reforço à flexão de vigas de betão armado com compósitos de cfrp

185 Pages·2011·6.94 MB·Portuguese

by  Micael Inácio

REFORÇO À FLEXÃO DE VIGAS DE BETÃO ARMADO COM
COMPÓSITOS DE CFRP

Tiago Silva de Carvalho
(Licenciado em Ciências de Engenharia Civil)

Dissertação para obtenção do Grau de
Mestre em Engenharia Civil – Estruturas e Geotecnia
Pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da
Universidade Nova de Lisboa,

Orientador: Doutor Carlos Chastre Rodrigues
Júri
Presidente: Doutor Valter José da Guia Lúcio
Vogais: Doutor António José da Silva Costa
Doutor Carlos Chastre Rodrigues

Lisboa
2010

Tiago Silva de Carvalho

REFORÇO À FLEXÃO DE VIGAS DE BETÃO
ARMADO COM COMPÓSITOS DE CFRP
Dissertação para obtenção do Grau de
Mestre em Engenharia Cvil – Estruturas e Geotecnia
Pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da
Universidade Nova de Lisboa,

Orientador: Doutor Carlos Chastre Rodrigues

Lisboa
2010

REFORÇO À FLEXÃO DE VIGAS DE BETÃO ARMADO COM
COMPÓSITOS DE CFRP ©

© Tiago Silva de Carvalho, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa,
Setembro 2010
A Faculdade de Ciencias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm o direito, perpétuo
e sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares
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que venha a ser inventado, e de a divulgar atraves de repositórios científicos e de admitir a sua
cópia e distribuição com objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que
seja dado crédito ao autor e editor.

i

Resumo

A sustentabilidade das estruturas existentes é, nos dias de hoje, um ponto fulcral no panorama
da engenharia de estruturas a nível mundial. Deste modo, o estudo de sistemas de reforço de
estruturas assume uma importância inegável para a comunidade técnica que, como agente de
desenvolvimento, deve assumir a sua responsabilidade na procura de sistemas mais eficientes,
duráveis e sustentáveis.
O presente trabalho visa um estudo experimental comparativo de dois dos principais
sistemas de reforço de vigas à flexão com compósitos de carbono (CFRP), nomeadamente, os
sistemas Epoxy Bonded Reinforcement (EBR) e Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR).
Cinco vigas de betão armado foram ensaiadas até à rotura num sistema de aplicação de
carga em quatro pontos, de modo a compreender o comportamento estrutural dos diferentes
sistemas sob a acção de diferentes historiais de carregamento (monotónicos e cíclicos).
Os resultados dos trabalhos experimentais foram analisados tendo em conta parâmetros
como o procedimento de aplicação, a capacidade em condições de serviço, a ductilidade dos
sistemas, a respectiva resistência máxima ou a eficiência ao nível da mobilização do material de
reforço.
No seguimento dos trabalhos, foi elaborado um modelo numérico de análise não linear
de secções, cuja representatividade viria a ser verificada através dos ensaios experimentais
realizados. As recomendações propostas por alguma da bibliografia mais representativa na área
para as previsões de rotura de sistemas compósitos foram adoptadas no modelo e posteriormente
analisadas.

iii

Abstract

The infrastructure’s sustainability is undeniably one of the most relevant problematic of the
global structural engineering community in our days. Therefore, being a core part of the
technological development, the researchers must assume their responsibility on the achievement
of more efficient, durable and sustainable structural strengthening systems.
The present thesis focused on the experimental study of the structural behavior of two
prominent CFRP composite strengthening systems, namely, Epoxy Bonded Reinforcement
(EBR) and Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR).
Five RC beams were tested until rupture in a four-point bending test system, in order to
understand the structural behavior of the solutions under the action of different loading patterns
(monotonic and cyclical).
The experimental output was analyzed through different parameters, such as the
application process, the serviceability conditions, the systems ductility, the maximal
strengthening capacity and the FRP usage rate.
A non-linear cross-sectional numeric model was developed to simulate the behavior of
RC externally strengthened beams. The representativeness of model was analyzed under
comparison with the experimental tests results. Recommendations of some of the most
prominent literature regarding collapse prediction were introduced onto the model and the
results further analyzed.