Coauthored Publications with: Lucio

Book

Acker, AV, Chastre C, Cholewicky A, Crisp B, Lúcio V, Elliott KS, Engström B, Gasperi A, Suikka A, Tsoukantas S, Vambersky J, Vantomme J.  2012.  fib Bulletin 63. Design of precast concrete structures against accidental actions. fib bulletin. :78., Number 63, Lausanne: Fédération internacionale du béton (fib) AbstractWebsite

Since the 1980’s, several buildings throughout the world have been subject to gas explosions, impact by cars or airplanes, or car bomb attacks. In many cases the effect of the impact or explosion has been the failure of a critical structural member at the perimeter of the building. After the failure, the load supported by that member could not be redistributed and part or all of the structure has collapsed in a progressive manner. The phenomenon that occurs when local failure is not confined to the area of initial distress, and spreads horizontally and/or vertically through the structure, is termed progressive collapse.

Progressive collapse is a relatively rare event, as it requires both an accidental action to cause local damage and a structure that lacks adequate continuity, ductility, and redundancy to prevent the spread of damage. It is technically very difficult and economically prohibitive to design buildings for absolute safety. However it is possible to construct precast concrete buildings that afford an acceptable degree of safety with regard to accidental actions.

A structure is normally designed to respond properly, without damage, under normal load conditions, but local and/or global damages cannot be avoided under the effect of an unexpected, but moderate degree of accidental overload. Properly designed and constructed structures usually possess reasonable probability not to collapse catastrophically under such loads, depending on different factors, for example: the type of loading; the degree and the location of accidental loading in regard to the structure and its structural members; the type of structural system, the construction technology, and the spans between structural vertical members, etc.

No structure can be expected to be totally resistant to actions arising from an unexpected and extreme cause, but it should not be damaged to an extent that is disproportionate to the original cause.

The aim of fib Bulletin 63 is to summarize the present knowledge on the subject and to provide guidance for the design of precast structures against progressive collapse. This is addressed in terms of (a) the classification of the actions, (b) their effect on the structural types, (c) the strategies to cope with such actions, (d) the design methods and (e) some typical detailing, all supplemented with illustrations from around the world, and some model calculations.
Tsoukantas, S, Toniolo G, Pampanin S, Ghosh SK, Sennour L, D’Arcy T, Sthaladipti S, Menegotto M, Özden Ş, Lúcio V, Chastre C, Dritsos S, Psycharis I, Topintzis T, Kremmyda G, Fernández-Ordóñez D, de Chefdebien A, Hughes S, Rajala L.  2016.  fib Bulletin 78. Precast-concrete buildings in seismic areas, 2016. fib bulletin. :273., Number fib Bulletin 78, Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib) Abstractfib_bulletin78.jpgWebsite

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.
Acker, AV, Chastre C, Crisp B, Fernandez D, Lúcio V, Elliott KS, Hughes S, Jones G, Karutz H, Klein-Holte R, Maas S, Menegotto M, Tsoukantas S, van der Zee P.  2014.  fib Bulletin 74. Planning and design handbook on precast building structures, 2014. fib bulletin. :313., Number fib Bulletin 74, Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib) AbstractWebsite

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.
Chastre, C, Lúcio V, Acker AV, Crisp B, Gutstein D, Saraiva F, Doniak Í, Krohn J, Viegas JB, Ferreira M, Menegotto M, el Debs M, Hughes S, Tsoukantas S, Pampanin S.  2012.  Estruturas Pré-Moldadas no Mundo. Aplicações e Comportamento Estrutural, 2012. :320., Brasil: Fundação da Faculdade de Ciência e Tecnologias da Universidade NOVA de Lisboa AbstractWebsite

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.

Book Chapter

Chastre, C, Lúcio V.  2012.  Estruturas pré-moldadas no mundo. Estruturas Pré-moldadas no Mundo - Aplicações e Comportamento Estrutural. :1-6.: Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa Abstract
n/a
Lúcio, V, Chastre C.  2012.  Ligações rígidas em estruturas pré-fabricadas. Estruturas Pré-moldadas no Mundo - Aplicações e Comportamento Estrutural. :137-166.: Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa Abstract
n/a
Chastre, C, Lúcio V.  2012.  Torres pré-fabricadas de betão para suporte de turbinas eólicas. Estruturas Pré-moldadas no Mundo - Aplicações e Comportamento Estrutural. :91-106.: Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa Abstract
n/a
Chastre, C, Lúcio V, Tsoukantas S.  2012.  Princípios básicos para a conceção de estruturas de edifícios em zonas sísmicas. Estruturas Pré-moldadas no Mundo - Aplicações e Comportamento Estrutural. :227-248.: Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa Abstract
n/a

Conference Paper

Faria, P, Chastre C.  2015.  Visão Integrada da Reabilitação, 18 de Junho 2015. Paredes 2015. Reabilitação e Inovação.. (Paulo B. Lourenço, Fernando Pinho, Vasconcelos, Graça, Válter Lúcio, Eds.).:1-20., Lisboa Abstractpaulina_faria_e_carlos_chastre_-_visao_integrada_da_reabilitacao.pdf

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.
Martins, D, Souza STM, LUCIO VJG, Chastre C, Souza LAS.  2018.  Análise experimental de ligações pilar-pilar em torres treliçadas em concreto pré-moldado para suporte de geradores eólicos, 7 a 9 de novembr. Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018. :10., LNEC, Lisboa, Portugal Abstract

Com o crescente consumo de energia elétrica são cada vez mais os países que procuram fontes de energia renovável e limpa, entre elas a eólica. A quantidade de energia produzida é influenciada pela altura das torres, dimensões das pás e potência dos aerogeradores. Quanto maior for a elevação da turbina maiores são a velocidade e estabilidade dos ventos alcançados. A solução de torre treliçada em concreto armado pré-moldado idealizada por Lúcio e Chastre [2] permite a construção de torres altas e é competitiva em relação aos outros sistemas estruturais.As ligações têm uma importância fundamental no comportamento global das estruturas pré-moldadas. A viabilidade da ligação (fácil execução, baixo custo, comportamento/capacidade resistente) é preponderante na viabilização da construção destas torres.Até à data foram estudadas quatro ligações (S1, S2, S3 e S4), sendo neste artigo abordadas apenas as ligações do modelo S3 com junta de 3mm (barras salientes/bainhas corrugadas/selagem com grout) e do modelo S4 com junta de 50 mm (ligações aparafusadas produzidas comercialmente).Através dos resultados experimentais pode-se concluir que o mecanismo de rutura foi o mesmo nos dois modelos e que as soluções estudadas preenchem os requisitos para a sua utilização em estruturas pré-moldadas de concreto armado para suporte de aerogeradores.
Souza, LAS, Chastre C, LUCIO VJG, Souza STM.  2015.  Comportamento Dinâmico de Torres Treliçadas em Concreto Armado para Turbinas Eólicas Offshore, 29 de Junho a 2 . Congresso de Métodos Numéricos em Engenharia. :18., Lisboa, Portugal Abstractsouza2015chlusu.pdf

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

The aim of the present paper is to evaluate the gravity loads effect in the behaviour of reinforced concrete beams critical zones subjected to cyclic loads. A numerical study to assess the influence of gravity load on RC beam critical zones subjected to cyclic loading is presented, assuming the level of gravity load as a variable parameter. For this purpose, the non-linear model was previously validated with an experimental campaign carried out on RC beam connection subject to cyclic loading with and without gravity loads. The consideration of the gravity load effects led to an accumulation of negative (hogging) deformation and the formation of an unidirectional plastic hinge. In order to validate this behaviour in an overall structural response, a non-linear numerical analysis of a RC frame system under cyclic loads, subject to different levels of gravity load, is also presented. The numerical results are analysed in terms of global hysterical response, accumulated energy dissipation and equivalent viscous damping ratio. In this numerical study was observed that the hysteretic response depends on the load path. In the presence of higher gravity loads levels, the structure hysteretic behaviour exhibits higher damage levels and the failure mechanism is prone to the formation of four plastic hinges. This phenomenon is analysed and discuss in the present paper. © Federation Internationale du Beton (fib) - International Federation for Structural Concrete, 2019.
Souza, S, Lúcio V, Chastre C, Souza L, Martins D.  2016.  Experimental Analysis of Column To Column Connections for Precast Concrete Truss, 21 – 23 November. fib Symposium 2016. Performance-based approaches for concrete structures. :10p., Cape Town, South Africa Abstract

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.
Gião, R, Lúcio V, Chastre C, Proença J.  2009.  New Methodology For Reinforced Concrete Beam-Column Cyclic Test. International FIB Conference "Concrete - 21st Century Superhero. , London: fib Abstract

The aim of the present communication is to present an analysis of the gravity load influence on the hysteretic behaviour of a beam-column connection. For this purpose, in the experimental campaign a new procedure for RC cyclic tests is presented in order to reproduce closer demands on the beam critical zone than the traditional procedures. The Experimental campaign included cyclic tests of the specimens according with the ECCS recommendation and an innovate procedure. The test results are presented, compared and analysed. A numerical simulation of the tests is presented where the model for the hysteretic response of the beam was calibrated with the experimental results. Finally, the behaviour of a portal frame system under cyclic displacements up to a drift of 3.5% was analysed, assuming that the non-linearity is concentrated on the plastic hinges, considering different levels of gravity load. Thus it is intended to assess the influence of the gravity load on the behaviour of a structure subjected to cyclic loads.
Souza, LAS, Chastre C, LUCIO VJG, Souza STM.  2015.  Modelo simplificado para análise do comportamento dinâmico de torres treliçadas em concreto armado para turbinas eólicas offshore, 22-25 Nov. CILAMCE 2015 - XXXVI Ibero-Latin American Congress on Computational Methods in Engineering. :16p., Rio de Janeiro, Brasil Abstractsouza2015chlusu-cilamce2015paper327.pdf

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.

Conference Proceedings

Faria, G, Lúcio V, Chastre C, Nunes A.  2010.  Estudo do comportamento à compressão de compósitos de madeira e cimento. Encontro Nacional Betão Estrutural 2010. , Lisboa: LNEC Abstract
n/a
Marques, JL, Fong P, Macedo P, Chastre Rodrigues C, Lúcio V.  2004.  Comportamento da Ligação CFRP-Resina–Betão Sujeita a Acções Cíclicas. Betão Estrutural 2004. , Porto: FEUP Abstractmarques2004fomachlu_-_be2004.pdf

n/a
Gião, R, Lúcio V, Chastre C.  2012.  Seismic Strengthening of RC Beam-Column Connections. 15th World Conference on Earthquake Engineering. , Lisbon Abstract

n/a
Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação Pilar - Fundação com Armaduras Salientes do Pilar, em Estruturas Pré-Fabricadas. 2º Congresso Nacional de Pré-Fabricação em Betão. , Lisboa: ANIPB Abstractreguengo2008luch_-_2_cnp_-_lnec.pdf

A ligação pilar-fundação tem um papel fundamental no comportamento das estruturas pré-fabricadas, em particular, na presença de acções horizontais, como a acção dos sismos e do vento, que introduzem esforços elevados na base dos pilares. Um dos sistemas de ligação pilar-fundação usados em estruturas pré-fabricadas consiste em deixar na extremidade inferior dos pilares armaduras salientes que são introduzidas em negativos executados nas fundações. Estes negativos são posteriormente injectados com grout para garantir a ligação. No presente trabalho foram estudadas diferentes soluções de negativos para ligação das armaduras do pilar à fundação, tendo sido realizados ensaios monotónicos para analisar o seu comportamento. Nesta comunicação apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos da análise experimental efectuada.
Gião, R, Lúcio V, Chastre C, Bras A.  2012.  UFRG – Unidirectional fibre reinforced grout as strengthening material for reinforced concrete structures. BEFIB2012 – Fibre reinforced concrete. , Guimarães: UMinho Abstract

The present study is part of an extensive research project, where the main objective is to evaluate a strengthening solution for reinforced concrete structures using a small thickness jacketing in the compression side of the RC element with unidirectional fiber reinforced grout - UFRG.
For this purpose a high performance cementitious grout reinforced with continuous and unidirectional non woven fibermat has been developed. It was expected that the use of these type of fibers allowed an optimization of its percentage and orientation. It was expected that the use of these type of fibers allowed an optimization of its percentage and orientation. Besides, for continuous fibers (with an aspect ratio, defined as the length-to-diameter ratio, l/d=∞), the composite should attain higher tensile strength since the fiber embedment length is enough to prevent fiber pullout.
The experimental campaign included a set of preliminary tests that allowed the design of the fiber reinforced grout, sustained with rheological parameters [7] and mechanical characterization tests of the materials.
Finally, an experimental campaign was carried out in order to proceed to the mechanical characterization of the unidirectional fiber reinforced grout. Compressive tests were conducted in small thickness tubular specimens that enable the determination of the compressive strength and the static modulus of elasticity of the material. The tensile strength of the material was obtained using splitting tests of cubic specimens (according the standard DIN 1048-5). The experimental results are presented and analyzed.
Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação Pilar - Fundação em Estruturas Pré-Fabricadas. Estudo experimental. Seminário SILE’08. , Lisboa: Fundação FCTUNL Abstract
n/a
Reguengo, R, Lúcio V, Chastre C.  2008.  Ligação pilar – fundação com armaduras salientes do pilar, em estruturas pré-fabricadas – Ensaios monotónicos e ensaios cíclicos. Betão Estrutural 2008. , Guimarães: UMinho Abstractreguengo2008luch_-_be2008.pdf

A ligação pilar-fundação tem um papel fundamental no comportamento das estruturas pré-fabricadas,
em particular, na presença de acções horizontais, como a acção dos sismos e do vento. Um dos sistemas de ligação pilar-fundação usados em estruturas pré-fabricadas consiste em deixar na extremidade inferior dos pilares armaduras salientes que são introduzidas em negativos executados nas fundações, sejam elas sapatas ou maciços de encabeçamento de estacas. Estes negativos são posteriormente injectados com “grout” para garantir a ligação. Foram estudados diferentes soluções de negativos para ligação das armaduras do pilar na fundação. Foram realizados ensaios monotónicos e cíclicos, para analisar não só o comportamento às acções estáticas mas também para a acção sísmica. No presente trabalho apresentam-se os resultados obtidos com a análise experimental efectuada. O estudo realizado permite apresentar recomendações para projecto e quais os tipos de ligações com melhor desempenho.

Journal Article

Gião, R, Lúcio V, Chastre C.  2017.  Characterisation of unidirectional fibre reinforced grout as a strengthening material for RC structures. Construction and Building Materials. 137:272-287. Abstract

The main goal of the present research work is to characterise a unidirectional fibre reinforced grout (UFRG), developed as an alternative material to strengthen RC structures using small thickness jacketing. A high performance cementitious grout reinforced with continuous and unidirectional non-woven steel fibre mat has been developed for this purpose. It was expected that the optimization of the percentage and alignment of the steel fibres would yield a more efficient fibre grout. In fact, the composite should attain higher tensile strength with continuous fibres since the fibre embedment length is enough to prevent fibre pull-out. An experimental programme was carried out to characterise the UFRG’s mechanical properties. Compressive tests were conducted on small thickness tubular specimens to enable the determination of the compressive strength and the static modulus of elasticity. The tensile strength was obtained from splitting tests performed on cubic specimens (DIN 1048-5). Semi-empirical equations, based on the experimental results, are proposed to estimate UFRG’s modulus of elasticity, compressive strength and tensile strength. Two strengthening solutions for RC structures using small thickness CFRP jacketing are presented.
Bras, A, Gião R, Lúcio V, Chastre C.  2013.  Development of an injectable grout for concrete repair and strengthening. Cement and Concrete Composites. AbstractWebsite

This paper deals with the coupled effect of temperature and silica fume addition on rheological, mechanical behaviour and porosity of grouts based on CEMI 42.5R, proportioned with a polycarboxylate-based high range water reducer. Preliminary tests were conducted to focus on the grout best able to fill a fibrous network since the goal of this study was to develop an optimized grout able to be injected in a mat of steel fibers for concrete strengthening. The grout composition was developed based on criteria for fresh state and hardened state properties. For a CEMI 42.5R based grout different high range water reducer dosages (0, 0.2%, 0.4%, 0.5%, 0.7%) and silica fume (SF) dosages (0, 2%, 4%) were tested (as replacement of cement by mass). Rheological measurements were used to investigate the effect of polycarboxylates (PCE) and SF dosage on grout properties, particularly its workability loss, as the mix was to be injected in a matrix of steel fibers for concrete jacketing. The workability behaviour was characterized by the rheological parameters yield stress and plastic viscosity (for different grout temperatures and resting times), as well as the procedures of mini slump cone and funnel flow time. Then, further development focused only on the best grout compositions. The cement substitution by 2% of SF exhibited the best overall behaviour and was considered as the most promising compared to the others compositions tested. Concerning the fresh state analysis, a significant workability loss was detected if grout temperature increased above 35°C. Below this temperature the grout presented a self-levelling behaviour and a life time equal to 45 minutes. In the hardened state, silica fumes increased not only the grout’s porosity but also the grout’s compressive strength at later ages, since the pozzolanic contribution to the compressive strength does not occur until 28 days and beyond.
Gião, R, Lúcio V, Chastre C.  2014.  Assessing the behaviour of RC beams subject to significant gravity loads under cyclic loads, 2//. Engineering Structures. 59:512-521., Number 2 AbstractWebsite

Gravity loads can affect a reinforced concrete structure’s response to seismic actions, however, traditional procedures for testing the beam behaviour do not take this effect into consideration. An experimental campaign was carried out in order to assess the influence of the gravity load on RC beam connection to the column subjected to cyclic loading. The experiments included the imposition of a conventional quasi-static test protocol based on the imposition of a reverse cyclic displacement history and of an alternative cyclic test procedure starting from the gravity load effects. The test results are presented, compared and analysed in this paper. The imposition of a cyclic test procedure that included the gravity loads effects on the RC beam ends reproduces the demands on the beams’ critical zones more realistically than the traditional procedure. The consideration of the vertical load effects in the test procedure led to an accumulation of negative (hogging) deformation. This phenomenon is sustained with the behaviour of a portal frame system under cyclic loads subject to a significant level of the vertical load, leading to the formation of unidirectional plastic hinges. In addition, the hysteretic behaviour of the RC beam ends tested was simulated numerically using the nonlinear structural analysis software – OpenSees. The beam–column model simulates the global element behaviour very well, as there is a reasonable approximation to the hysteretic loops obtained experimentally.