CREatE, um sistema inovador de reforço estrutural utilizando compósitos de CFRP
- Citation:
- CREatE, um sistema inovador de reforço estrutural utilizando compósitos de CFRP, Chastre, Carlos , Construção Magazine, Novembro/Dezembr, Volume 80, Issue Julho/Agosto, Number Novembro/Dezembro, p.46-47, (2017) copy at https://docentes.fct.unl.pt/cmcr/publications/create-um-sistema-inovador-de-reforco-estrutural-utilizando-compositos-de-cfrp
Abstract:
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].
Notes:
REFERÊNCIAS:
1. Chastre, C., et al., Experimental Analysis of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Innovative Techniques, in 41th IAHS Word Congress of Housing. Sustainability and Innovation for the Future. 2016: Albufeira, Portugal.
2. Carvalho, T., et al., Flexural Behaviour of RC T-Beams Strengthened with Different FRP Materials, in The Third International fib Congress and Exhibition “Think Globally, Build Locally”, 2010, fib: Washington DC.
3. Monteiro, A.C.P.J., Reforço de vigas de betão armado com armaduras exteriores de FRP. 2014, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade NOVA de Lisboa.
4. Franco, N., C. Chastre, and H.C. Biscaia, Análise do desempenho à flexão de vigas de betão armado reforçadas com armaduras de aço inoxidável, in JPEE2014 – 5ª Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Encontro Nacional Betão Estrutural 2014. 2014: LNEC, Lisboa.
5. Franco, N., C. Chastre, and H. Biscaia, Análise do desempenho da técnica CREatE para reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável in Encontro Nacional Betão Estrutural 2016. 2016: FCTUC, Coimbra, Portugal.
6. Oehlers, D.J., FRP plates adhesively bonded to reinforced concrete beams: Generic debonding mechanisms. Advances in Structural Engineering, 2006. 9(6): p. 737-750.
7. Faustino, P. and C. Chastre, Flexural strengthening of columns with CFRP composites and stainless steel: Cyclic behavior. Journal of Structural Engineering, 2016. 142(2): p. 04015136.
8. Biscaia, H., et al., Flexural Strengthening of Old Timber Floors with Laminated Carbon Fiber Reinforced Polymers. Journal of Composites for Construction, 2017. 21(1): p. 04016073.