Estudos numéricos de lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP pré-esforçados

Abstract

A utilização de laminados de CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer) pré-esforçados no reforço de estruturas de betão armado (BA) permite combinar os benefícios da técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) com as vantagens associadas ao pré-esforço externo. Com o objetivo de investigar e compreender o comportamento a curto e a longo-prazo de lajes de BA reforçadas com laminados de CFRP pré-esforçados segundo a técnica EBR, um extenso programa experimental foi desenvolvido no âmbito do projeto de investigação FRPreDur (PTDC/ECM-EST/2424/2012). Nesse programa experimental quatro lajes de betão armado foram ensaiadas monotonicamente até à rotura, com recurso a ensaios quasi-estáticos, nomeadamente: (i) uma laje de referência; (ii) uma laje reforçada com um laminado de CFRP segundo a técnica EBR; e (iii, iv) duas lajes reforçadas com um laminado de CFRP pré-esforçado. Nas lajes pré-esforçadas foram usados dois sistemas de ancoragens (um em cada laje): o sistema de ancoragem mecânica (MA – “Mechanical Anchorage”) e o método do gradiente (GA – “Gradient Anchorage”) da força.

Estas lajes foram posteriormente simuladas com o software de elemento finitos DIANA 10.2®. Aspetos como as relações força versus deslocamento a meio vão, força versus extensão no laminado de CFRP, na armadura e no betão, padrão de fissuração e abertura de fendas, foram considerados na aferição da qualidade das simulações efetuadas. Após a calibração do modelo numérico foi efetuado um estudo paramétrico para avaliar a influência dos seguintes parâmetros na eficácia destes sistemas de reforço: (i) nível de pré-esforço e (ii) área de laminado.

Os resultados da campanha experimental e das simulações numéricas são analisados e discutidos no âmbito do presente trabalho.