Elementos de betão reforçados com laminados de CFRP: aderência e comportamento à flexão

Abstract

Têm vindo a ser cada mais utilizados materiais compósitos no reforço de estruturas existentes de betão armado. Dentro dos materiais compósitos destacam-se os CFRP (carbon fiber-reinforced polymer) que são normalmente aplicados segundo duas técnicas principais, a técnica NSM (near-surface mounted) que consiste na inserção dos CFRP no interior da secção de betão armado a reforçar, e a técnica EBR (externally bonded reinforcement) que se destaca pelo facto dos CFRP serem colados externamente na secção de betão armado a reforçar. A presente dissertação está inserida no projeto de investigação FRPLongDur (FCT - PTDC/ECMEST/ 1282/2014), que pretende estudar a durabilidade e comportamento a longo prazo de estruturas de betão armado reforçadas com CFRP. O trabalho desenvolvido consistiu na execução das séries de provetes que vão ser estudadas ao longo do decorrer do projeto, na caracterização da série de provetes usada como referência e na simulação dos resultados obtidos experimentalmente recorrendo às normas em vigor. O projeto FRPLongDur consiste, resumidamente, na execução de sete séries de provetes, sendo uma das séries ensaiada (de referência), objeto desta dissertação, e sendo as restantes posteriormente colocadas em seis ambientes de exposição diferentes durante um período estimado de 10 anos, ao longo dos quais as séries serão monitorizadas. Os ensaios de aderência e à flexão realizados no âmbito do presente trabalho mostram, respetivamente, que a técnica NSM apresenta um melhor comportamento mecânico, quando comparada com a técnica EBR e, que as técnicas utilizadas no reforço das faixas de laje, nomeadamente as técnicas NSM, EBR, EBR-MA (externally bonded reinforcement – mechanical anchorage) e EBR-GA (externally bonded reinforcement – gradient anchorage), mostraram uma melhoria do comportamento à flexão destas quando comparadas com uma faixa de laje sem reforço. Destas técnicas as que mostraram melhor comportamento à flexão foram as técnicas NSM e EBR-MA. As simulações analíticas realizadas revelaram que nem todas as normas utilizadas conseguem reproduzir com rigor suficiente os valores obtidos experimentalmente.

There have been increasingly more composite materials used in the reinforcement of existing reinforced concrete structures. Among the composites, CFRP (carbon fiber-reinforced polymer) is usually applied according to two main techniques, the NSM (near-surface mounted) technique, which consists of the insertion of the CFRP inside the reinforced concrete section to be reinforced, and the EBR (externally bonded reinforcement) technique, which stands out because the CFRP are bonded externally in reinforced concrete section to be reinforced. The present dissertation is part of the FRPLongDur research project (FCT - PTDC/ECM-EST/1282/2014), which intends to study the durability and the long term behaviour of reinforced concrete structures reinforced with CFRP. The work developed consisted in the execution of the series of test specimens that will be studied throughout the course of the project, in the characterization of a reference test specimens series and in the simulation of the results obtained experimentally using the existing standards. The FRPLongDur project consists, in short, of seven sets of test specimens, one of the series being tested (reference series), object of this dissertation, and the rest being later stored in six different environments during an estimated period of 10 years, along which the series will be monitored. The adhesion and flexural tests performed show, respectively, that the NSM technique presents a superior bonding behavior when compared to the EBR technique and that the techniques used to reinforce the slab strips, namely NSM, EBR, EBR-MA (externally bonded reinforcement – mechanical anchorage) and EBR-GA (externally bonded reinforcement – gradient anchorage) showed an improvement in their flexural behavior when compared to a non-reinforced slab strip. Of these techniques, the ones that showed the best flexural behavior were the NSM and EBR-MA techniques. The analytical simulations carried out revealed that not all norms used in them can accurately reproduce the values obtained experimentally.