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A
Aging of some GFRP-concrete joints under external pressure, Silva, M. A. G., Biscaia H. C., and Chastre C. , AIS2017 - 6th Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, July 19-21 , Singapore, (2017) Abstract

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.

Análise do desempenho à flexão de vigas de betão armado reforçadas com armaduras de aço inoxidável, Franco, N., Chastre C., and Biscaia H. C. , JPEE2014 – 5ª Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Encontro Nacional Betão Estrutural 2014., LNEC, Lisboa., (2014) Abstractartigo_jpee_2014_franco_chastre_biscaia.pdf

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.

Análise do desempenho da técnica CREatE para reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável, Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo , Encontro Nacional Betão Estrutural 2016, 2-4 November 201, FCTUC, Coimbra, Portugal, p.10, (2016) Abstractbe_2016_paper_74_noel__franco.pdf

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.

Análise experimental de ligações pilar-pilar em torres treliçadas em concreto pré-moldado para suporte de geradores eólicos, Martins, David, Souza Sueli T. M., LUCIO Válter J. G., Chastre Carlos, and Souza Luiz A. S. , Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018, 7 a 9 de novembr, LNEC, Lisboa, Portugal, p.10, (2018) 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.

Análise experimental de vigas de betão armado reforçadas à flexão com compósitos de FRP, Chastre, Carlos, Biscaia Hugo, Monteiro António, and Franco Noel , TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016) Abstractteste2016_-_01066_-_chastre.pdf

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.

Análise experimental do comportamento à flexão de vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço inoxidável, Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo , TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016) Abstractteste2016_-_01067_-_noel.pdf

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.

Analyses on the bond transfer between FRP composites and other structural materials, Biscaia, H. C., Chastre C., Cardoso J., and Franco N. , 9th International Conference on Fibre Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil engineering, CICE2018, July 17-19, Paris, France, p.8, (2018) Abstract
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Analysis of load–strain models for RC square columns confined with CFRP, Faustino, Pedro, and Chastre Carlos , Composites Part B: Engineering, June 2015, Volume 74, p.23-41, (2015) AbstractWebsite

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.

Analysis of the debonding process of CFRP-to-timber interfaces, Biscaia, Hugo C., Cruz David, and Chastre Carlos , Construction and Building Materials, 6/15/, Volume 113, p.96-112, (2016) AbstractWebsite

The use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) in the strengthening of timber structures is quite recent and few studies have discussed the debonding between these materials. The analysis of the Mode II debonding process between FRP composites and timber elements may be of great importance because this mode is predominant in the case, for instance, of the bending of beams. Knowing the appropriate bond-slip model to use on the estimation of the performance of FRP-to-timber interfaces is greatly relevant. Under such circumstances, a detailed knowledge of all the states that CFRP-to-timber interfaces are subjected to is important as well. The current work gives answers to these aspects proposing an analytical solution based on a tri-linear bond-slip model that is capable of describing precisely the full-range debonding behavior of FRP-to-timber interfaces. Thus, the purpose of this study is to contribute to existing knowledge with an analytical solution capable of describing the full-range debonding process between a FRP composite and a substrate. The analytical solutions herein proposed are also compared with the results obtained from several experiments based on single-lap shear tests. Comparisons at different load levels and different bonded lengths are presented. The slips, strains in the CFRP composite and bond stress distributions within the bonded interface are emphasized in the text. The complete load-slip response of CFRP-to-timber interface is also analyzed. Each state of the debonding process is described and each one is identified in the load-slip curve.

Analytical model with uncoupled adhesion laws for the bond failure prediction of curved FRP-concrete joints subjected to temperature, Biscaia, Hugo C., Chastre Carlos, and Silva Manuel A. G. , Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Volume 89, p.63-78, (2017) Abstract

The strengthening of structures such as columns, beams, arches or slabs with Fibre Reinforced Polymers (FRP) has been the focus of several studies. However, the studies dedicated to the FRP debonding phenomenon of curved bonded joints affected by elevated temperatures are surprisingly limited and no studies on this topic are known, at present, to use nonlinear analytical or numerical approaches. Still, the available studies found in the literature are unanimous in affirming that the debonding phenomenon on such curved interfaces demands the interaction between Fracture Modes I and II. The present work aims to develop an analytical solution capable of simulating the debonding process of curved CFRP-toconcrete interfaces with a constant radius subjected to mechanical and/or thermal loads. Some examples are presented in which the influence of the radius of the interface and the temperature level is analysed. The analytical solution proposed here is based on adhesion laws in which, in the case ofMode II, an exponential bond vs. relative displacement law with temperature dependency is assumed, whereas the Mode I adhesive law is based on a linear with fragile rupture law with the same temperature dependency as Mode II.

Application of fuzzy inference system for determining weathering degree of some monument stones in Iran, Heidari, Mojtaba, Chastre Carlos, Torabi-Kaveh Mehdi, Ludovico-Marques Marco, and Mohseni Hassan , Journal of Cultural Heritage, Volume 25, p.41-55, (2017) Abstract

This paper presents a comparative evaluation of efficiencies of different accelerated ageing tests (freezethaw, thermal shock, salt crystallization, dissolution and wetting-drying) and fuzzy inference system in predicting weathering degrees of some monument stones from three historical sites (Anahita Temple, Anobanini reliefs and Eshkaft-e Salman reliefs, Iran). The combined effects of natural weathering processes (heating and cooling, wetting and drying, and freezing and thawing) and climatic information were used for assessing the natural weathering degrees. Finally, the natural weathering degrees were multiplied by time effect coefficients to obtain more realistic natural weathering degrees of the monuments. The predicted natural weathering degrees for Anahita Temple, Anobanini reliefs and Eshkaft-e Salman reliefs are 56%, 61%, and 47%, respectively. These predicted values reasonably support the weathering degrees defined by progressive decay indices (calculated equal to 2.77, 3.42 and 2.66 for Anahita Temple, Anobanini reliefs and Eshkaft-e Salman reliefs, respectively), which means the fuzzy model potentially could accurately predict the weathering of stones.

Assessing the behaviour of RC beams subject to significant gravity loads under cyclic loads, Gião, Rita, Lúcio Válter, and Chastre Carlos , Engineering Structures, 2//, Volume 59, Number 2, p.512-521, (2014) AbstractGiao et al 2014.pdfWebsite

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.

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

Avaliação dos Portais da Igreja de São Leonardo na Atouguia da Baleia Utilizando Testes Não Destrutivos, Chastre, Carlos, and Ludovico-Marques Marco , 10º Congresso de Mecânica Experimental (CNME 2016), 12-14 October 20, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12, (2016) Abstractcnme2016_paper_51_chastre.pdf

Neste artigo é apresentado um resumo das intervenções de conservação realizadas no século passado na Igreja de São Leonardo, bem como um resumo dos estudos realizados na última década. Em seguida mostra-se o padrão de degradação que ocorre nos portais de arenito da igreja e é analisada a evolução da alveolização que ocorreu nos portais de arenito ao longo dos últimos sessenta a setenta anos. No final, a inspeção visual dos portais de arenito é comparada com um levantamento realizado através de varrimento por laser tridimensional.

Avaliação dos Portais de Pedra Arenítica da Igreja de São Leonardo Utilizando Testes Não Destrutivos, Chastre, Carlos, and Ludovico-Marques Marco , Mecânica Experimental, Volume 28, p.47-54, (2017) AbstractWebsite

Neste artigo é apresentado um resumo das intervenções de conservação realizadas no século passado e dos estudos e testes não destrutivos realizados na última década na Igreja de São Leonardo na Atouguia da Baleia. Em seguida mostra-se o padrão de degradação que ocorre nos portais de arenito da igreja e é analisada a evolução da alveolização que ocorreu nos portais de arenito ao longo dos últimos sessenta a setenta anos. No final, a inspeção visual dos portais de arenito é comparada com um levantamento realizado através de varrimento por laser 3D.

Avaliação dos resultados de resistência à compressão de betão pronto produzido em centrais portuguesas, Pacheco, João, de Brito Jorge, Chastre Carlos, and Evangelista Luís , Encontro Nacional Betão Estrutural - BE2018, 7 a 9 de novembr, LNEC, Lisboa, Portugal, p.10, (2018) Abstract

Este artigo avalia se, para especificações de betão correntes, a resistência à compressão de betão pronto é significativamente dependente da central que o produziu, bem como se a variabilidade entre amassaduras de uma determinada composição é dependente da classe de resistência especificada. É apresentado um parâmetro probabilístico que converte a resistência à compressão característica especificada para a resistência à compressão expectável em provetes de betão cúbicos em condições padronizadas.É feita uma análise estatística e probabilística dos resultados de ensaios de resistência à compressão aos 28 dias de betão pronto produzido em três centrais de betão portuguesas durante o ano de 2017. Após a avaliação da representatividade da base de dados analisada, é feito um estudo comparativo dos parâmetros estatísticos dos dados de produção das diferentes centrais e é avaliada a influência da classe de resistência à compressão do betão nestes parâmetros. Define-se e analisa-se um parâmetro probabilístico que converte a resistência à compressão especificada para a resistência potencial de betão, para cubos de 150 mm. Este parâmetro contribui para uma futura proposta de um modelo probabilístico, a ser utilizado em análises de fiabilidade, que converte a resistência à compressão especificada para a resistência à compressão de elementos de betão em obra.Quer a análise estatística dos ensaios de resistência à compressão, quer o parâmetro de conversão são comparados com os resultados de investigações internacionais na área, aferindo-se se a qualidade da produção de betão pronto nacional é semelhante à de outras regiões.

Avaliação experimental de diferentes ligações coladas, Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Cruz David, Franco Noel, and Nunes Ricardo , TEST&E 2016 - 1º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil, 4-6 July 2016, IST, Lisbon, Portugal, p.8, (2016) Abstractteste2016_-_01050_-_biscaia.pdf

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.