Coauthored Publications with: Chastre

Journal Article

Biscaia, H, Cardoso J, Chastre C.  2017.  A Finite Element Based Analysis of Double Strap Bonded Joints with CFRP and Aluminium. Key Engineering Materials. 754:237-240. Abstract
Yang, Y, Biscaia H, Silva MAG, Chastre C.  2019.  Monotonic and quasi-static cyclic bond response of CFRP-to-steel joints after salt fog exposure, 2019/07/01/. Composites Part B: Engineering. 168:532-549. AbstractWebsite

Deterioration of adhesively bonded CFRP/steel systems in salt fog environment, i.e., deicing salts and ocean environments, has to be taken into account in the design of steel strengthened structures. In the present work, monotonic and quasi-static cyclic loading were applied to CFRP-to-steel double strap joints for two kinds of CFRP laminates after being aged for a period of 5000 h to evaluate the bond behavior. The bonded joints exposed to salt fog had a different failure mode than that observed in the control specimens (0 h of exposure). The severe reduction of the maximum bond stress resulted from damage initiation that occurred in the corrosion region of the steel substrate, associated with final partial rupture on the corroded steel substrate around the edge of the bonded area: it was also correlated with reduced load carrying capacity. Results of pseudo-cyclic tests showed that the relationship between a local damage parameter (D) and normalized local dissipated energy (Wd/Gf) and the normalized slip increment (ΔS/ΔSult) exhibited almost the same trend in the un-aged and aged bonded joints. The normalized slip increment can be seen as a direct indicator for the local and global damage for the un-aged and aged bonded joints. However, monotonic and quasi-static cyclic tests results revealed that the stress concentration due to local corrosion of steel substrate could lead to brittle rupture or accelerated cumulative damage once the aged bonded interface had become weaker. The bonded joints have exhibited also a smaller relative deformation capacity between CFRP and steel.

Biscaia, HC, Micaelo R, Teixeira J, Chastre C.  2014.  Numerical analysis of FRP anchorage zones with variable width, 11//. Composites Part B: Engineering. 67:410-426. AbstractWebsite

The use of Fibre Reinforced Polymers (FRP) has recently become widespread in the construction industry. However, some drawbacks related to premature debonding of the FRP composites from the bonded substrates have been identified. One of the solutions proposed is the implementation of mechanical anchorage systems. Although some design guidelines have been developed, the actual knowledge continues to be rather limited. Thus, designers and researchers have not yet achieved any consensus on the efficiency of any particular anchor device in delaying or preventing the premature debonding failure mode that can occur in Externally Bonded Reinforcement (EBR) systems. This paper studies the debonding phenomenon of FRP anchoring systems with a linear variable width, with a numerical analysis based on the Distinct Element Method (DEM). Combined systems with constant and variable width are also discussed. The FRP-to-parent material interfaces are modelled with a rigid-linear softening bond–slip law. The numerical results showed that it is possible to attain the FRP rupture force with a variable width solution. This solution is particularly attractive when the bonded length is shorter than the effective bonded length because the strength of the interface can be highly incremented.

Biscaia, H, Franco N, Nunes R, Chastre C.  2016.  Old suspended timber floors flexurally-strengthened with different structural materials. Key Engineering Materials. 713:78-81. Abstract

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.

Biscaia, HC, Chastre C.  2018.  Design method and verification of steel plate anchorages for FRP-to-concrete bonded interfaces, 5/15/. Composite Structures. 192:52-66. AbstractWebsite

Concrete structures Externally Bonded Reinforced (EBR) with Fibre Reinforced Polymers (FRP) have been studied and used since the end of the last century. However, several issues need to be better studied in order to improve performance. The influence of size of anchorage plates used on Reinforced Concrete (RC) structures strengthened with EBR FRP composites, the external compressive stress to be applied on the anchorage plate and the numerical simulation of this region are some of the topics that need to be more carefully studied in order to clarify the performance of the FRP-to-concrete interface within the anchorage plate region. This study proposes a design methodology to estimate the amount of external compressive stress necessary to be applied on the anchorage plate of EBR systems with FRP composites, in order to avoid premature debonding. The external compressive stress imposed on the FRP composite is intended to simulate the effect produced by a mechanical anchorage system tightened to the EBR system. The results from the design proposal, when compared with the numerical ones, were efficient enough on the prediction of the bond strength improvement of FRP-to-concrete interfaces.

Monteiro, A, Chastre C, Biscaia H, Franco N.  2017.  Reforço de vigas em betão armado com armaduras exteriores de FRP, Jan. 2017. Revista Internacional TechITT. 15:48-60., Number 40 AbstractWebsite

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.

Biscaia, HC, Chastre C, Silva MAG.  2013.  Linear and nonlinear analysis of bond-slip models for interfaces between FRP composites and concrete. Composites Part B: Engineering. 45:1554-1568., Number 1 AbstractWebsite

The paper analyses different analytical and numerical solutions for the debonding process of the FRP-to-concrete interface on shear tests with the FRP plate submitted to a tensile load in one of its ends. From the point of view of the state of the art, two different ways of finding the bond-slip curve from experiments are discussed and analysed. Essentially, three different linear bond-slip models, one exponential model and another power based function are employed in the numerical process. The results are analysed and compared. The differences found in the stress field along the interface, maximum load, maximum slip, ultimate slip, fracture energy and effective bond length are reported. The load-slip behaviour is also presented for the linear and non-linear models herein studied and the influence of the local bond-slip model on the debonding process is discussed. The numerical integration process used on the present study proved to be coherent with the analytical expressions determined for the linear bond-slip models and allowed to verify that maximum load transmittable to the FRP plate is influenced by the square root of the FRP stiffness and fracture energy even when nonlinear bond-slip models are assumed.

Silva, MAG, Biscaia H, Chastre C.  2013.  Influence of Temperature Cycles on Bond between GFRP and Concrete. ACI Structural Journal. 110(6):977-988. AbstractWebsite

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.

Faustino, P, Chastre C, Nunes Â, Brás A.  2016.  Lifetime modelling of chloride induced corrosion in reinforced concrete structures with concrete with portland and blended cements, 2016. Structure and Infrastructure Engineering. 12:1013-1023., Number 9 AbstractWebsite

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.

Yang, Y, Biscaia H, Chastre C, Silva MAG.  2017.  Bond characteristics of CFRP-to-steel joints. Journal of Constructional Steel Research. 138:401-419. Abstract

Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) composites have a large potential for strengthening and retrofitting steel parts but due to their premature debonding from steel, further data and research are still required for wider application in such situations. In the present paper, the bond characteristics of CFRP-to-steel joints in pull-pull loaded conditions were studied. Monotonic loading of the double strap joints with different bond lengths was applied and the failure modes and interfacial bond-slip curves were obtained. A tri-linear bondslip model is proposed and it was derived from the experimental data. A closed-form solution approach is also proposed based on the tri-linear bond-slip model. The strength of the CFRP-to-steel interface, the distribution of the relative displacements between bonded materials, the strains developed in the CFRP laminate and the bond stresses along the interface are reported and the closed-form solution is compared with the experimental results. Two cases are selected for presentation: (i) one with the bond length greater than the effective bond length; and, inversely, (ii) one with bond length which is shorter than the effective bond length. The results predicted by the closed-form solutions are shown to be accurate enough when compared to the experiments.

Gião, R, Lúcio V, Chastre C.  2019.  Gravity load effects on the behaviour of reinforced concrete beam critical zones subjected to cyclic loads, 2019/02/15/. Engineering Structures. 181:503-518. AbstractWebsite

The aim of the present study was to proceed to a numerical analysis of the gravity load effects on the behaviour of reinforced concrete beam critical zones when subjected to cyclic loads. A parametric study to assess the influence of different levels of gravity load on RC beam critical zones subjected to cyclic loading was carried out. For this purpose, assuming the level of gravity load as a variable parameter, a nonlinear numerical model of a beam-column connection, previously calibrated with experimental data, was used. In order to evaluate the gravity load effects in the global response, a numerical study of a RC frame system is also presented. The numerical results are analysed in terms of global hysteretic response, accumulated energy dissipation and equivalent viscous damping ratio. In this numerical study, it was observed that the hysteretic response depends on the load path. In the presence of higher gravity load levels, the structure hysteretic behaviour exhibits higher damage levels, associated to a failure mechanism corresponding to the formation of four span plastic hinges. Thus, the proper test procedure should involve the imposition of a reverse cyclic displacement history starting each cycle from the gravity load effects.

Magazine Article

Lúcio, V, Chastre C.  2014.  Precast concrete wind tower structures. Historic development, current development and future potential, June 2014. CPI - Concrete Plant International, 3. :110-115., Number 3 Abstractcpi_03-2014_p144-149.pdfWebsite

The wind energy production is a growing industry and the energy produced is renewable and environmentally cleaner than most of the energy production systems. The supports of the wind energy generators may be built with precast concrete elements. The precast solutions for these structures 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. The experience also shows that precast concrete solutions increase their competitiveness as the tower height increases. Offshore wind farms have some advantages in relation to onshore ones, which explains recent investments in this area. Also in this case, the durability of concrete in the sea when compared to steel, gives advantages to precast concrete in relation to other structural solutions. This paper shows the evolution of the supports of the wind energy generators and the advantages of the use of precast concrete towers.

Chastre, C.  2017.  CREatE, um sistema inovador de reforço estrutural utilizando compósitos de CFRP, Novembro/Dezembr. Construção Magazine. 80(Julho/Agosto):46-47., Number Novembro/Dezembro AbstractWebsite

A procura de soluções de reforço mais duráveis e de fácil aplicação tem levado à utilização crescente dos compósitos de FRP (Fiber Reinforced Polymer) no reforço de estruturas, dada a sua resistência à corrosão, o baixo quociente peso/resistência mecânica, a sua moldabilidade, a facilidade de aplicação e a eliminação de estruturas de suporte. No reforço estrutural de vigas de betão armado com compósitos de FRP, são tradicionalmente utilizados dois tipos de técnicas: os sistemas em que o laminado é colado pelo exterior (EBR - Externally-Bonded Reinforcement) ou aqueles em que o laminado é inserido em rasgos previamente abertos na camada de recobrimento (NSM - Near Surface Mounted). No entanto, as técnicas utilizadas, o comportamento elástico-linear destes materiais e as roturas tendencialmente frágeis das soluções condicionam a sua utilização em estruturas onde se pretende alguma ductilidade. A técnica de reforço NSM apresenta algumas vantagens em relação à técnica EBR, nomeadamente ao nível da proteção das armaduras [1]. Além disso, o desempenho em termos de ductilidade do sistema e resistência final excede a técnica EBR. Contudo, diversos ensaios experimentais [2-5] têm mostrado que roturas prematuras [6] da ligação na interface ou o destacamento do betão na zona do recobrimento entre a face inferior das armaduras ordinárias e as armaduras de reforço podem limitar significativamente a eficiência do sistema, originando modos de rotura frágeis e desperdício de material por falta de otimização da quantidade de material aplicado [1]. A fim de evitar a rotura prematura das soluções de reforço tradicionais (EBR e NSM), foi concebido na Universidade NOVA um sistema inovador de reforço intitulado CREatE (Continuous Reinforcement Embedded at Ends). O sistema CREatE foi idealizado para ser utilizado com diversos materiais [1, 5] e diferentes elementos estruturais, tais como vigas [1, 3], pilares [7], pavimentos [8], lajes ou paredes, em que é necessário aumentar a sua capacidade resistente através de armaduras pós-instaladas. A solução de reforço CREatE caracteriza-se pela utilização de armaduras contínuas embutidas nas extremidades do elemento estrutural sem o uso de dispositivos mecânicos para as fixar. Antes da ancoragem da armadura de reforço no interior do elemento, é necessário utilizar uma curva de transição suave para al terar a forma da armadura de reforço e evitar a concentração de tensões no la minado de CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) ou na interface e, desta forma, ter um fluxo gradual de tensões transmitidas à zona de ancoragem existente no interior do elemento. Para validar a solução CREatE foi realizada uma campanha de ensaios à flexão de vigas de betão armado com seção em T, uma altura total de 0,3m, um vão livre de 3,0m e reforçadas com laminados de CFRP recorrendo a diferentes técnicas (EBR, NSM e CREatE). As vigas foram testadas à flexão em 4 pontos, tendo-se obtido resultados promissores (Figura 1), com a eliminação na técnica CREatE dos modos de rotura prematuros. Na Figura 2 é possível observar uma viga ensaiada com a técnica CREatE em que se detetam aberturas de fendas significativas sem que se verifique qualquer rotura prematura do sistema. Além da eliminação dos modos de rotura prematuros, os ensaios comprovam que a técnica CREatE permite o incremento da ductilidade (Figura 1) e a exploração total da capacidade do CFRP [1, 3, 5].

Chastre, C.  2018.  Construção, inovação e pré-fabricação em betão, Novembro/Dezembr. Construção Magazine. 88:59-61., Number Novembro/Dezembro AbstractWebsite

Num mundo em constante mutação, as próximas décadas na indústria da construção serão, certamente, muito influenciadas pelos desenvolvimentos nas áreas dos materiais, da informática, do processamento de dados, da industrialização e da automação. A pré-fabricação em betão é, hoje em dia, uma forma de construção segura, económica, durável, sustentável e arquitetonicamente versátil. Trata-se de uma forma industrializada de construção com diversas vantagens, pois permite incorporar, de forma mais rápida, económica, adequada e sustentável, a inovação em materiais, sistemas e processos.A produção em fábrica significa processos de fabrico racionais e eficientes, controlo de qualidade, trabalhadores qualificados, repetição de tarefas, e menor custo de mão-de-obra por m² devido à automação do processo de produção. Deste modo, a industrialização da construção transfere a maioria dos trabalhos do local da obra para a fábrica. As distâncias máximas de transporte por camião deverão variar entre 150 e 350 km, dependendo do tipo de produtos e da rede viária, podendo, em algumas situações, o transporte ser feito por comboio ou por navio, caso em que as distâncias máximas podem aumentar até 2.000 km [3]. Dependendo da acessibilidade do local e da capacidade do sistema de elevação, o processo de montagem em obra deverá ser discutido no início do projeto. Em termos de sustentabilidade, a indústria de pré-fabricação a nível europeu está apostada na redução de 45% de matérias-primas e de 30% do consumo energético. Várias fábricas já reciclam o betão não utilizado e em breve funcionarão num sistema de produção fechado, em que todo os resíduos serão processados e reutilizados [3]. No futuro, o betão pré-fabricado será por excelência o veículo preferido para a introdução dos agregados reciclados na indústria de construção, dado o controlo de qualidade a que é sujeito. O controlo de qualidade na pré-fabricação começa no estudo e preparação do projeto, e continua com a produção das peças de betão e com a entrega e montagem a tempo e horas. O controlo de qualidade durante o processo de fabrico é baseado em quatro pilares fundamentais: pessoas, instalações e equipamentos, matérias-primas e processos de execução, e controlo de qualidade da execução. A maioria das empresas de pré-fabricação possui a certificação ISO-9000.As caraterísticas das estruturas pré-fabricadas permitem adaptá-las, na maioria das situações, às exigências do arquiteto ou do dono de obra, não existindo antagonismo entre a elegância arquitetónica e o aumento da eficiência estrutural (Figura 1). Atualmente, industrialização já não significa um número elevado de peças de betão idênticas, pelo contrário, um processo de produção eficiente pode ser combinado com a mão-de-obra qualificada existente na fábrica, o que permite desenvolver um projeto de arquitetura moderno e sem custos adicionais. A utilização de vãos grandes, sem restrições a possíveis subdivisões com paredes divisórias, permite a flexibilidade do espaço, adaptando-o às necessidades do utilizador, tal como é exigido nos edifícios de escritórios. Quer no passado quer atualmente, a maioria dos edifícios tradicionais são concebidos para uma utilização específica, sem atender a futuras alterações de uso e consequentes remodelações ou demolições. Para obviar a esta desvantagem, a solução passa por fazer uma distinção clara entre a parte estrutural dos edifícios e os acabamentos, possibilitando, desta forma, futuras remodelações sem demolição da estrutura do edifício. Hoje as estruturas pré-fabricadas em betão já são concebidas de acordo com este conceito, dada a capacidade existente nas vigas e pavimentos para vencerem grandes vãos, o que facilita a criação de grandes espaços abertos no interior do edifício. As caraterísticas das lajes alveoladas permitem que as redes de instalações sejam aí incorporadas, e, além disso, pode-se tirar partido da massa térmica do betão da laje para armazenar energia térmica. Os elementos pré-fabricados de betão possibilitam uma ampla variedade de acabamentos, desde superfícies cuidadosamente moldadas até ao betão à vista. Deste modo, o arquiteto dispõe de painéis de fachada, vigas e pilares com formas especiais e com acabamentos de alta qualidade (Figura 2). Além disso, o projetista pode inspecionar e aceitar as peças pré-fabricadas antes de serem transportadas e fixadas no local. Os painéis em betão arquitetónico oferecem uma ampla gama de acabamentos, numa grande variedade de cores e texturas, por exemplo em calcário ou granito, ou através de acabamentos mais complexos em tijoleiras cerâmicas ou em alvenaria de pedra natural ou artificial que seriam extremamente caros se aplicados in situ pelos métodos tradicionais. A pré-fabricação, comparativamente à construção in situ, tem um maior potencial para apresentar estruturas mais económicas, melhor desempenho estrutural e maior durabilidade por causa da otimização dos materiais utilizados, a qual é obtida tendo por base as matérias-primas, os equipamentos de fabricação utilizados e os procedimentos de trabalho cuidadosamente estudados. Os trabalhos de pré-fabricação utilizam equipamento de dosagem e mistura controlados por computador, bem como aditivos e adjuvantes na mistura para obter os desempenhos mecânicos pretendidos. A betonagem e a vibração do betão são realizadas com condições de trabalho e equipamentos ideais. O teor de água pode ser reduzido ao mínimo e a cura também ocorre em circunstâncias controladas. A classe do betão utilizada pode ser adequada às exigências de cada tipo de elemento, de forma a otimizar o uso de materiais mais caros. O betão pré-fabricado oferece uma liberdade de ação considerável para a melhoria da eficiência estrutural, permitindo produtos mais esbeltos e um uso otimizado dos materiais. Maiores vãos e menores alturas úteis podem ser obtidos através da utilização do pré-esforço em vigas e pavimentos. O pré-esforço é frequentemente utilizado na pré-fabricação devido às pistas de pré-tensão existentes e aos fios de pré-esforço serem ancorados por aderência. O betão pré-fabricado pré-esforçado proporciona todas as vantagens construtivas do betão pré-esforçado, mas também a economia na fabricação, devido à reduzida mão-de-obra e à ausência de dispositivos de ancoragem dispendiosos. Outra vantagem do betão pré-fabricado é a melhoria da durabilidade. Contudo, os melhores benefícios são obtidos para os elementos verticais, especialmente para os pilares, onde a capacidade de carga pode aumentar entre 100% a 150% quando a resistência do betão passa de 30 para 90 MPa [3]. As estruturas pré-fabricadas em betão armado e pré-esforçado apresentam, normalmente, uma resistência ao fogo de 60 a 120 minutos ou mais [3]. Atualmente os betões de alto desempenho já são utilizados em algumas estruturas pré-fabricadas e no futuro próximo, em especial em zonas com alguma agressividade ambiental, o betão pré-fabricado verá as armaduras de aço substituídas por armaduras de matérias compósitos. O desempenho das estruturas pré-fabricadas tem sido analisado face a sismos de diferentes intensidades, tendo a maioria registado um bom desempenho, enquanto outras, em especial as mais antigas, mostraram algumas deficiências. A investigação a nível internacional dai resultante, tem sido particularmente útil para melhorar a pormenorização das ligações das estruturas pré-fabricadas, bem como para avaliar a ductilidade geral destas estruturas (que mostrou ser bastante comparável à das estruturas construídas in situ), ajudando assim a definir fatores de comportamento adequados [4].Na última década a Comissão 6 da pré-fabricação, da Federação Internacional do Betão (fib) publicou um conjunto de relatórios técnicos [1-5] sobre edifícios pré-fabricados, dedicados em especial às ligações estruturais [1], às ações acidentais [2], aos painéis sandwich [5], ao projeto de estruturas pré-fabricadas em geral [3] e ao projeto de edifícios em zonas sísmicas [4], onde estes temas são abordados em detalhe e que podem ser uma mais-valia para todos os que se queiram dedicar a esta temática.

Chastre, C.  2018.  Ductilidade e resistência no reforço de pilares de betão armado sem aumento de secção, Março/Abril de 2. Construção Magazine. 84:48-49., Number Março/Abril AbstractWebsite

O aumento da resistência e/ou da ductilidade é um objetivo primordial quando se procede ao reforço de pilares. Um método bastante eficaz de aumentar a ductilidade, particularmente em regiões sísmicas, é através do encamisamento com coletes de FRP, uma vez que esta técnica permite uma diminuição da deformação transversal do pilar e a limitação da encurvadura das armaduras longitudinais, aumentando consequentemente a ductilidade do mesmo. Diversos ensaios experimentais permitiram detetar que os incrementos são maiores em secções circulares do que em secções quadradas ou retangulares [1, 2]. A atenuação deste efeito é obtida através do arredondamento dos cantos nos pilares de secção retangular. Contudo, o encamisamento com coletes de FRP, por si só, não aumenta significativamente a resistência do pilar à flexão composta. Para que isso aconteça e se mantenha um nível elevado de ductilidade, é necessário adicionar armaduras longitudinais à armadura do pilar e posteriormente proceder ao encamisamento com colete de FRP. Uma forma muito eficiente de o conseguir, mantendo a seção transversal do pilar, é utilizando o sistema CREatE (Continuous Reinforcement Embedded at Ends) desenvolvido na Universidade NOVA e já anteriormente apresentado nesta coluna, na edição de Junho/Agosto de 2017 [3], para o caso do reforço de vigas. O sistema CREatE foi idealizado para ser utilizado com diversos materiais e diferentes elementos estruturais [4-7], em que é necessário aumentar a sua capacidade resistente através de armaduras pós-instaladas, caracterizando-se pela utilização de armaduras contínuas embutidas nas extremidades do elemento estrutural sem o uso de dispositivos mecânicos para as fixar. Antes da ancoragem da armadura de reforço no interior do elemento, é necessário utilizar uma curva de transição suave para alterar a forma da armadura de reforço e evitar a ocorrência de concentrações de tensões na armadura ou na interface [4, 7, 8]. Este conceito foi aplicado no reforço de pilares realizado no âmbito da tese de doutoramento de Faustino Marques [9].Na Figura 1 é possível observar dois pilares de seção retangular (20x40cm2) encamisados com coletes de 3 camadas de CFRP (200gr/m2) em que foi utilizado o sistema CREatE com armaduras pós-instaladas de aço inox (2x20x5mm2) ou de laminados de CFRP (2x(10+20)×1.4 mm2/face) para reforço longitudinal [7, 8]. Na Figura 2 pode observar-se os resultados dos ensaios experimentais de um conjunto de pilares de seção retangulares sujeitos a esforço axial e a ações horizontais cíclicas. O pilar P11 é o de referência pois, não foi reforçado, enquanto os pilares P12, P15 e P16 foram encamisados com coletes de 3 camadas de CFRP e nos pilares P15 e P16 foi utilizado adicionalmente o sistema CREatE com armaduras pós-instaladas de aço inox (P15) ou de laminados de CFRP (P16) para reforço longitudinal [7]. Na Figura 3 mostra-se a envolvente dos diagramas Força-Deslocamento dos ensaios dos diferentes pilares de seção retangular (P11; P12; P15 e P16), sendo possível de constatar um excelente desempenho não só em termos de ductilidade (incremento de 67%) como de resistência (incrementos entre 29% e 43%, para drifts entre 2 e 4%) dos pilares reforçados com o sistema CREatE relativamente ao pilar de referência não reforçado.


Chastre, C, Mendonça P.  2017.  2017 International Conference on Building Materials and Materials Engineering - ICBMM 2017, September 21-23,. 264:159., Lyon, France: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Abstract
Salcedo Hernández, JC, Fortea Luna M, Lauria A, Rovero L, Tonietti U, Chastre C, González Jiménez L, Matas Casco M, Saumell Lladó J.  2017.  Cáceres-Florencia, patrimonio vivo: Ensayos técnico-arquitectónicos. Suplementos de Investigación en Construcciones Arquitectónicas . 3(Salcedo, José-Carlos, Ed.).:156., Cáceres: Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas de la Universidad de Extremadura Abstract
Chastre, C, Mendonça P.  2019.  2nd International Conference on Building Materials and Materials Engineering - ICBMM 2018, September 26-28,. 278:168., Lisbon, Portugal: MATEC Web of Conferences Abstract


Almeida, G, Melicio F, Chastre C, Fonseca J.  2011.  Displacement measurements with ARPS in T-beams load tests. 349 AICT:286-293. Abstract

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.