Reforço à flexão e ao corte de vigas de betão armado com uma solução híbrida de CFRP

Abstract

Esta dissertação resulta de uma investigação realizada sobre o reforço simultâneo à flexão e ao corte de vigas de betão armado usando uma solução híbrida com CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono): reforço à flexão com laminados de CFRP inseridos (técnica NSM); reforço ao corte com faixas discretas de manta CFRP coladas externamente em forma de U (técnica EBR). Em termos de reforço ao corte foi avaliado o desempenho de uma técnica de ancoragem das extremidades das faixas discretas de manta de CFRP. Este trabalho de investigação inicia-se com a apresentação da revisão bibliográfica efetuada sobre o estado do conhecimento atual relativo à utilização de materiais compósitos de CFRP no reforço de estruturas de betão armado, com especial enfoque para o reforço à flexão e ao corte de vigas de betão armado. Numa fase seguinte é apresentado o programa experimental realizado, que foi concebido por forma a apurar a executabilidade e o desempenho de uma solução híbrida de reforço de CFRP para vigas de betão armado que consiste no reforço à flexão com laminados de CFRP inseridos e no reforço ao corte com faixas discretas de manta de CFRP coladas externamente em forma de U, reforço este complementado com um sistema que permite a ancoragem das faixas de manta de CFRP nas suas extremidades. Os resultados obtidos são posteriormente analisados tendo em conta o acréscimo de capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP, o modo de rotura das vigas e o nível de mobilização do reforço de CFRP. Por fim, são apresentadas as principais conclusões resultantes do estudo e sugeridas algumas perspetivas de desenvolvimentos futuros.

This dissertation is the result of a research carried out on the simultaneous flexural and shear strengthening of reinforced concrete (RC) beams using a hybrid solution with CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymers): flexural strengthening with CFRP laminates applied according to Near Surface Mounted (NSM) technique; shear strengthening with U-shaped CFRP wet lay-up sheets (discrete strips) applied according to the Externally Bonded Reinforcement (EBR) technique. Regarding shear strengthening, the performance of an anchoring technique of the CFRP wet lay-up sheets extremities was evaluated. This research starts with the presentation of a literature review on the current state of knowledge about the use of CFRP composite materials in the strengthening of RC structures, with a special focus on the flexural and shear strengthening of RC beams. Then, the experimental program carried out in the present dissertation is described. This experimental program was carried out in order to determine the feasibility and performance of a hybrid solution using CFRP for the strengthening of RC beams that consists on the flexural strengthening with NSM CFRP laminates, on the shear strengthening with discrete strips of EBR U-shaped CFRP wet lay-up sheets, complemented with an anchorage system of the extremities of the shear strengthening. The results obtained are analysed in terms of the load carrying capacity improvement provided by the CFRP hybrid solution, the failure modes and the efficiency of the CFRP hybrid solution. Finally, the main conclusions of the study and some contribute suggestions for the future developments are presented.