reforço de pilares com frp
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decENGENHARIA
CIVIL
Reforço de pilares com sistemas de FRP Reforço de pilares com sistemas de FRP
Prof. CarlosProf. Carlos ChastreChastre RodriguesRodrigues
FEUP
11 de Maio de 2005
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
SumárioSumário
1.1. IntroduçãoIntrodução
2.2. MateriaisMateriais
3.3. AplicaçõesAplicações
4.4. Tecnologia de AplicaçãoTecnologia de Aplicação
5.5. Ensaios Experimentais Ensaios Experimentais •• Colunas à CompressãoColunas à Compressão
•• Pilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas AlternadasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas Alternadas
6.6. Modelação Numérica de Pilares de B.A. Reforçados com FRPModelação Numérica de Pilares de B.A. Reforçados com FRP•• Colunas à CompressãoColunas à Compressão
•• Pilares à Flexão CompostaPilares à Flexão Composta
7.7. Cálculo de Pilares Reforçados com FRPCálculo de Pilares Reforçados com FRP
8.8. Observações FinaisObservações Finais
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.1.1.1. Causas da reparação e/ou de reforço de estruturasCausas da reparação e/ou de reforço de estruturas
•• Danos provocados por acções externas: Danos provocados por acções externas:
deterioração da estrutura por ausência de conservação deterioração da estrutura por ausência de conservação
sismossismos
incêndiosincêndios
acidentesacidentes
•• Alteração do tipo de utilização da estrutura:Alteração do tipo de utilização da estrutura:
aumento do nível da sobrecargaaumento do nível da sobrecarga
a eliminação de elementos estruturaisa eliminação de elementos estruturais
•• Erros de projectoErros de projecto
•• Defeitos de construçãoDefeitos de construção
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.2.1.2. A solução de reforçoA solução de reforço
Depende:Depende:
•• da da eficiênciaeficiência da intervenção do reforçoda intervenção do reforço
•• das condições e das condições e custoscustos de realização da obra de realização da obra
•• da disponibilidade local de da disponibilidade local de mãomão--dede--obraobra especializada, especializada, materiaismateriais e e equipamentoequipamento. .
•• da continuação ou não da da continuação ou não da utilizaçãoutilização da estrutura durante a da estrutura durante a obra obra
•• do do comportamento face à agressividade do meio ambientecomportamento face à agressividade do meio ambientedurante e após o reforçodurante e após o reforço
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.3.1.3. Opções Técnicas de ReforçoOpções Técnicas de Reforço
Reforço com armadurasReforço com armaduras
Reforço com adição de betãoReforço com adição de betão
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.3.1.3. Opções Técnicas de ReforçoOpções Técnicas de Reforço
Reforço recorrendo a préReforço recorrendo a pré--esforço esforço exterior com aço ou utilizando exterior com aço ou utilizando compósitos de FRPcompósitos de FRP
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.3.1.3. Opções Técnicas de ReforçoOpções Técnicas de Reforço
Reforço com chapas de aço ou laminados de CFRP colados com resinReforço com chapas de aço ou laminados de CFRP colados com resina a epoxídicaepoxídica
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
1. Introdução1. Introdução1.3.1.3. Opções Técnicas de ReforçoOpções Técnicas de Reforço
Encamisamento com chapas de aço ou compósitos de FRPEncamisamento com chapas de aço ou compósitos de FRP
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.1.2.1. Compósitos de FRPCompósitos de FRP
•• fibrasfibras (carbono, vidro ou aramídicas)(carbono, vidro ou aramídicas)
-- elevada resistência à tracção, elevada resistência à tracção,
-- elevado módulo de elasticidade elevado módulo de elasticidade
-- frágeisfrágeis
•• matriz poliméricamatriz polimérica interligando as fibras (resina epóxida)interligando as fibras (resina epóxida)
-- dúctildúctil
-- termoendurecível termoendurecível
existem compósitos naturais (madeira) e artificiais (betão armadexistem compósitos naturais (madeira) e artificiais (betão armado);o);
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
ProduçãoProdução
•• as fibras de carbono resultam da carbonização (ou grafitização),as fibras de carbono resultam da carbonização (ou grafitização), a 1000 ºC ou a 3000 ºC, a 1000 ºC ou a 3000 ºC, de fibras de polímeros orgânicos (acrílico ou alcatrão), alinhande fibras de polímeros orgânicos (acrílico ou alcatrão), alinhandodo--se os átomos de carbono se os átomos de carbono ao longo das fibras originais;ao longo das fibras originais;
•• os filamentos são então agrupados consoante a característica mecos filamentos são então agrupados consoante a característica mecânica desejada, sendo ânica desejada, sendo fibras de carbono as de baixo módulo de elasticidade e grande refibras de carbono as de baixo módulo de elasticidade e grande resistência à tracção e fibras sistência à tracção e fibras de grafite as de elevado módulo, implicando esta opção um produtde grafite as de elevado módulo, implicando esta opção um produto de custo mais elevado.o de custo mais elevado.
CaracterísticasCaracterísticas
•• excepcionalexcepcional resistência a todos os tipos de ataque químico, não sendo afectresistência a todos os tipos de ataque químico, não sendo afectadas pela adas pela corrosão, pois o carbono é inerte. Atenção apenas ao caso de refcorrosão, pois o carbono é inerte. Atenção apenas ao caso de reforço de estruturas orço de estruturas metálicas, pela possibilidade de corrosão do tipo galvânico, dadmetálicas, pela possibilidade de corrosão do tipo galvânico, dadas as diferenças de potencial as as diferenças de potencial geradas pelo contacto entre o carbono e os metais;geradas pelo contacto entre o carbono e os metais;
•• óptima resistência à fadiga e à actuação de cargas cíclicas;óptima resistência à fadiga e à actuação de cargas cíclicas;
•• muita leveza: peso específico da ordem de 18 muita leveza: peso específico da ordem de 18 kN/m³;kN/m³;
•• bom comportamento sob deformações impostas (fluência);bom comportamento sob deformações impostas (fluência);
•• baixíssimo coeficiente de dilatação;baixíssimo coeficiente de dilatação;
•• extraordinária rigidez.extraordinária rigidez.
2. Materiais2. Materiais2.1.2.1. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fibras de CarbonoFibras de Carbono
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.2.2.2. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fibras de Vidro, Aramídicas e de PoliésterFibras de Vidro, Aramídicas e de Poliéster
Fibras de VidroFibras de Vidro
•• São obtidas pela mistura de diferentes composições, baseandoSão obtidas pela mistura de diferentes composições, baseando--se na química do se na química do vidro para atingir as propriedades físicas (resistência à tracçãvidro para atingir as propriedades físicas (resistência à tracção e módulo de o e módulo de elasticidade) ou químicas (resistência aos álcalis) desejadas. elasticidade) ou químicas (resistência aos álcalis) desejadas. Possuem baixa Possuem baixa rigidez, menor resistência à fadiga e muito boa flexibilidade.rigidez, menor resistência à fadiga e muito boa flexibilidade.
Fibras AramídicasFibras Aramídicas
•• São fibras orgânicas e sintéticas, obtidas por extrusão e trefilSão fibras orgânicas e sintéticas, obtidas por extrusão e trefilação, pouco ação, pouco aderentes a matrizes termoplásticas e muito tenazes, sendo por iaderentes a matrizes termoplásticas e muito tenazes, sendo por isso algo restrita sso algo restrita a sua utilização na Construção Civil. O processamento (separaçãoa sua utilização na Construção Civil. O processamento (separação e corte) das e corte) das fibras de aramida é muito difícil.fibras de aramida é muito difícil.
Fibras de PoliesterFibras de Poliester
•• São fibras sintéticas, fabricadas a partir do polímero termoplásSão fibras sintéticas, fabricadas a partir do polímero termoplástico, tico, caracterizadas pelo seu baixo módulo de elasticidade, sendo muitcaracterizadas pelo seu baixo módulo de elasticidade, sendo muito empregues o empregues em geotêxteis e na consolidação de encostas.em geotêxteis e na consolidação de encostas.
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
A Função das Resinas
A resina que constitui a matriz polimérica dos plásticos tem a função de envolver, proteger e aglutinar as fibras da armadura para:
•garantir a adequada transferência dos esforços de fibra para fibra, fazendo com que a armadura trabalhe como um todo;proteger as fibras das agressões ambientais e contra o desgaste;impedir deslocamentos da armadura, quer horizontais, quer transversais;nos tecidos e mantas, as resinas assumem também a função de colagem,devendo garantir a aderência da armadura à base e entre camadas.
A resina influi muito pouco na resistência à tracção final do compósito, mas influi bastante no comportamento do mesmo ao corte e à compressão.
A grande influência da resina é nas condições de fabrico do plástico, tais como viscosidade, ponto de fusão, temperatura de cura, etc.
Para preservar as qualidades da armadura no plástico (resistência e leveza, em especial), a quantidade de resina deverá ser sempre a mínima.
2. Materiais2. Materiais2.3.2.3. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: ResinasResinas
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
As características exigíveis às resinas impregnantes são:
resinas epóxidas, com função resistente:
módulo de elasticidade da ordem dos 2 GPa;deformação de rotura compatível com as armaduras;baixa retracção durante a cura;longo tempo de cura;estabilidade frente aos agentes químicos;viscosidade compatível com a dificuldade de impregnação (quantidade - peso - de fibras por m²);boa capacidade de aderência às fibras.
resinas de poliuretano para garantir compatibilidade física com a base, sempre que o compósito exercer função confinante:
permeabilidade ao vapor de água.
Aos adesivos epóxidos para colagem dos laminados, por serem mais espessos, exige-se que apresentem módulo de elasticidade mais elevado (> 7GPa), em especial quanto ao corte, por forma a garantir, atempadamente, a adequada transmissão de esforços entre o laminado e a superfície de betão.
2. Materiais2. Materiais2.3.2.3. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: ResinasResinas
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.4.2.4. Compósitos de FRPCompósitos de FRP
•• Propriedades tipicas das fibrasPropriedades tipicas das fibras
•• Comparação das Propriedades tipicas das resinas epóxidas do betãComparação das Propriedades tipicas das resinas epóxidas do betão e do açoo e do aço
Fibras Propriedades
Carbono HM Carbono HR Vidro-E
Resistência à Tracção, MPa 2500-3100 3500 - 4800 1900-3000 Módulo de Elasticidade, GPa 350-500 215-235 70 Deformação na rotura, % 0,5-0,9 1,4 – 2,0 3,0 – 4,5 Peso específico, kN/m3 18.1 17.5 25.5
Propriedades (20ºC)
Epoxy Betão Aço
Resistência à Compressão, MPa 55-110 25-150 200-600 Módulo de Elasticidade, GPa 0,5-20 20-50 205 Resistência à Tracção, MPa 9-30 1-4 200-600 Deformação na rotura por tracção, % 0,5-5 0,015 25 Coeficiente de Poisson 0,3-0,4 0,2 0,3 Peso específico, kN/m3 11-17 25 78 Tg (ºC) 45-80 -- -- Coeficiente de dilatação térmica 25-100 11-13 10-15
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.5.2.5. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Vantagens no reforço estruturalVantagens no reforço estrutural
•• resistência à corrosãoresistência à corrosão
•• baixo quociente peso/resistência mecânica baixo quociente peso/resistência mecânica
•• moldabilidademoldabilidade
•• facilidade de aplicaçãofacilidade de aplicação
•• eliminação de estruturas de suporteeliminação de estruturas de suporte
•• situações em que são fundamentais: situações em que são fundamentais:
aspectos estéticos aspectos estéticos
preservação patrimonial preservação patrimonial
agressividade ambientalagressividade ambiental
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.6.2.6. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: DesvantagensDesvantagens
•• Comportamento elástico linear até à rotura Comportamento elástico linear até à rotura sem patamar de cedência; sem patamar de cedência;
•• Custo; Custo;
•• Coeficientes de expansão térmica por Coeficientes de expansão térmica por vezes imcompatíveis com o betão; vezes imcompatíveis com o betão;
•• Exposição a altas temperaturas poderá Exposição a altas temperaturas poderá causar degradação prematura e colapso;causar degradação prematura e colapso;
Diagramas σ−ε (Aço)
0
100
200
300
400
500
600
700
0% 5% 10% 15% 20%
ε(%)
σ(M
Pa)
φ6 - endurecido a frio
φ12 - laminado a quente
Diagramas σ−ε (FRP)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0% 1% 2% 3% 4% 5%
ε(%)
σ(M
Pa)
CFRP
GFRP
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.7.2.7. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Caracterização MecânicaCaracterização Mecânica
Diagramas σ−ε (FRP & Aço)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0% 5% 10% 15% 20%ε(%)
σ(M
Pa)
φ12φ6
CFRP
GFRP
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.7.2.7. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Caracterização MecânicaCaracterização Mecânica/ / Modos de RoturaModos de Rotura
11 55
3322
44
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.8.2.8. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: LaminadosLaminados
os laminados são fabricados por pultrusão, polimerizando-se a resina já num molde, ou por prensagem a quente, a altas pressões
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.9.2.9. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: TecidosTecidos
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.10.2.10. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: MantasMantas
•• As mantas usamAs mantas usam--sese complementarmente complementarmente ao laminado ou em substituição deste, ao laminado ou em substituição deste, quando quando háhá mudança de direcção das mudança de direcção das fibras, fibras, nono reforço de lajes reforço de lajes ou noou noconfinamento de pilares;confinamento de pilares;
•• são são constituídas por feixesconstituídas por feixes de fibras de de fibras de carbono, agrupadas de forma contínua e carbono, agrupadas de forma contínua e costuradas por uma tela impregnada com costuradas por uma tela impregnada com mínimas quantidades de resina de mínimas quantidades de resina de epóxido, nuns casos, ou mesmo préepóxido, nuns casos, ou mesmo pré--impregnadas, noutros;impregnadas, noutros;
•• o compósito é formado pela adição da o compósito é formado pela adição da resina, na aplicação;resina, na aplicação;
•• a espessura das armaduras é de décimas a espessura das armaduras é de décimas de milímetro, sendo de milímetro, sendo determinadadeterminada pela pela razão entre o peso de fibras e a sua razão entre o peso de fibras e a sua densidade.densidade.
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
2. Materiais2. Materiais2.11.2.11. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: CordõesCordões
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
LAMINADOS (LAMINADOS (CFRP) CFRP) –– Pormenor das Fieiras
2. Materiais2. Materiais2.12.2.12. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fabricação / LaminadosFabricação / Laminados
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
os laminados são fabricados por pultrusão, polimerizando-se a resina já num molde, ou por prensagem a quente, a altas pressões
LAMINADOS (CFRP) LAMINADOS (CFRP) -- FABRICO FABRICO -- PULTRUSÃOPULTRUSÃO
2. Materiais2. Materiais2.12.2.12. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fabricação / LaminadosFabricação / Laminados
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Os laminados são normalmente fabricados com espessuras da ordem do mm e em larguras standard, podendo, no entanto, assumir as dimensões que se pretender.São facilmente cortáveis e emendáveis.A concentração de fibras por laminado é a máxima, da ordem dos 65 a 75 %.
LAMINADOS (CFRP) LAMINADOS (CFRP) -- ARMAZENAMENTO E CORTEARMAZENAMENTO E CORTE
2. Materiais2. Materiais2.12.2.12. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fabricação / LaminadosFabricação / Laminados
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
mantas
• depois de alinhadas e esticadas, num processo semelhante ao dos laminados, as fibras são introduzidas numa prensa, em simultâneo coma tela impregnada de epóxido e c/ um plástico de protecção;
tecidos
• As fibras, depois de alinhadas, são entrelaçadas num tear.
2. Materiais2. Materiais2.12.2.12. Compósitos de FRP: Compósitos de FRP: Fabricação / Mantas e TecidosFabricação / Mantas e Tecidos
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
3. Aplicações3. Aplicações3.1.3.1. PilaresPilares
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
3. Aplicações3. Aplicações3.1.3.1. PilaresPilares
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
3. Aplicações3. Aplicações3.1.3.1. PilaresPilares
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
3. Aplicações3. Aplicações3.2.3.2. Elementos préElementos pré--fabricadosfabricados
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
3. Aplicações3. Aplicações3.2.3.2. Barras de FRP embebidas no B.A.Barras de FRP embebidas no B.A.
concrete
bonding agent
CFRP strip
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
• mantas: lixamento• tecidos: picagem• ambos: arredondamento das arestas (r ≤ 10 mm)
4. Tecnologia de Aplicação4. Tecnologia de Aplicação4.1.4.1. Preparação da Superficie Preparação da Superficie –– Mantas e TecidosMantas e Tecidos
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Aplicação do Primário
Reparação da superfície com Putty
4. Tecnologia de Aplicação4. Tecnologia de Aplicação4.1.4.1. Preparação da Superficie Preparação da Superficie –– Mantas e TecidosMantas e Tecidos
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Aplicação da primeira camada de resina Saturante,
para colagem
Aplicação das mantasou tecidos
4. Tecnologia de Aplicação4. Tecnologia de Aplicação4.2.4.2. Aplicação Aplicação –– Mantas e TecidosMantas e Tecidos
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Aplicação da resina deimpregnação Saturante
Aplicação do revestimento finalde protecção (fogo e U.V.s)
4. Tecnologia de Aplicação4. Tecnologia de Aplicação4.2.4.2. Aplicação Aplicação –– Mantas e TecidosMantas e Tecidos
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. Ensaios Experimentais 5. Ensaios Experimentais -- UNLUNL
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. ObjectivosObjectivos
s1ε
s2ε
s3εcε
s1
s2
s3
c
NM
•• Aprofundar o estudo do comportamento de pilares reforçados com FAprofundar o estudo do comportamento de pilares reforçados com FRPRP
•• Desenvolver modelos numéricos que simulem este comportamento Desenvolver modelos numéricos que simulem este comportamento tendo em vista a sua aplicação em projectotendo em vista a sua aplicação em projecto
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão AxialColunas à Compressão Axial
150 mm150 mm 250 mm
Ø6//0.15Ø3//0.05Ø3//0.15 Ø3//0.10
150 mm
750 mm
Ø6//0.156Ø126Ø6
Ø3//0.056Ø6
Ø3//0.106Ø6
Ø3//0.15
45 ensaios:45 ensaios:
•• 29 modelos de 29 modelos de φφ150 x 750150 x 750
•• 16 modelos de 16 modelos de φφ250 x 750 250 x 750
Parâmetros analisados:Parâmetros analisados:
•• Geometria (Geometria (φφ150 vs 150 vs φφ250)250)
•• Tipo de Coluna (BS vs BA)Tipo de Coluna (BS vs BA)
•• Nível de CintagemNível de Cintagem
•• Tipo de FRP (G vs CFRP)Tipo de FRP (G vs CFRP)
•• Nº Camadas de FRP (1 a 4)Nº Camadas de FRP (1 a 4)
•• Tipo de CarregamentoTipo de CarregamentoMonotónico (31)Monotónico (31)
Cíclico (14)Cíclico (14)
h/D=5h/D=5 h/D=3h/D=3
ρρss=1%=1%ρρss=1,4%=1,4%
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão AxialColunas à Compressão Axial
LNECLNEC
UNLUNL
Sistema de Ensaio e InstrumentaçãoSistema de Ensaio e Instrumentação
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão AxialColunas à Compressão Axial
V2H1:H2V1
375
375
V3
V1
V2
V6H3:H6
V4
V5
H1:H4
H2:H5
188
188
188
188
H1
H2
V1 V2 V2V1
H2
H1
150 mm
750 mm
V2V1
H1
H2
375
375
V1 H1:H2 V2
1 2 21 1
750 mm
7515
015
015
015
0
E1
E2
E3
E4
E5 75
250
H7
H8
H9 H6
H5
H4
H3
H2
H1
125
125
250
225
7575
7575
H1 H11 H6
H2 H12 H7
H3 H13 H8
H4 H14 H9
H5 H15 H10
225
H14H21H7
H13H20H6
H12H19H5
H11H18H4
H10H17H3
H9H16H2
H8H15H1
3 3 3
250 mm
2
150
7575
150
7575
7575
InstrumentaçãoInstrumentação
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão Axial: Colunas à Compressão Axial: Modos de Rotura Modos de Rotura –– BS/BABS/BA
BSBS--φφ150150
BA BA -- φφ150150
φφ3//0.153//0.15 φφ3//0.103//0.10 φφ3//0.053//0.05
66φφ66
BSBS--φφ250250
BA BA --φφ250250
φφ6//0.156//0.1566φφ1212
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão Axial: Colunas à Compressão Axial: Modos de Rotura Modos de Rotura –– FRP FRP φφ150150
3 GFRP3 GFRP
BSBS BABA
3 CFRP3 CFRP2 CFRP2 CFRP
BSBS BSBSBABA
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão Axial: Colunas à Compressão Axial: Modos de Rotura Modos de Rotura –– FRP FRP φφ250250
2 GFRP2 GFRP
BSBS BABA
1 a 4 CFRP1 a 4 CFRP
BSBSBABA BABA
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão Axial: Colunas à Compressão Axial: ResultadosResultados
0
20
40
60
80
100
120
140
-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
fc (MPa)
C34
φ250
εc (%)εl (%)
C44
C43
C41
C30
C34
C44
C43
C41
fcc εcc εl(MPa) (%) (%)
C44 4 98,4 2,25 0,80C43 3 80,8 1,66 0,79C34 2 76,2 1,55 0,93C41 1 56,4 0,91 0,85
6φ12 φ6//0.15
CFRP
C29
0
20
40
60
80
100
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
fc (MPa)
εcεl
BA - 2 CFRPC34C40
BA BA –– 2 CFRP2 CFRP
0
20
40
60
80
100
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
fc (MPa)
εcεl
BA - 2 GFRPC38
C32
BA BA –– 2 GFRP2 GFRP
BA BA –– 1, 2, 3 e 4 CFRP1, 2, 3 e 4 CFRP
•23
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.1.5.1. Colunas à Compressão Axial: Colunas à Compressão Axial: ResultadosResultados
betão armado
c
secção circular
εc
secção quadrada - raio dos cantos = 38 mm
secção quadrada - raio dos cantos = 20 mm
secção quadrada - raio dos cantos = 0 mm
Influência da secção Influência da secção no desempenho dos pilares confinados com FRPno desempenho dos pilares confinados com FRP
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
PC 2 CFRP 2 CFRP
1 CFRP
2 CFRP 4 CFRP
1 CFRP 2 CFRP
3 CFRP
2 CFRP
1 CFRP
2 CFRP 2 GFRP 4 CFRP
2 CFRP
P1P3P2
400
kN
P2R P5P3R P4 P6 P7
400
kN
400
kN
400
kN
400
kN
400
kN
600
kN
P8 P9 P10
400
kN
400
kN
800
kN
12 ensaios 12 ensaios (10 modelos)(10 modelos)
•• Dimensões:Dimensões:Pilar: Pilar: φφ250mm x 1500mm 250mm x 1500mm
Base: 1200 x 600 x 500 mmBase: 1200 x 600 x 500 mm33
•• Armaduras: 6Armaduras: 6φφ12 + cintas 12 + cintas φφ6//0,156//0,15
ρρss=1,4%=1,4%
Principais parâmetros analisados:Principais parâmetros analisados:
•• Tipo de reforço (G vs CFRP ou BP)Tipo de reforço (G vs CFRP ou BP)
•• Nº Camadas de FRP (2 a 4)Nº Camadas de FRP (2 a 4)
•• Variação de rigidez do colete de FRPVariação de rigidez do colete de FRP
•• Nível de esforço axial (Nível de esforço axial (νν=0,5; 0,75 e 1,0)=0,5; 0,75 e 1,0)
•• PréPré--fendilhação do pilarfendilhação do pilar75,1 ≈==dVd
Mα
•24
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
2 Barras DYWIDAG Ø16 c/0,50m
2 Barras DYWIDAG Ø16 c/1,00m
2 Barras DYWIDAG Ø26
ACTUADOR MECÂNICO DE PARAFUSO
4 Barras DYWIDAG Ø26
Rótula
Rótulas
2 Celulas de CargaMT KCM/300
2 Cilindros HidráulicosEnerpac RRH 307
Celula de CargaTML TCLP−20B
Sistema de Ensaio e InstrumentaçãoSistema de Ensaio e Instrumentação
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
D7
i6
i5
i4
i2
i1
D4
D3
D2
D1
i3
D5
D6
H4;H5;H6H1;H2;H3
E17;E18
E19-E23
E2-E8E1-E7
E10-E16E9-E15
E20-E24
E20E19
E24E23
E16
E15
E12E11
E8
E7
E6
E5
E4
E3
E17
E18 E9E1
E2
E10
E14
E13
Instrumentação:Instrumentação:
•• 30 Extensómetros30 Extensómetros
•• 13 LVDTs13 LVDTs
•• 3 Células de carga3 Células de carga
•25
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
-180-160-140-120-100
-80-60-40-20
020406080
100120140160180
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000t (s)
δ (mm)
P1
-180-160-140-120-100-80-60-40-20
020406080
100120140160180200220
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000t (s)
δ (mm)
P6
História de deslocamentos impostosHistória de deslocamentos impostos
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180δ (mm)
Forç
a (k
N)
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12δ/L (%)
P1
P1-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180δ (mm)
Forç
a (k
N)
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12δ/L (%)
P3R
•26
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
δ (mm)
41,2
65,1 65,6
97,4
114,8 120,0 121,0
27,6
49,463,2
90,4
63,675,3
44,6
18,3
34,125,0
139,5131,0
98,6
58,063,169,7
20,2 20,2 20,1 25,1 22,9 21,4
40,2
9,910,3 9,9 10,110,1 10,1 10,0 10,0 10,3 10,4 10,3 9,90
20
40
60
80
100
120
140
160
P1 P2 P3
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
deslocamento na roturadeslocamento para a força máximadeslocamento médio de cedência medido para 0,229%deslocamento médio aplicado (10mm)
1,27 1,231,181,19
1,30
1,12
1,33 1,431,46 1,54
1,201,18
1,23 1,291,301,17
1,00
1,241,44
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
P1 P2 P3
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
Força horizontal na rotura normalizada
Força horizontal máxima normalizada
µF,rot=Frot,P/Frot,P1
µF,max=Fmax,P/Fmax,P1
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
ξeq (%)
12,3
15,216,6
18,721,2
22,319,9 19,6
22,3
19,6
0
5
10
15
20
25
30
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
RDI
0,530,81
1,06
2,09
3,013,19
2,87 2,94
3,73
2,21
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
nK
0,47
0,35 0,33
0,240,19 0,20 0,20 0,19 0,17
0,27
0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
Wacum (kNm)
10,5 13,9
51,3
91,1
72,4
114,3
55,5
17,5
66,5
85,7
0
20
40
60
80
100
120
140
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
Taxa de amortecimento viscoso equivalenteTaxa de amortecimento viscoso equivalenteÍndice de deformação residualÍndice de deformação residual
Energia dissipada acumuladaEnergia dissipada acumulada
Rigidez efectiva normalizadaRigidez efectiva normalizada
•27
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
5. 5. Ensaios ExperimentaisEnsaios Experimentais5.2.5.2. Pilares à Flexão Composta sob Acções CíclicasPilares à Flexão Composta sob Acções Cíclicas
µϕ
2,6
6,8
10,7 10,6
14,016,3
12,6
17,416,9
6,2
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
µ∆
2,1
3,94,9
5,7 6,0 6,07,0
4,9
3,3
6,6
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0
10,0
P1
P2R P8 P4
P3R P7 P5 P9 P6 P10
Ductilidade em curvaturaDuctilidade em curvatura Ductilidade em deslocamentoDuctilidade em deslocamento
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.1. 6.1. Compressão Axial MonotónicaCompressão Axial Monotónica
Modelo propostoModelo proposto
2=n
c
cεε
n0
1E
cc
2E
εc0εlu εcc
D
n
1E2E
( )
( )c
nnc
cc E
fEE
EEf ε
ε
ε21
0
21
21
1
+
−+
−=
Dff 65,10 =
02
5,1cD fh
D
f
+=
1,1=ln
11 10EE l =
2=n
•28
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.1. 6.1. Compressão Axial MonotónicaCompressão Axial Monotónica
0
20
40
60
80
100
120
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
fc (MPa)
C34 - 2 CFRP
φ250
εc (%)εl (%)
C44 - 4 CFRP
C43 - 3 CFRP
C41 - 1 CFRP
C34
C44
C43
C41
Simulação dos ensaiosSimulação dos ensaios
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.1. 6.1. Compressão Axial MonotónicaCompressão Axial Monotónica
0
20
40
60
80
100
120
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
fc (MPa)
C44 - 4 CFRP
C.C.Rodrigues
M.Spoelstra
M.Samaan
φ250
εc (%)
C44 - 4 CFRP
Comparação com outros modelosComparação com outros modelos
•29
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.2. 6.2. Compressão Axial CíclicaCompressão Axial Cíclica
c
cεε
n
1E
cc
3E4E
2E
εc0εlu εcc
B
A
D
0
n
1E2E
C
( )
=⇒−≤
≤−−=⇒−>
04
223
f
ffEf
A
cAcc
A
α
αα
εεε
εεεεεε
3
2Eff Acc
A −= εεα
Modelo propostoModelo proposto
( ) ( ) cBBcc
fEfEf ≤−−−−−=≤ ββ εεεεεε 4
224
40
( )( )Bcccccc ffffE
−−=4
2βε
×
××= lu
f
DEt
E ε171503
×=DE
E f014,04
Ramos descendentesRamos descendentes
Ramos ascendentesRamos ascendentes
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.2. 6.2. Compressão Axial CíclicaCompressão Axial Cíclica
0
20
40
60
80
100
120
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
fc (MPa)
φ250
εc (%)
C42
1 CFRP
0
20
40
60
80
100
120
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
fc (MPa)
φ250
εc (%)
C40
2 CFRP
Simulação dos ensaiosSimulação dos ensaios
•30
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.3. 6.3. Flexão Composta: Flexão Composta: Modelos dos MateriaisModelos dos Materiais
ε εεεε shsy srsu s
Eshy
t
s
1k 2k 3k
4k
ε
s
s
εss
b bε ;f+ +
ssε
- -0 0ε ;f
- m0ε ;0
+ ε ;0m0
j jε ;f
εshift
- -b bε ;f
εss
- -0 0ε ;f
sε
ssεs εsh ift
falta d e extensão
- ε m 0m 0ε +
+ +b bε ;f
- -ε ;fb b
Es
chf Q E m
E m
+ +0 0ε ;f
A B
ε
c
cεpl
(ε ,f )un new
(ε ,f )un un (ε ,f )re re
(ε ,f )ra ra
cEC
Ecc
t g
1E
εcεcuε t
c
Et
g
1E
εcε cuε t
c
c
cε
0,4 cm
ε εc1 cu
cm
cmE
AçoAço
BetãoBetão
Betão confinado com FRPBetão confinado com FRPBetão ArmadoBetão Armado
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.4. 6.4. Flexão Composta: Flexão Composta: Secções CircularesSecções Circulares
s1ε
s2ε
s3εcε
s1
s2
s3
c
NM
-0
-20
-40
-60
-80
-100
-0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -3,5 -4,0
fc (MPa)
εc (%)
N6
C44
εs-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
-2% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18%
σs1 (MPa)
N6
Modelo de fibras desenvolvidoModelo de fibras desenvolvido
-0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-0,0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1,0
fc (MPa)
εc
Modelo do Betão Simples Modelo do Betão Armado
C30
MateriaisMateriais
Betão simplesBetão simples
Betão armadoBetão armado AçoAço Betão com FRPBetão com FRP
•31
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.4. 6.4. Flexão Composta: Flexão Composta: Secções CircularesSecções Circulares
-75
-60
-45
-30
-15
0
15
30
45
60
75
-0,50 -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50ϕ1 (1/m)
M (k
Nm
)N6
P6
Simulação dos ensaiosSimulação dos ensaios
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
6. 6. Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP Modelação Numérica de Pilares Reforçados com FRP 6.4. 6.4. Flexão Composta: Flexão Composta: Secções CircularesSecções Circulares
-75
-60
-45
-30
-15
0
15
30
45
60
75
-0,50 -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50ϕ1 (1/m)
M (k
Nm
)
N5
N7
N10
N6
N2
N3N1
N1 (BA, N=400kN)N2 (BA, N=600kN)N3 (BA, N=800kN)N7 (BA, 2CFRP, N=400kN)N5 (BA, 2CFRP, N=600kN)N6 (BA, 4 CFRP, N=400kN)N10 (BA, 4 CFRP, N=800kN)
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60δ (mm)
Forç
a (k
N)
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
δ/L (%)
N1N2N3
N1 (BA, N=400kN)N2 (BA, N=600kN)N3 (BA, N=800kN)
Estudo paramétricoEstudo paramétrico
•32
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
7. 7. Cálculo de Pilares Reforçados com FRPCálculo de Pilares Reforçados com FRP
Em termos de projecto começaEm termos de projecto começa--se por definir ose por definir oµµ∆∆ pretendido, calculapretendido, calcula--se o comprimento da se o comprimento da rótula plásticarótula plástica llpp, determina, determina--se o valor dese o valor de xx e e retiraretira--sese ϕϕuu da expressão (4), vindo:da expressão (4), vindo:
εεcucu = = ϕϕuu . . xx = = µµϕ . ϕ . ϕϕy .y . xx
obtendoobtendo--se, consequentemente, a espessura do se, consequentemente, a espessura do colete necessária para suportar esta extensão colete necessária para suportar esta extensão última através da expressão (1).última através da expressão (1).
É possível É possível aumentar aaumentar a capacidade de deformação plásticacapacidade de deformação plástica das zonas de das zonas de rótula plástica dos pilares de betão armado recorrendo ao confinrótula plástica dos pilares de betão armado recorrendo ao confinamento dessas amento dessas zonas com compósitos de FRP.zonas com compósitos de FRP.
Para pilares circulares consideraPara pilares circulares considera--se que a espessura do colete de FRP a utilizar é se que a espessura do colete de FRP a utilizar é dada por (Seible et al.):dada por (Seible et al.):
(1)(1)
(2)(2)
(3)(3)
(4)(4)
O aumento de O aumento de capacidade resistentecapacidade resistente pode ser estimado por (Chastre Rodrigues):pode ser estimado por (Chastre Rodrigues):
McD
DMref 2
2
)2( −=(5)(5)
REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Observações FinaisObservações Finais
ConstataConstata--se em termos gerais que o reforço de pilares de secção circular se em termos gerais que o reforço de pilares de secção circular com compósitos de FRP é uma técnica eficiente de reforço de estcom compósitos de FRP é uma técnica eficiente de reforço de estruturas.ruturas.
SalientandoSalientando--se o seguinte:se o seguinte:
Compressão AxialCompressão Axial•• ffcccc é bastante influenciada pela forma e o é bastante influenciada pela forma e o diâmetrodiâmetro da secção da coluna. da secção da coluna.
•• Nos modelos com Nos modelos com φφ250 mm 250 mm a 1ª camada a 1ª camada ⇒⇒ ↗↗ de 48% de resistência de 48% de resistência cada camada seguinte cada camada seguinte ⇒⇒ ↗↗ de 35% de fde 35% de fc0c0
•• A envolvente do diagrama A envolvente do diagrama ffcc -- εεcc cíclico é praticamente coincidente com a curva monotónica.cíclico é praticamente coincidente com a curva monotónica.
Flexão CompostaFlexão Composta•• A solução de reforço mais adequada passa por colete contínuo ou A solução de reforço mais adequada passa por colete contínuo ou com transições suaves de com transições suaves de
rigidez ao longo do pilar.rigidez ao longo do pilar.
•• O reforço com FRP é válido mesmo que as fendas não sejam seladasO reforço com FRP é válido mesmo que as fendas não sejam seladas (w (w ≤≤ 0,3 mm)0,3 mm)
•• ↗↗ ductilidade não é proporcional ao ductilidade não é proporcional ao ↗↗ do nº de camadas de FRPdo nº de camadas de FRP
•• ↗↗ ductilidade ductilidade ⇒⇒ ↗↗ ↗↗ εεss
•• εεll ≤≤ 50% 50% εεff
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REFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRPREFORÇO DE PILARES COM SISTEMAS DE FRP
Observações FinaisObservações Finais
Modelação NuméricaModelação Numérica
•• Os modelos de comportamento propostos para a Os modelos de comportamento propostos para a compressão axialcompressão axial representam representam muito bem o comportamento observado experimentalmente.muito bem o comportamento observado experimentalmente.
•• No No modelo de fibras modelo de fibras desenvolvidodesenvolvido o modelo de degradação proposto permite o modelo de degradação proposto permite aproximar os resultados obtidos do verificado experimentalmente.aproximar os resultados obtidos do verificado experimentalmente.
RecomendaçõesRecomendações
•• Embebimento total das fibras de CFRP na resinaEmbebimento total das fibras de CFRP na resina
•• Aumento da cintagem na zona de rotula plástica no reforço com beAumento da cintagem na zona de rotula plástica no reforço com betão polimérico tão polimérico
•• Alteração do valor limite do esforço normal reduzido, indicado nAlteração do valor limite do esforço normal reduzido, indicado na maioria dos a maioria dos códigos, de 0,60 para 0,75 (em pilares de secção circular reforçcódigos, de 0,60 para 0,75 (em pilares de secção circular reforçados com CFRP)ados com CFRP)
decENGENHARIA
CIVIL
Reforço de pilares com sistemas de FRP Reforço de pilares com sistemas de FRP
Prof. CarlosProf. Carlos ChastreChastre RodriguesRodrigues
FEUP
11 de Maio de 2005