Filipe Dourado
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S&P é um dos lideres mundiais no fabrico e desenvolvimento
de materiais FRP para reforço de estruturas e reforço de
pavimentos betuminosos.
We think ahead
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FRCM Reforço de fibras de carbono em
matriz cimenticia
Parte 1: Descrição do sistema/ Ensaios
Parte 2: Protecção ao fogo
Parte 3: Aplicação
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Parte 1: Descrição do sistema/ Ensaios
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Argamassas/Betões projectados com armaduras convencionais
Recobrimento das
armaduras 3 cm
- Protecção corrosiva
- Protecção ao fogo
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Retracção de argamassas e betões
Malhas de fibra de vidro (permeabilidade ao
vapor de água)
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Malhas de fibra de carbono para reforço estáctico
A C-fibra disposta na direcção principal , transversal ou em ambas
direcções
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Analogia com os sistemas FRP
Aplicações FRP
Limite de humidade da base: 4% para epoxys
Limite de humidade da base: 12% para Resicem
FRCM é aplicado sempre sobre
suporte saturado de água
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A ancoragem das C-fibres no betão é um problema
As barras de armadura devem se ancoradas em 60 Ø.
A resistência á tracção da C-fibra é 7 x maior que o aço
Mais, as C-fibras não são nervuradas. Por essa razão a
ancoragem (sobreposição) é significativamente superior.
Technical University Burgdorf/CH
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Aumentar a capacidade de ancoragem da malhas de Carbono
Revestimento da malha com Silicato amorfo
(ancoragem) e bloqueador de oxigenio (barreira de calor)
Malhas em argamassas tardicionais S&P ARMO-mesh em ARMO-crete
Silicato de calcio forma-se ao redor dos filamentos
Argamassas aditivadas
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FRCM é um sistema “retardador de
incêndio” das armaduras internas.
Podem ser requeridas medidas
adicionais
Protecção ao fogo
pH-Value de 12 no ARMO-System
Podem ser necessarias medidas
adicionais
Corrosão interna
das armaduras
Não é necessario compatibilizar
Clarificações adicionais
Aspectos fisicos
das construções
Instalação mais complicada Materiais leves/ fáceis de
manusear
Aplicação
Sem exigências adicionais Exigente
Trabalhos de
nivelamento
Jacto de agua a alta pressão
Esmerilagem / jacto de areia Preparação do
suporte
Pré saturação do suporte < 4% humidade Húmidade do
suporte
FRCM
Carbono em matriz cimentícia
FRP System
carbon colado com epoxy
Comparação FRP / FRCM
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Caracteristicas gerais das malhas
Produto
ARMO-mesh
L600
ARMO-mesh
L500
ARMO-mesh L200 (direcção principal)
ARMO-mesh C200 (direcção transversal)
ARMO-mesh 200/200 (ambas as direcções)
Modulo elastico (teorico) [kN/mm2] 240 240 240
Redução do E mod devido ao metodo de aplicação 1.5 1.5 1.5
Modulo de elasticidade (reduzido) de Cálculo[kN/mm2] 160 160 160
Resistência ultima à tracção C-fibre (teorica) [N/mm2] 4‘000 4‘000 4‘000 – 4’800
Gramagem C-fibre direcção principal [g/m2] 280.8 187.2 80 (2x80 para
S&P ARMO-mesh 200/200)
Espessura teorica da C-fibre para cálculo
(Peso ÷ densidade) [mm] 0.157 0.105 0.044
Secção transversal teorica da C-fibre
para cálculo [mm2/m]
157
105
44
Força de tracção ultima a 1.75 % (teór.) [kN/m]
Força de tracção de calculo(recomendação S&P )
Flexão (~800 N/mm2)
(Extensão limite em ELU 0.5 %) [kN/m]
Axial (~650 N/mm2)
(Extensão limite em ELU 0.4 %) [kN/m]
628
125.6
102.1
420
84.0
68.3
176 - 211
35.2
28.6
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Variação do comprimento de
amarração:
0.1 m
0.3 m
Variação da argamassa matriz:
Argamassa de reparação tradicional
Argamassa com componente reactivo
Variação da espessura:
1 camada 1.5 cm
2 camadas 2.0 cm
Ancoragem por sobreposição da malha L500
Força de tracção em flexão a 0.5% de extensão = 84.0 kN/m
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Dependendo da ancoragem
(comprimento de sobreposição) da
malha de C-fibra, esta pode
“escorregar” dentro da matriz
Ensaio de ancoragem(sobreposição)
Cilindro hidraulico
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0
0.00
150.00
10 20 30
Comprimento de amarração (cm)
Influência do
componente reactivo
Força de tracção
(kN)
x
x
x
x
Argamassa tradicional
ARMO-crete
100.00
x
x x
x
Uma camada
duas camadas
50.00
84.0
Resultados do teste de pull-out
(Armo-mesh L500)
Graças à argamassa aditivada
aprox. 30% menor
comprimento de amarração
necessário!
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Teste de ancoragem University Fribourg /
CH
Test setup
Comprimento de ancoragem no
betão L=30cm
vista corte
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Resultados University Fribourg /
CH
Sob tensão a malha escorrega na
matriz
Tensão ultima registada na
ancoragem [N/mm2] 1’304 943
Tensão de cálculo
(conceito S&P) (ext. 0.5%) [N/mm2] 800
Factor de segurança 1.63 1.18
Produto ARMO L200 L500
Os ensaios de pull out foram
verificados nos ensaios de
Fribourg / CH
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Quando usamos malhas em flexão , em alguns casos será
necessario usar uma ancoragem mecânica adicional.
A transformação da força para o suporte é garantida por
intermédio da aderência da argamassa e do elemento de
ancoragem de aluminio.
S&P anchor alumunio
<
S&P anchor aluminio
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Projecto de investigação FH Fribourg / CH
com malhas L500
Foram aplicadas 1 e 2 camadas de L
500
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0
0
20 40 60 80 100 120 140
Deslocamento [mm]
8
16
24
32
40
48
56
64
Carg
a [k
N]
160 180 200 200
72
80
88
Resultados ARMO-System FH Fribourg / CH
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0
0
1 2 3 4 5 6 7
Extensão no betão (fibra traccionada
8
16
24
32
40
48
56
64
Carg
a [k
N]
8 9 10 11
72
80
88
12 13 14
Resultados ARMO-System FH Fribourg / CH
8
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ARMO-flexion
ARMO-flexion é um software de reforço de estruturas em BA e pre-
esforçado usando S&P ARMO-System.
Recomendação S&P
para extensão a
considerar para estados
limites últimos 0.5 %
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S&P ARMO-axial
S&P ARMO-axial é um software para reforço de pilares quadrados,
rectangulares ou circulares em betão armado usando ARMO-systems.
Recomendação
S&P para extensão
em estados limites
ultimos 0.4 %
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Camadas delgadas de reforço em Tuneis
É usada a energia de deformação
medida em Joules com critério de
dimensionamento
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Energia de deformação(ensaio
no VSH/CH)
h0 = 10 cm
Series A: sem malha/ malha de FV/ malha de FC
Series B: Malhas de FC uni-direcional / bi-direcional
Series C: Malhas de FC com / sem ancoragem
Series D: Malhas de FC / malhas de aço / fibras de aço
Test setup
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A malha de carbono foi aplicada em 2cm betão projectado aditivado
aplicado em 8 cm de betão (simulação de estrutura de um tunel existênte ).
Execução dos provetes Series A-D
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0
0
5 10 15 20 25 30 35
deslocamento [mm]
diagrama: força / deslocamento
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
forc
e [
kN
]
S&P ARMO-mesh 200/200 (carbon)
S&P ARMO glass-mesh
without mesh
Series A: Sem malha / malha de FV / malha de FC
8.8 Sem malha
26.1 Malha-vidro
824.0 200/200 (carbono)
Energia de deformação(joule)
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A ancoragem de 30 cm foi suficiente. (A malha 200/200 não “deslizou” na argamassa).
Interpretação series A
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0
0
5 10 15 20 25 30 35
deflection [mm]
diagrama: força/ deslocamento
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
forc
e [
kN
]
S&P ARMO-mesh 200/200 (bidireccional)
S&P ARMO-mesh L500 (unidireccional)
Series B: unidireccional / bidireccional malha de FC
626.0 L500 (unidireccional)
824.0 200/200 (bidireccional)
Energia de deformação (joule)
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A ancoragem de 30 não foi suficiente.
(A malha L500 deslizou dentro da matriz).
Interpretação Series B
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0
0
5 10 15 20 25 30 35
deflection [mm]
diagrama: força/ deslocamento
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
forc
e [
kN
]
S&P ARMO-mesh L500 (com ancoragem)
S&P ARMO-mesh L500 (sem ancoragem)
Series C: malhas de FC com / sem ancoragem mecânica
626.0 L500 (sem ancoragem)
1139.0 L500 (com ancoragem)
Energia de deformação (joule)
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Graças a ancoragem mecânica da malha
unidireccional a energia de deformação em
rotura aumentou em 82% .
Interpretação Series C
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Series D: malhas de carbono / malha de aço / fibras de aço
Ensaios E deformação
10 cm betão projectado com malha de aço centrada ( Ø 6mm 150/150) ~ 800 joule
10 cm betão projectado com aprox. 35 kg/m3 de malha de aço ~ 800 joule
8 cm betão existênte
com 1-camada malha 200/200 em 2cm de betão projectado d (sem ancoragem)
824 joule
8 cm betão existênte
com 1-camada de malha L500 em 2cmBetão projectado d (com ancoragem)
1‘139 joule
![Page 33: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/33.jpg)
Part 2: Protecção ao Fogo
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Protecção ao fogo
Projecto de investigação EMPA/CH: temperatura critica das malhas ARMO
Os rovings de fibras das malhas ARMO foram
sujeitos a temp 300/500/700°C
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Os C-roving forma sujeitos a
aquecimento/arrefecimento e testados
Os C-roving revestidos com silicato
revelaram falhas prematuras. O pó de sílica
entre o sistema de amarração e os rovings
causaram rotura pontual por pressão nas
fibras frágeis
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Resultados EMPA/CH
O modulo de elasticidade da malha foi comparado após o aumento de temperatura até 300°C
A 500°C de temperatura registou-se uma resistência a tracção de 1‘542 N/strand= 90.2 kN/m 84.0 kN/m (84.0 kN/m tensão de tracção para ELU factor de segurança ao fogo é verificado em ELS )
A temperatura critica para o S&P ARMO-mesh foi defenida a 500°C (recomendação S&P)
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Existem várias curvas de ensaio para tuneis de betão armado
Investigação VSH/CH: Malhas aplicadas numa laje de betão.
A laje foi sujeita a cargas de serviço .
Fogo retido em tuneis Fogo aberto em construções
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Argamassas de elevada resistência ao fogo com inertes
especiais (Vermeculita e outros) e cimentos especiais
Spalling do betão de base
Sem spalling do betão de base quando
usadas argamassas modificadas com fibras
PP.
Curva típica foi considerada no projecto
Nas argamassas aplicadas foram usados
agregados e cimento Portland normal. O
sistema ARMO foi aplicado num betão
com um teor de humidade 4%.
Foram desenvolvidas argamassas
especiais para aplicações especificas (
tuneis abaixo do nivel de água) curva
RWS holanda.
A humidade da base foi relevante para os
resultados dos ensaios.
Os resultados foram diferentes mediante o uso de
diferentes argamassas
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comparison of different fire curves
tem
pe
ratu
re
°C
time min
O sistema foi testado de acordo com as curvas ETK e RWS.
ETK: European standard fire curve
RWS: fire curve for tunnels in NL under sealevel
Diferentes curvas /condições de ensaios
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Test setup VSH/CH
A Laje de BA reforçada com
malhas de carbono foi
testada durante a exposição
ao fogo.
Esquema do ensaio
A carga da estrutura em
serviço (2 x 24 kN).
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Dimensionamento de tensões/extensões da laje de BA software ARMO-flexion
A tensão de tracção no S&P ARMO-mesh em
estado de serviço 383.95 N/mm2.
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Test setup VSH/CH
2 camadas de S&P ARMO-mesh 200/200
Recobr.: Malha de carbono 2 cm
Armadura internas 4 cm
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Temperatura controlada
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Avaliação interpretação dos ensaios
Baseado no reforço de FRP duas situações podem ocorrer :
Caso 1 Taxa de reforço baixa (factor de segurança remanescente 1.2).
Neste caso a malha de carbono aumenta a resistência da estrutura em estados
limites ultimo. O sistema de reforço aumentou o factor de segurança das
armaduras internas sujeitas a acções de incêndio. A temperatura critica das
armaduras é relevante para a definição da segurança em caso de incêndio.
Caso 2 Taxa de reforço elevada (factor de segurança remanescente < 1.2).
Neste caso o sistema de reforço aumenta a resistência em estados últimos da
estrutura. A temperatura critica do sistema de reforço é relevante para a avaliação
da segurança a incêndios
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Interpretação dos ensaios curva ETK VSH/CH
Depois da exposição da laje nas condições da curva de incêndio ETK
durante 120 minutos a temperatura na malha atingiu 440°C 500°C
(recomendação S&P).
Laje 2: 3 cm ARMO-System + 1 cm betão de recobrimento
= total 4 cm recobrimento das armaduras
A temperatura nas armaduras atingiu os 250°C 500°C (codigo alemão).
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Depois da exposição da laje de acordo com a curva de incêndio RWS
durante 60 minutos a temperatura na malha atingiu 1300°C 500°C
(recomendação S&P).
A temperatura de 500°C na armaduras de aço não foi registada. O sistema
de reforço entrou em “spalling off”. Neste caso o sistema de reforço
aumentou a protecção ao fogo da armaduras internas
Interpretação dos ensaios segundo a curva VSH/CH
(Armo-mesh)
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Parte 3: Aplicação prática do sistema
![Page 48: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/48.jpg)
Argamassas de projecção via seca e humida
maquina de
projecção via seca Projecção via
húmida
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Transporte penumático/ água misturada na
pistola
bombagem / mistura de ar na
pistola
Via Seca Via húmida
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Formas de fornecimento
Ensacado Delivery in bulk
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Via humida
A malha é aplicada sobre a
primeira camada em fresco.
Via Seca
A malha é fixada
mecânicamente na primeira
camada ou no betão de base
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- Exigências min. 1.5 N/mm2
- pull off do sistemas ~3.00 N/mm2
Pull off testes
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Reforço de um muro de suporte , Binningen/BL (CH)
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Aplicação segundo Manual S&P (malha
200/200 in 1.5 cm ARMO-crete w)
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Sem corrosão - águas
agressivas
Canais de aguas
residuais
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Utilização em construções em geral
Canais de betão
Hidrodemolição
Espaçadores
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Primeira camada S&P ARMO-crete
Corte e fixação da S&P ARMO-mesh Segunda camada S&P ARMO-crete
Fornecimento S&P ARMO-crete d em silos
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Acabamento desejado Aplicação faseada
Cura húmida
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Contenção de
escavações(DE)
S&P ARMO-mesh 200/200
método via seca
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Contenção de escavações Betão
Projectado
Reforços locais S&P ARMO-mesh
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![Page 62: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/62.jpg)
Primeira camada ARMO-crete w no suporte Preparação e corte S&P ARMO-mesh
Insuf. de recobrimento de betão/
corrosão
Mistura / bombagem S&P ARMO-crete w
Utilização em edificios e Pontes
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Aplicação da malha S&P ARMO-crete w
Passadas 3 horas, conferir rugosidade
Fixação no inicio do rolo
Aplicação da segunda camada ARMO-crete w
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Acabamento
![Page 65: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/65.jpg)
Reforço à flexão com FRP e malhas ARMO-system
Reforço com laminados:
S&P laminate CFK
reforço ao corte
Reforço de paredes com :
S&P ARMO-system (ARMO-mesh L500 em 2.5 cm ARMO-crete d)
Schocken /DE
Via seca
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Foram aplicados aprox. 80 tons S&P ARMO-crete d
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Reforço de MICARNA, Courtepin/FR (CH)
Recobrimento de armaduras insuficiente
Armaduras à vista
Corrosão extensa
Betão de baixa qualidade
Antes da preparação de superficie Depois da preparação com jacto de água
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Dimensionamento do reforço com S&P Software ARMO-flexion
Concepção do reforço
Cálculo dos momento actuantes
existing slab d=35 cm
1st layer of shotcrete: reprofiling ~ 5 mm
2nd layer of shotcrete: approx. 10 mm
3rd layer of shotcrete: approx. 10 mm
smooth surface
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Aplicação na obra
MICARNA
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Reforço por confinamento de pilares , AGORA Fribourg
(CH)
Concepção do reforço
existing column
S&P ARMO-crete w approx. 20 mm
S&P ARMO-mesh
Column:
diameter 60 cm
shotcrete layer approx. 5 mm
detail
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Hidrodemolição Argamassa projetada: S&P ARMO-crete w
![Page 72: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/72.jpg)
4 camadas S&P ARMO-mesh L500 aplicadas
em S&P ARMO-crete w
Aplicação da ultima camada de ARMO-crete
w (fresco em fresco)
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Trabalhos concluidos
![Page 74: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/74.jpg)
Reforço em pilares de secção quadrada,
CHOCOLATS VILLARS/FR (CH)
Trabalho concluido - 1 camadade S&P ARMO-
mesh L500 aplicada emS&P
ARMO-crete w
- Arredondamento das arestas
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Igreja de Santa Marta em Lisboa
Reforço de aboboda em igreja de valor
histórico
![Page 76: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/76.jpg)
Analise estáctica
![Page 77: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/77.jpg)
![Page 78: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/78.jpg)
ARMO-mesh e ARMO-mur (argamssas especial para alvenarias
históricas)
em áreas fissuradas
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![Page 82: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/82.jpg)
Reforço com S&P ARMO-System
Projecto Maracaña, estadio de futebol, Rio de Janeiro, Brasil
18’000 m2 S&P ARMO-mesh foram aplicados com S&P ARMO-crete d
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Aplicação de laminados de
carbono em vigas
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Fixação S&P ARMO-mesh L500
![Page 85: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/85.jpg)
![Page 86: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/86.jpg)
![Page 87: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/87.jpg)
Exemplos: Camadas delgadas de reforço
![Page 88: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/88.jpg)
Tal Tunnel SOB, Herisau (CH)
![Page 89: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/89.jpg)
Limpeza / Aplicação da primeira camada de S&P ARMO-crete d
![Page 90: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/90.jpg)
Fixação da malha S&P ARMO-mesh 200/200
É necessaria a limpeza da primeira camada
ARMO-crete antes da aplicação das camada
seguintes
![Page 91: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/91.jpg)
Comparação de espessuras (tradicional / S&P ARMO-System)
3 – 4 8 TOTAL espessura
1 – 1.5 3 Betão project. de recob. malha
Não é relevante 1 - 2 Betão Project.de recobrimento
1 – 2 3 Reperfilamento da base em
betão
S&P ARMO-System Betão projectado tradicional
com malhas de aço
Espessura de betão em cm
![Page 92: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/92.jpg)
Vantagens do sistema
Sem espaços abertos ataás das armaduras
Maior resistência ao aquecimento
Maiores secções disponiveis apos a
recuperação
Sem corrosão
Menos recochete (sem a vibração das armaduras )
![Page 93: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/93.jpg)
Força de tracção de
cálculo
(estado serviço~ 450 N/mm2)
807 N 47.3 kN/m 11.3 %
O Factor de segurança em caso de incêndio em relação ao estado de serviço e´de 1.9
(21.5% ./. 11.3%)
Conceito de segurança/ controlo de qualidade
S&P ARMO-mesh L500 Força tracção (2 Roving/strand)
Força de tracção/m (58.5 strand/m)
Comparação
%
Resistencia a tracção
teórica C-fibre roving 7179 N 420 kN/m 100 %
Froça de tracção da S&P
ARMO-mesh á temperatura
ambiente
(com revestimento silica)
EMPA/CH
2664 N 155.8 kN/m 37 %
Força de tracção a 500°C
da S&P ARMO-mesh
(com revestimento de silica)
EMPA/CH
1542 N 90.2 kN/m 21.5 %
Força de tracção para
cálculo
(estados ultimos 800N/mm2)
1435 N 84.0 kN/m 20 %
Força de tracção C-fibre
revestido de epoxy
EMPA/CH
4938 N 288.9 kN/m
(58.5 x 4937.8 N) 68.8 %
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ARMO-System a ultima inovação da S&P
![Page 95: Filipe Dourado](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022021416/5871fb841a28ab8b178b5797/html5/thumbnails/95.jpg)
Obrigado pela vossa atenção!