Carlos Chastre

TThis chapter concerns the need to evaluate the reliability of structural elements produced with recycled aggregates concrete (RAC) in order to address some designers’ scepticism towards the use of this eco-friendly material. The current knowledge on RAC’s behaviour demonstrates its viability for structural purposes. However, of the investigations performed so far very few are related to a fundamental aspect towards RAC world-wide application as a structural material: structural codes have a probabilistic basis.After briefly presenting the state-of-the-art knowledge on the material properties and structural behaviour of RAC, the limitations of the current knowledge are debated. Afterwards, an introduction to structural codification is presented, as well as the fundamentals of reliability analysis. Examples of code verifications are contextualized with their underlying assumptions and the information necessary for code calibration is discussed. The role of reliability in the calibration of structural codes is shown, common techniques for reliability calculations are briefly explained, and relevant references in the area are cited for the readers’ perusal.Having established how structural codes are calibrated, the state-of-the-art on the probabilistic and statistical knowledge of RAC properties is reviewed. The implications of the very reduced number of studies on this area are discussed and the need to conduct further studies is emphasized.Afterwards, investigations that used reliability analysis to calibrate partial safety factors applicable to RAC are reviewed. The methodology of each investigation is presented, the experimental tests that led to the definition of the probabilistic information of the RAC’s parameters are described and the need to have a wide range of data coming from different RAC compositions and aggregate sources is debated.This chapter finishes by contextualizing the current knowledge on RAC properties with the necessary information for code calibration procedures. The relevance of a code proposal towards RAC affirmation as a structural material is highlighted, as well as the requirements of such code. Suggestions for future studies are made.

O dimensionamento de vigas de madeira aos Estados Limites de Utilização (ELUt) tem limites muito apertados tanto para ações de curto prazo como para ações de longo prazo. Uma solução eficiente para este problema passa por aumentar as seções transversais das vigas. Porém, este tipo de solução não só acarreta um aumento de custos como também altera profundamente arquitetura original do edifício abrindo, por conseguinte, uma oportunidade para encontrar outras soluções mais eficientes. Neste sentido, o uso de armaduras de reforço em vigas de madeira pode ser considerado como uma solução promissora uma vez que as estruturas, novas ou velhas, manteriam o aspeto estético original sem introduzir nos elementos reforçados, um aumento significativo do seu peso próprio, melhorando o seu desempenho face a ações de curto e longo prazo. O presente estudo é dedicado à análise de vigas de madeira antigas reforçadas à flexão com materiais compósitos de fibras de carbono, vulgarmente designados na literatura internacional por Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP). Neste trabalho, foram reforçados e ensaiados à flexão pavimentos antigos de madeira tendo-se analisado os respetivos desempenhos aquando da utilização de uma técnica de reforço por colagem tradicional (Externally Bonded Reinforcement - EBR) e aquando da utilização de uma técnica de reforço por colagem inovadora (Continous Reinforcement Embedded at Ends - CREatE). Os ensaios experimentais permitiram verificar que a técnica de colagem inovadora CREatE confere aos pavimentos de madeira uma maior rigidez e resistência face à técnica tradicional conseguindo se mobilizar a totalidade do compósito de CFRP.

Apresentam-se e analisam-se um conjunto de ensaios realizados em vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço ou de FRP, incluindo os referentes a uma nova técnica (CREatE) desenvolvida na FCT NOVA, tendo-se concluído que a técnica CREatE possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais.

An analysis on the effect of the incorporation of coarse recycled concrete aggregates on the bond strength between concrete and embedded steel reinforcement is presented. The model’s uncertainty of the Level I provision of the anchorage length of fib Bulletin 72 on ribbed steel/recycled aggregate concrete bond is quantified. Afterwards, reliability analyses on the bond strength are made and a partial safety factor for the anchorage length of recycled concrete elements is proposed. The model’s uncertainty is evaluated through data from pullout tests, the only type of bond test that has been so far performed extensively on recycled aggregate concrete specimens. The limitations of this test in reproducing the bond of actual structural elements is discussed, and the model’s uncertainty is converted to that of lap splice tests. The bond strength of recycled aggregate concrete design was found to be less reliable than that of natural aggregate concrete, especially in the absence of confining reinforcement. For concrete with full recycled aggregate incorporation, a 25% increase in the anchorage length is proposed. Additional testing on the bond strength of lapped splices or beam-end specimens is recommended.

Neste artigo apresentam-se e analisam-se um conjunto de ensaios realizados em vigas de betão armado reforçadas com armaduras pós-instaladas de aço ou de FRP, incluindo os referentes a uma nova técnica (CREatE) desenvolvida na FCT NOVA. Os resultados experimentais permitiram concluir que a técnica CREatE possibilita aumentos de resistência e ductilidade consideráveis face às técnicas tradicionais.

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.

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