Novo sistema de reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável aplicadas pelo exterior,
Franco, Noel, Chastre Carlos, and Biscaia Hugo
, II Encontro Luso-Brasileiro de Degradação de Estruturas de Betão, 27-29 September, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12p., (2016)
AbstractO reforço à flexão de vigas de betão armado tem apresentado uma evolução com tendência para soluções onde são utilizadas armaduras à base de materiais compósitos de fibras de Carbono, Vidro, Basalto ou Aramida, aplicadas com as técnicas Externally Bonded Reinforcement (EBR) ou Near Surface Mounted (NSM). No entanto, o comportamento elástico-linear destes materiais e as roturas tendencialmente frágeis das soluções condicionam a sua utilização em estruturas onde se pretende alguma ductilidade. Por conseguinte, procurou-se desenvolver um sistema de reforço estrutural alternativo e inovador em que os materiais de reforço aplicados, conjuntamente com a solução de reforço, conseguissem minimizar ou eliminar os riscos de roturas prematuras e ao mesmo tempo aumentassem a ductilidade dos elementos reforçados. Neste trabalho, apresenta-se em pormenor este novo sistema de reforço à flexão de vigas de betão armado com armaduras de aço inoxidável ancoradas internamente por aderência. Neste sistema de reforço as armaduras são contínuas e pós-instaladas pelo exterior, ficando as extremidades ancoradas por aderência no interior do elemento estrutural. Apresentam-se e discutem-se os resultados dos ensaios realizados para avaliar o desempenho das vigas de betão armado reforçadas com esta nova técnica. Os modos de rotura observados são também motivo de análise mais detalhada. Evidenciam-se alguns benefícios na utilização deste sistema de reforço inovador, nomeadamente ao nível da capacidade resistente última das vigas de betão armado e fazem-se algumas recomendações para a sua aplicação e utilização na reabilitação de elementos estruturais degradados.
Novo sistema de reforço estrutural de vigas de betão armado com compósitos de FRP ancorados internamente por aderência,
Chastre, Carlos, Monteiro António, Biscaia Hugo, and Franco Noel
, II Encontro Luso-Brasileiro de Degradação de Estruturas de Betão, 27-29 September, LNEC, Lisbon, Portugal, p.12p., (2016)
AbstractA reabilitação de estruturas de betão armado com compósitos de FRP tem tido uma grande aceitação em especial devido às excelentes características de durabilidade dos materiais compósitos, ao seu baixo peso e às suas elevadas prestações mecânicas. Contudo, o comportamento elástico-linear dos compósitos de FRP e a sua forma de aplicação pode originar roturas prematuras, quer na técnica de reforço EBR (Externally Bonded Reinforcement), em que o compósito é colado externamente, quer na técnica NSM (Near Surface Mounted) em que o compósito é inserido na zona do recobrimento. No sentido de minimizar o risco de roturas prematuras e ao mesmo tempo aumentar a ductilidade dos elementos reforçados, desenvolveu-se um novo sistema de reforço estrutural em que as armaduras são ancoradas internamente por aderência. A fim de validar o novo sistema de reforço estrutural com compósitos de FRP foi realizado um programa experimental que incluiu o ensaio de vigas de betão armado (BA) reforçadas com as seguintes técnicas de reforço: EBR, NSM e pela nova técnica CREatE (continuous reinforcement embedded at ends). Neste artigo descrevem-se os ensaios experimentais realizados e analisam-se os resultados obtidos. 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.
A Nonlinear Analytical model to predict The full-range debonding process of FRP-to-parent material interfaces free of any mechanical anchorage devices,
Biscaia, Hugo C., Borba Isabel S., Silva Cinderela, and Chastre Carlos
, Composite Structures, 15 March 2016, Volume 138, p.52-63, (2016)
AbstractEver since Fibre Reinforced Polymers (FRP) began to be used in the repair or strengthening of structural elements, the premature debonding of the FRP composite from the substrate has been an important drawback that have been motive of several studies. The importance of knowing and describing the full-range behaviour of FRP-to-parent material interfaces rigorously is therefore urgent. However, at present, there are no analytical solutions that describe the full-range behaviour of such interfaces that help us to understand the full debonding phenomena of FRP-to-parent material interfaces free of any mechanical anchorage devices. Therefore, the aim of this study is to contribute the advances of that knowledge through an analytical solution by means of an exponential bond-slip model that is known to represent the nonlinearities involved in the debonding process of the FRP composite from the substrate. Analytical solutions for the slips, strains in the FRP composite, bond stress distributions along the bonded interface and stresses in the substrate are presented. A full-range load-slip analysis is also discussed.
A New Bonding Technique for the Rehabilitation of Old Timber Floors with CFRP Composites,
Biscaia, Hugo, Chastre Carlos, Cruz David, and Franco Noel
, 41th IAHS Word Congress of Housing. Sustainability and Innovation for the Future, 13-16 September , Albufeira, Portugal, p.10, (2016)
AbstractDespite the number of applications with Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) have been grown in civil constructions, the studies available in the literature dedicated to the strengthening of old timber beams are very rare. This paper analyses the bending behaviour of old suspended timber floors flexurally-strengthened with CFRP laminates. A new bonding technique developed by the authors is presented which mainly consists on the embedding of both CFRP ends into the core of the timber beams. Differences between the traditional strengthening, i.e. Externally Bonded Reinforcement (EBR), and the new bonding technique are reported. A timber pavement without any CFRP laminate bonded to its soffit was also considered and the results were used as reference values for comparison with the strengthened specimens. The results revealed that the CFRP laminate used for the flexurally-strengthened of the specimen according to the EBR technique reached only 27.2% of the rupture strain of the CFRP laminate whereas the new bonding technique was capable to prevent the premature debonding of the CFRP from the timber substrate and the rupture of the CFRP laminate was observed. Furthermore, the strain distributions in the CFRP laminates and the bond stresses within the CFRP-to-timber interfaces were affected when the new technique was used. For the sake of better understanding the rupture modes observed, a numerical approach was developed which allowed us to conclude that, until the collapse of the beams, the timber never reached its yielding point and the collapse were mainly due to the poor quality of the timber (e.g. quantity of knot, cracks and irregular geometries) and the low shear capacity of the beams.