Organização da tese

  corte realizados pretendem, por um lado fornecer dados para a análise computacional,  por outro posssibilitam a validação do uso do programa de cálculo automático aquando  da fase de projecto, permitindo ao projectista a sua utilização mediante a adopção de  metodologias e a quantificação de parâmetros inerentes a um reforço de vigas de betão  armado com compósitos de GFRP que neste trabalho se pretendem esclarecer.    Este estudo surgiu na sequência da investigação realizada anteriormente [18] e  da  necessidade  crescente  em  adquirir  conhecimentos  mais  aprofundados  e  mais  representativos da degradação duma ligação GFRP/betão. A modelação computacional  efectuada em [18] contemplava apenas o recurso a modelos bidimensionais sendo que,  havendo  actualmente  disponível  uma  versão  tridimensional  se  tenha  optado  por  esta  solução a 3D. Esta abordagem levou a que a modelação da ligação GFRP/betão tivesse  que  ter  uma  abordagem  completamente  distinta  de  [18].  Se  antes  se  tinha  adoptado  barras de secção circular equivalentes à área da secção de reforço para simular o reforço  de GFRP associando‐lhes uma lei do tipo bond‐slip, agora utilizaram‐se elementos finitos  de interface que permitem simular uma ligação entre dois elementos. 

  Todo  o  trabalho  experimental  foi  levado  a  cabo  nos  Laboratórios  do  Departamento de Engenharia Civil da Universidade Nova de Lisboa. 

1.3. Organização da tese

Este documento está dividido em 7 capítulos incluindo a introdução e as conclusões.    No  Capítulo  2,  faz‐se  um  estado  da  arte  sobre  comportamento  e  modelação  numérica  de  interfaces  coladas  entre  elementos  estruturais  de  betão  armado  e  compósitos  de  FRP,  tendo  em  especial  atenção  a  degradação  da  ligação  entre  um  compósito e o betão quando sujeito a envelhecimento artificial acelerado. Faz‐se ainda  referência  a  trabalhos  que,  de  certa  forma,  revelam  a  possibilidade  de  extrapolar  as  condições  de  envelhecimento  acelerado  em  laboratório  para  as  condições  naturais  ou  reais a que um reforço exterior por um compósito está sujeito. 

  No  Capítulo  3,  apresenta‐se  a  caracterização  do  comportamento  mecânico  dos  materiais  utilizados  nos  ensaios  de flexão  e  de  corte  realizados.  Os  materiais  testados  foram o betão, o aço e o GFRP. Define‐se ainda todo o programa experimental a que se  recorreu para se avaliar a evolução da degradação da ligação GFRP/betão. 

  No Capítulo 4, são apresentados os resultados experimentais obtidos dos ensaios  de  corte  duplo  realizados  com  o  objectivo  de  caracterizar  a  ligação  GFRP/betão  com  vista  à  fase  posterior  de  modelação  computacional.  Aqui,  foi  também  abordado  uma  análise, interpretação e comparação dos resultados obtidos dos ensaios de corte duplo  em provetes submetidos a diversos tipos de envelhecimento acelerado. 

  No  Capítulo  5  apresentam‐se  e  discutem‐se  os  resultados  experimentais  dos  ensaios  à  flexão  de  três  pontos  das  vigas  de  secção  transversal  rectangular.  Faz‐se  também  uma  comparação  dos  resultados  das  vigas  às  0  horas  (sem  envelhecimento  acelerado)  com  vigas  sujeitas  aos  diferentes  ciclos  de  envelhecimento  acelerado.  O  comportamento  e  desempenho  da  ligação  GFRP/betão  nestas  vigas  de  secção  rectangular é também abordado e discutido. 

  No  Capítulo  6,  apresentam‐se,  interpretam‐se  e  comparam‐se  os  diferentes  resultados  dos  ensaios  experimentais  de  vigas  de  betão  armado  de  secção  transversal  em T. Neste capítulo, foram ensaiadas uma viga sob carregamento monotónico e outra 

8    CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO 

sob  carregamento  cíclico  ficando  a  terceira  como  viga  de  referência  e  na  qual  não  se  colou  na  fibra  mais  traccionada  o  compósito  de  GFRP.  Devido  às  dimensões  destas  vigas,  não  foi  possível  realizar  ensaios  em  vigas  sujeitas  a  ciclos  de  envelhecimento  acelerado. Porém, com base nos resultados dos ensaios apresentados nos dois capítulos  anteriores, tentou‐se apresentar algumas propostas para o dimensionamento ao nível da  aderência  de  um  reforço  com  compósitos  de  GFRP  em  estruturas  de  betão  armado  envelhecidas. 

  No  Capítulo  7,  descrevem‐se  os  modelos  computacionais  adoptados  para  os  provetes  ensaiados  quer  à  flexão  quer  ao  corte  recorrendo  ao  programa  de  cálculo  automático  ATENA.  É  realizado  um  estudo  comparativo  do  comportamento  experimental da ligação GFRP/betão com o modelos tridimensionais tentando‐se ainda  modelar  convenientemente  os  ensaios  realizados  sujeitos  a  ciclos  de  envelhecimento  através do programa de cálculo ATENA. 

  O  presente  estudo  termina  com  o  Capítulo  8  no  qual  se  faz  um  resumo  das  principais  conclusões  alcançadas  neste  trabalho  e  indicam‐se  alguns  aspectos  que  poderão ser desenvolvidos e aprofundados em trabalhos futuros.                                   

Capítulo 2 

Revisão bibliográfica sobre o desempenho e a 

modelação da ligação FRP/betão  

2.1. Introdução 

No  exercício  da  engenharia,  qualquer  Engenheiro  Civil  é  conduzido  muitas  vezes  a  analisar elementos estruturais constituídos por mais do que um material. A hipótese de  que a interface de ligação entre eles é rígida é bastante confortável, embora do ponto de  vista do dimensionamento seja bastante questionável. Se ao longo da vida útil de uma  estrutura, o historial de carga que lhe está associado não proporciona o aparecimento de  qualquer fenda na interface de ligação, então este problema não requer atenção especial.  Contudo,  este  tema  toma  especial  importância  quando  a  dada  altura  da  vida  útil  da  estrutura,  a  interface  da  ligação  desenvolve  fendas  devido  a  deslocamentos  relativos  entre os materiais envolvidos na ligação. 

  As barragens gravíticas de betão são um exemplo em que esta problemática pode  ser  um  tema  de  extrema  importância  tal  como  a  interface  colada  entre  elementos  estruturais de betão armado e compósito de FRP. De facto, o necessário conhecimento  profundo e adequado do comportamento da ligação quer seja entre o betão e a rocha  quer seja entre o betão e o compósito de FRP é fundamental para se garantir a segurança  da barragem [37] ou da estrutura reforçada com FRP. 

  Para  a  análise  dos deslocamentos  relativos  na  interface  da ligação  é  necessário  quantificar e entender o desenvolvimento das tensões na ligação. Em geral, quando se  admite que a ligação entre materiais é rígida, as tensões na ligação que se desenvolvem  ao longo da interface são superiores às tensões de uma ligação em que se admite uma  ligação  não  rígida.  A  hipótese  de  uma  ligação  rígida  assume  uma  transferência  de  tensões que, na realidade, está sobreestimada. Esta situação pode levar, dependendo do  tipo de estrutura, a um sobre ou sub dimensionamento estrutural. Assim, o estudo do  comportamento estrutural apenas pode ser feito com recurso a técnicas de análise não  linear que tomem em consideração os efeitos de descontinuidade da ligação. 

  Do  ponto  de  vista  matemático,  a  inclusão  de  expressões  que  possam  traduzir  correctamente  o  comportamento  duma  ligação  entre  dois  materiais  pode  levar  a  uma  resolução analítica mais complexa precisamente por se tratar de um problema não linear 

10  CAPÍTULO 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE