies of scale effects have been associated with the increased probability of finding a flaw in larger objects. In fact, geometric similitude may coexist with microscopic randomness of flaws that cause size effects to appear. The type of material of the object under study may also be a decisive factor. For example, scatter of the mechanical properties in unidirectional fiber-reinforced polymers (FRPs) is much larger than in metals due to a larger density of flaws. Thus the strength of FRP laminates may depend on the volume of material involved. Strengthening reinforced concrete columns with FRP wraps leads to new constitutive laws for the overall response of the columns and requires small-scale testing followed by extrapolation for design use. The present paper focuses on the difficulties of this step, based on the experimental data obtained. The questions mentioned above are addressed, and the relevance of the adequate representation of the lateral stiffness of the FRP jacket in the scaled cylinders is emphasized. The paper also addresses the problem of testing confined cylinders with a given slenderness ratio H/D=height/diameter, within the range usually characteristic of short columns, and extrapolating the results for columns of different H/D. The importance of the parameter (thickness of jacket/diameter of column, representative of stiffness of jacket/stiffness of concrete core) is also examined. The influence of the parameter is shown to be relatively minor, whereas the nonscaling of the relative stiffness of the core and jacket would be a major cause of error. The experimental data, in terms of strain and strength, are also compared with numerical models proposed in the literature, and the quality of the approximations is analyzed.

Reinforced concrete (RC) beams externally strengthened with glass fiber-reinforced polymer (GFRP) strips bonded to the soffit may see their load-carrying capacity reduced due to environmental conditions—especially due to the deterioration of bond between the adhesively bonded laminates and concrete, causing premature failure.
More research has been published on the detachment of the laminate progressing from the anchorage zone than on failure induced by the formation of flexural or shear-flexural cracks in the midspan followed by fiber-reinforced polymer (FRP) separation and failure designated as intermediate crack (IC) debonding. An experimental program to study degradation of the GFRP laminate beam specimens after accelerated temperature cycles, namely: 1) freezing-and-thawing type; and 2) cycles of the same amplitude (40°C [104°F]) and an upper limit approximately 70% of the glass vitreous transition temperature of the resin, Tg, is described.
Effects on the bond stress and ultimate capacity are reported. Substantial differences between shear and bending-induced failure and a decrease of bond stresses and engagement of the laminates on the structural response are analyzed.

A degradação da ligação entre compósitos de matriz polimérica reforçada por fibras (FRP) e o betão é uma das principais causas de possível rotura das vigas e lajes de betão armado reforçadas
externamente por compósitos de FRP. Desde há mais de 10 anos que se estuda, por isso, na UNL o
comportamento dessa ligação, integrado em programa mais alargado de estudo da durabilidade deste tipo de reforço, especialmente quando sujeito a condições ambientais severas que se simulam por processos artificialmente acelerados no laboratório. Em particular a degradação da aderência e o possível descolamento precoce do reforço têm sido modelados física e computacionalmente com principal incidência no uso de fibras de vidro (GFRP) e resina epoxídica. Nesta comunicação mostram-se resultados obtidos em termos de capacidade de carga, força transmitida ao reforço e tensões de aderência após envelhecimentos de pequenas vigas de betão armado (BA) por ciclos de nevoeiro salino, ciclos seco/molhado em solução salina, ciclos de temperatura entre +7,5ºC e +47,5ºC e gelo-degelo de -10ºC a +30ºC. Faz-se recomendação quanto à extensão máxima para diferentes envelhecimentos. Apresenta-se comparação entre resultados de modelação numérica e experimental.

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