Reforço de estruturas com FRP's

Abstract

Nos dias de hoje, os engenheiros estão cada vez mais à procura de novos materiais que permitam prolongar a vida das estruturas existentes permitindo, ao mesmo tempo, a concepção e construção de novas estruturas duradouras. Os polímeros reforçados com fibras (FRP’s – Fiber Reinforced Polymer) são uma nova classe de materiais leves, de alta resistência, não corrosíveis e com inúmeras vantagens em relação aos materiais convencionais para aplicação na área estrutural. Assim, dada a grande importância destes novos materiais e a necessidade de criar códigos que permitam o controlo da sua aplicação, na presente dissertação estudaram-se os documentos propostos pela fib, pelo ACI e pelo CNR. Numa primeira fase fez-se uma pesquisa bibliográfica sobre os produtos (materiais), técnicas e soluções de reforço estrutural e controlo de qualidade do reforço com FRP’s, fazendo-se para cada um destes pontos uma confrontação das recomendações, normas e guidelines existentes a fim de saber qual o grau de abordagem de cada uma acerca dos mesmos. Numa fase seguinte aplicou-se cada uma das metodologias de cálculo propostas pelos documentos analisados a uma viga teórica com necessidades de reforço à flexão e ao corte devido a um aumento de esforços provocado pelo aumento da sobrecarga em quatro vezes. Procedeu-se da mesma forma em relação a um pilar teórico inserido num edifício de habitação de 5 pisos, cuja necessidade de reforço surgiu devido a não ter sido calculado ao sismo. Por fim, para uma viga teórica fez-se uma análise paramétrica variando o momento reduzido da secção, o número de camadas de reforço e a sua disposição de aplicação no elemento a fim de perceber qual a sensibilidade e as modificações resultantes para cada um dos documentos aplicados. Desta análise pode-se concluir que o reforço é mais eficaz quando aplicado a par, sendo as soluções obtidas pelo documento da fib as mais viáveis.

ABSTRACT: Nowadays engineers are increasingly looking for new materials that permit extend the life of existing structures while at the same time, permit the conception and construction of new durable structures. The fiber reinforced polymers (FRP’s) are a new class of lightweight, high strength, non corrosive and with numerous advantages over conventional materials for application in the structural area. Thus, given the importance of these new materials and the need to create codes that allow the monitoring of its implementation, in this dissertation we studied the documents proposed by the fib, the ACI and the CNR. In a first step, we was done a bibliographic research about the products (materials), structural reinforcement techniques and solutions and quality control of FRP’s reinforcements, making up for each of these points a comparison of existents recommendations, standards and guidelines in order to know the degree of approach of each one about them. In a next step, we was applied to each of design methods proposed by the analyzed documents to a theoretical beam who need flexural reinforcement and shear reinforcement due to an increase of forces caused by the increased overhead four times. We was proceeded similarly in relation to a theoretical pillar inserted in a residential 5 floor, whose reinforcement necessity was given because it was not calculated to the earthquake. Finally, for an theoretical beam we was don an parametric analysis varying the reduced moment of the section, the number of reinforcement layers and their application disposal in the element to find out the sensibility and the resulting changes for each one of applied documents. From this analysis we can conclude that the strengthening is most effective when applied together and the solutions obtained by the fib document are the most viable.