Sistemas mistos de aço galvanizado e betão para a construção de estruturas marinhas e offshores

Abstract

A região litoral portuguesa tem sido bastante procurada para habitação, turismo e lazer. Assim, atualmente têm sido desenvolvidas diversas soluções baseadas em estruturas inovadoras como parte de estratégias de reabilitação de zonas costeiras. A presente dissertação insere-se no ambiente do projeto “NEXT-SEA”. Esse projeto tem como principal objetivo o estudo e a construção de um recife artificial multifuncional (MFAR) e todos as tecnologias associadas que podem fornecer soluções para diferentes estruturas marinhas. No entanto o principal objetivo desta dissertação é estudar a ligação entre os materiais que constituem o módulo do recife, ou seja, estudar o funcionamento misto entre o perfil de aço galvanizado e a camada de betão envolvente, e ainda fazer um estudo para uma possível ligação entre os módulos do recife. Para tal realizaram-se ensaios experimentais para o estudo da aderência entre os materiais, e simulações numéricas para o estudo do conetor entre módulos. Os resultados experimentais, em geral, foram satisfatórios e permitiram perceber que quanto maior for o comprimento de ligação entre os materiais melhor o comportamento do módulo. No entanto se o tubo de aço apresentar furações ao longo do seu comprimento é necessário que a dimensão do cubo de betão seja maior, para que o ensaio aconteça até a uma força residual constante e não fissure logo após atingir a força máxima, o que inviabiliza a caracterização do comportamento de aderência. Realizaram-se também simulações numéricas dos ensaios experimentais, com o objetivo de complementar a análise de resultados e de calibrar modelos numéricos para os estudos realizados. Contudo, não foi possível concluir o estudo da lei de aderência entre os materiais em estudo, pois apenas se conseguiu simular os resultados experimentais adotando uma lei linear de amolecimento para a interface, e idealmente deveria ter sido aplicada uma lei bilinear ou multilinear. Por fim, realizaram-se simulações numéricas para um possível sistema de ligação entre os módulos do recife. Este estudo permitiu assim perceber qual as possíveis dimensões do conetor entre os módulos e ainda perceber qual o elemento mais solicitado.

The Portuguese coastal region has been in great demand for housing, tourism and leisure. Thus, several solutions based on innovative structures have been developed as part of rehabilitation strategies for coastal zones. This dissertation is part of the "NEXT-SEA" project. This project has as main objective the study and the construction of a multifunctional artificial reef (MFAR) and all associated technologies that can provide solutions for different marine structures. However, the main objective of this dissertation is to study the connection between the materials that constitute the reef module, i.e., to study the mixed operation between the galvanized steel profile and the surrounding concrete layer and also to make a study for a possible connection between the reef modules. To this end, experimental tests were performed to study the adherence between the materials, and numerical simulations to study the connector between the modules. The experimental results, in general, were satisfactory and allowed to realize that the longer the connection length between the materials the better the behavior of the modulus. However, if the steel tube presents holes along its length it is necessary to increase the dimentions of the concrete cube in order to obtain valid results. Numerical simulations of the experimental tests were also performed, in order to complement the analysis of results and to calibrate numerical models for the studies performed. However, it was not possible to conclude the study on the adhesion constitutive law between the materials under study, because it was only possible to adopt a linear law at the interface, and ideally a bilinear law is required. Finally, numerical simulations were performed for a possible connection system between the reef modules. This study allowed to understand the possible dimensions of the connector between the modules and also to understand which element is the most stressed.