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FRPreDur - Comportamento estrutural a curto e longo prazo de elementos de betão armado reforçados à flexão com laminados de CFRP pré-esforçados

2015-11-02

O principal objetivo do presente projeto de investigação é contribuir para o conhecimento sobre o comportamento estrutural de curto e longo prazo de elementos de betão armado reforçados à flexão com laminados de CFRP pré-esforçado sob vários ambientes específicos de aplicação, condições de carga e degradação química.

O projeto é constituído por três componentes: um programa experimental, simulações numéricas e recomendações de projeto. O programa experimental foi apoiado em lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP pré-esforçado. A influência do sistema pré-esforçado, nível pré-esforçado e dano existente nas perdas imediatas e de longo prazo sob o efeito de cloretos, fluência, gelo-degelo, ciclos de humidade e temperatura, foram as principais variáveis estudadas. Os resultados obtidos no programa experimental serão usados para obter a previsão do comportamento em serviço de lajes pré-esforçadas, bem como da resistência última suportada em modelos numéricos. Estes modelos numéricos serão implementados no programa de elementos finitos designado FEMIX. Modelações 2D e 3D serão usadas para a simulação dos elementos estruturais. O betão será simulado com recurso a um modelo elasto-plástico de fendilhação distribuída. O FRP será simulado assumindo um comportamento linear elástico até à rotura. Serão utilizados modelos adequados para a simulação das interfaces FRP/epóxi (FEI) e epóxi/betão (EBI). Os efeitos de degradação anteriormente referidos serão tidos em conta nas leis constitutivas do betão, FRP, epóxi, FEI e EBI. Recomendações de projeto serão elaboradas com base nos resultados obtidos no programa experimental e nos estudos paramétricos realizados com simulações numéricas. Finalmente, dado que o Investigador Responsável do presente projeto é secretário do comité técnico da RILEM DUC - Design procedures for the use of composites in strengthening of reinforced concrete structures, as conclusões mais significativas serão apresentadas a este e, eventualmente, incluídas nos documentos em desenvolvimento. Além disso, os principais resultados também foram divulgadas nas reuniões da COST Action TU1207 - Next Generation Design Guidelines for Composites in Construction e fib TG 5.1.

Referência do Projeto: PTDC/ECM-EST/2424/2012

Investigador Responsável: José Manuel de Sena Cruz

Instituição Proponente: Universidade do Minho

Financiamento: Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Financiamento Concedido: €157.498,00

Data de Início: 01-03-2013

Data do Fim: 30-09-2015

Empresas/Instituições que colaboraram neste Projeto:
- S&P Clever Reinforcement Ibérica, Lda. (www.reinforcement.ch)
- Artecanter - Indústria de Transformação de Granitos, Lda. (www.artecanter.com)
- Tecnipor - Gomes & Taveira Lda. (www.tecnipor.com.pt)
- Vialam – Indústrias Metalúrgicas e Metalomecânicas, Lda.
- Hilti Portugal (www.hilti.pt)
- Novo Modelo Europa, S.A. (www.nmeuropa.pt)
- Sika Portugal - Produtos Construção e Indústria, S.A. (www.sika.pt)
- HBM FiberSensing (www.fibersensing.com)

Os principais objetivos do presente projeto eram:

1 - A investigação dos parâmetros fundamentais que influenciam, sob ações de curto e longo prazo, a performance de laminados de CFRP pré-esforçado no contexto do reforço à flexão;

2 - Avaliar o comportamento a longo prazo de laminados de CFRP, adesivo e betão em termos de fluência, relaxamento e retração e identificar os ambientes críticos que aceleram o seu efeito;

3 - A obtenção de previsões de vida útil, devido às ações de longo prazo;

4 - A obtenção de fatores de redução para os ambientes estudados;

5 - A obtenção de valores limite de tensão para as ações de longo prazo;

6 - O desenvolvimento de modelos numéricos para simular os efeitos de degradação estudados em elementos de betão reforçados com laminados de CFRP pré-esforçados.

A1 - Gestão do Projeto

A2 - Comportamento a longo prazo do laminado de CFRP, adesivo e betão

A3 - Comportamento de curto e longo prazo de lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP pré-esforçados sob efeito de fluência

A4 - Comportamento a longo prazo de lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP pré-esforçado sob ações ambientais distintas

A5 - Modelação numérica e recomendações de projeto sobre o comportamento a curto e longo prazo de lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP pré-esforçados

CBPAT2014 – 1º Congresso Brasileiro de Patologia das Construções, 21 a 23 Maio 2014, Foz de Iguaçu, Brasil.

CICE2014 – The 7th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, 20 a 22 August 2014, Vancouver, Canada.

5th TU1207 – 5th Meeting of COST Action TU1207, 19 a 21 Maio 2015, Lecce, Italy.

6th TU1207 – 6th Meeting of COST Action TU1207, 8 a 9 Outubro, 2015, Barcelona, Spain.

SMAR2015 – Third Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures, 7 a 9 Setembro 2015, Antalya, Turkey.

SPREB-FRP 2015 – 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s, 18 Setembro 2015, University of Minho, Guimarães.

Seminário

1. SPREB-FRP 2015 - 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s, que decorreu nas instalações da Universidade do Minho, Guimarães, a 18 de setembro de 2015. O SPREB-FRP 2015 que contou com a presença de 50 participantes, incluiu as seguintes sessões temáticas: (i) uso de FRP pré-esforçado no reforço de estruturas de betão armado; (ii) comportamento à flexão de estruturas de betão armado reforçadas com laminados pré-esforçados de acordo com a técnica NSM; (iii) casos de recentes aplicações de FRP’s em estruturas de betão armado. Na parte da tarde foi dado todo o enfoque em relação ao projeto FRPreDur.


Teses de Doutoramento

2. “Short and long-term structural behaviour of concrete elements flexurally strengthened with prestressed CFRP laminates.” PhD thesis of Luís Correia, Doctoral Programme in Civil Engineering, University of Minho (Supervising Team: José Sena Cruz & Paulo França). [To be concluded 2016]

3. “Short and long-term structural behaviour of concrete elements flexurally strengthened with prestressed CFRP laminates by using the gradient method” PhD thesis of Tiago Teixeira, Doctoral Programme in Civil Engineering, University of Minho (Supervising Team: José Sena Cruz & Julien Michels). [The PhD student past away last May 2015]


Teses de Mestrado

4. “Flexural strengthening of RC slab with prestressed CFRP laminates [Reforço à flexão de lajes de betão armado com laminados de CFRP pré-esforçados]”. MSc Thesis of Ricardo Azevedo, University of Minho, approved on 30th of July 2015 (Supervising Team: José Sena Cruz).

5. “Influence of the epoxy adhesive on the performance of the concrete elements strengthened with NSM-CFRP systems”. MSc Thesis of Anja Borojevic, Università degli Studi di Padova, approved on 15th of October 2015 (Supervising Team: José Sena Cruz, Carlo Pellegrino).

6. “Reinforced concrete slabs strengthened with FRP: experimental and finite element’s behaviour”. MSc Thesis of Fabio Panella, Università degli Studi di Padova, approved on 26th of October 2015 (Supervising Team: Gian Piero Lignola, Francesca Ceroni, José Sena Cruz).


Livros

7. Sena-Cruz, J.M.; Correia, L. (Editores) “3rd Seminar on design strengthening of concrete structures with FRP materials (SPREB-FRP 2015) [3º Seminário sobre o projeto de reforço de estruturas de betão com FRP’s (SPREB-FRP 2015)].” Department of Civil Engineering, School of Engineering, University of Minho, Guimarães, ISBN 978-989-8793-02-7, 36 pp., 2015.


Capítulos de Livro

8. Michels, J.; Barros, J.; Costa, I.; Sena-Cruz, J.; Czaderski, C.; Giacomin, C.; Kotynia, R.; Lees, J.; Pellegrino, C.; Zile, E. (2015) “Prestressed FRP Systems” Design Procedures for the Use of Composites in Strengthening of Reinforced Concrete, RILEM State-of-the-Art Reports 19, C. Pellegrino and J. Sena-Cruz (eds.), 263-301.


Artigos em Revistas Internacionais

9. Correia, L.; Teixeira, T.; Michels, J.; Almeida, J.; Sena-Cruz, J. (2015) “Flexural behaviour of RC slabs strengthened with prestressed CFRP strips using different anchorage systems” Composites Part B, 81: 158–170.

10. Sena-Cruz, J.; Michels, J.; Harmanci, Y.; Correia, L. (2015) “Flexural strengthening of RC slabs with prestressed CFRP strips using different anchorage systems” Polymers, 7: 2100–2188.

11. Silva, P.; Fernandes, P.; Sena-Cruz, J.; Xavier, J.; Castro, F.; Soares, D.; Carneiro, V. (2015) “Effects of different environmental conditions on the mechanical characteristics of a structural epoxy” Composites Part B. [Accepted for publication]

12. Benedetti, A.; Fernandes, P.; Granja, J.L.; Sena-Cruz, J.; Azenha, M. (2015) “Influence of temperature on the curing of an epoxy adhesive and its influence on bond behaviour of NSM-CFRP systems” Composites Part B. [Re-submitted]


Artigos em Revistas Nacionais

13. Correia, L.; Sena-Cruz, J.; Michels, J.; França, P. (2015) “Reforço à flexão de lajes de betão armado com laminados de CFRP pré-esforçados usando distintos métodos de ancoragem” Revista de Engenharia Civil. [Submetido]


Artigos em Congressos Internacionais

14. Sena-Cruz, J.; Correia, L.; Teixeira, T.; Michels, J. (2014) “Flexural strengthening of RC slabs with prestressed CFRP strips: serviceability and ultimate load state behavior”, CBPAT2014 – 1º Congresso Brasileiro de Patologia das Construções, 21 to 23 May, Foz de Iguaçu, Brazil, 14 pp.

15. Correia, L.; Teixeira, T.; Sena-Cruz, J.; Michels, J. (2014) “Flexural strengthening of RC slabs with prestressed CFRP strips using different anchorage systems”, The 7th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering – CICE2014, 20 to 22 August, Vancouver, Canada, 6 pp.

16. Fernandes, P.; Silva, P.; Correia, L.; Sena-Cruz, J. (2015) “Durability of an epoxy adhesive and a CFRP laminate under different exposure conditions”, SMAR2015 – Third Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures, 7 to 9 September, Antalya, Turkey, 8 pp.

17. Silva, P.; Sena-Cruz, J.; Azenha, M.; Escusa, G. (2015) “Experimental investigation on creep behaviour of an epoxy adhesive”, SMAR2015 – Third Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures, 7 to 9 September, Antalya, Turkey, 8 pp.

18. Benedetti, A.; Fernandes, P.; Granja, J.; Azenha, M.; Sena-Cruz, J. (2015) “Effects of curing temperature on pull-out behavior and stiffness evolution of epoxy adhesives for NSM-FRP applications”, SMAR2015 – Third Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures, 7 to 9 September, Antalya, Turkey, 8 pp.


Artigos em Congressos Nacionais

19. Teixeira, T.; Correia, L.; Sena-Cruz, J.; Michels, J. (2014) “Reforço à flexão de lajes de betão armado com laminados de CFRP pré-esforçados: comportamento em estado limite último e de utilização.” JPEE2014 - 5as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, 26 to 28 November, LNEC, Lisbon, 14 pp.

20. Correia, L.; Sena-Cruz, J.; Michels, J.; França, P.; Teixeira, T. (2015) “Comportamento de lajes pré-esforçadas.” 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s (SPREB-FRP 2015), 18 September, University of Minho, Guimarães, 8 pp.

21. Coelho, M.; Caggiano, A.; Sena-Cruz, J.; Neves, L. (2015) “Comparação entre modelos constitutivos de interface: abordagem total versus abordagem com plasticidade.” 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s (SPREB-FRP 2015), 18 September, University of Minho, Guimarães, 7 pp.

22. Fernandes, P.; Silva, P.; Correia, L.; Sena-Cruz, J. (2015) “Durabilidade de um adesivo epóxi e um laminado de CFRP expostos a distintas condições ambientais.” 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s (SPREB-FRP 2015), 18 September, University of Minho, Guimarães, 8 pp.

23. Silva, P.; Sena-Cruz, J.; Azenha, M. (2015) “Efeitos da fluência num adesivo epóxi: investigação experimental.” 3º Seminário sobre o Projeto de Reforço de Estruturas de Betão com FRP’s (SPREB-FRP 2015), 18 September, University of Minho, Guimarães, 7 pp.


Relatórios

24. Silva, P.; Fernandes, P.; Sena-Cruz, J.M.; Barros, J.; Azenha, M.; (2014) “Efeito de fluência e durabilidade de elementos de betão reforçados de acordo com a técnica NSM” Relatório no. 14-DEC/E-41, Departamento de Engenharia Civil, Universidade do Minho, Guimarães, 24 pp.

- Seminário

- Publicação de um livro

- Publicações em revistas nacionais e internacionais

- Publicações em conferências nacionais e internacionais

- Apresentações orais em conferências

- Reuniões de Comité técnico

- RepositoriUM

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