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Reabilitação e Reforço de Estruturas

Mestrado em Engenharia Civil

2011 / 2012

1/302011/2012

Eduardo Júlio

Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 24.2: Conservação do património.

Caso de estudo: Reforço das colunas dos claustros da FDUC com cintas metálicas (tese de mestrado).


Reforço de Colunas por Confinamento com Cintas

Metálicas Pré-Esforçadas

2/302011/2012

Metálicas Pré-Esforçadas

Autor

Luís Filipe Brandão Ferreira

Orientadores

Eduardo Nuno Brito Santos Júlio

Paulo Maranha Nunes Tiago


ÍNDICE

• Introdução

• Reforço ao Confinamento de Pilares

• Caso de Estudo: Claustro da FDUC

Introdução

Introdução

3/302011/2012


• Estudo Experimental

• Conclusões e Trabalho Futuro

Reabilitação e Reforço de EstruturasCaso de Estudo: Claustro da FDUC

4/302011/2012


ÍNDICE

• Introdução



Reforço ao Confinamento de Pilares


5/302011/2012





Vantagens:

• Aumento da resistência e rigidez;

• Durabilidade;

• Não requer mão de obra especializada.

Reforço por encamisamento de betão armado


6/302011/2012

• Não requer mão de obra especializada.

Inconveniente:

• Preparação da superfície.


Vantagens:

• Confinamento lateral;

• Aumento da resistência e ductilidade;

• Aumento insignificante da secção transversal.

Reforço por encamisamento metálico


7/302011/2012

Inconvenientes:

• Exige mão de obra especializada;

• Prever protecção contra incêndios.


Reforço por cintagem com elementos metálicos

Vantagens:


• Aplicável em elementos de difícil acesso.


8/302011/2012

Inconveniente:

• Preparação da superfície de betão.


Vantagens:

• Aplicação sem interrupção do uso habitual;

• Geometria final inalterada.

Reforço por colagem de chapas metálicas


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Inconvenientes:

• Durabilidade das juntas metálicas;

• Descolagem das placas;

• Necessidade de proteger.


Vantagens:


• Execução;

• Alteração mínima da geometria.

Reforço por utilização de materiais compósitos (FRP)


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• Alteração mínima da geometria.

Inconvenientes:

• Mau comportamento ao fogo;

• Protecção aos raios ultravioletas;

• Necessidade de mão-de-obra qualificada.


Vantagens:

• Reversibilidade da intervenção;

• Reforço activo.

Reforço com cintas metálicas


11/302011/2012

Inconveniente:

• Concentração de tensões


Exemplos de reforço com cintas metálicas


12/302011/2012


• Introdução



ÍNDICE

Caso de Estudo: Claustro da FDUC


13/302011/2012






Sinopse histórica / Descrição do Edifício

Legenda:

1 – Biblioteca Joanina;

2 – Edifício dos Gerais;

3 – Torre da Universidade de Coimbra

4 – Sala dos Capelos;

5 – Porta Férrea.


14/302011/2012


Descrição da Anomalia e da Aplicação do Reforço


15/302011/2012


ÍNDICE

• Introdução



Estudo Experimental

16/302011/2012




Estudo Experimental


Situações estudadas:

• SD-SR: Sem dano e sem reforço;

• CD-SR: Com dano e sem reforço;

• CD-CR10: Com dano e com reforço com 10 Nm de aperto;

Estudo Experimental

17/302011/2012




• CD-CR120: Com dano e com reforço com 120 Nm de aperto.


Preparação – Réplica do capitel

Estudo Experimental

18/302011/2012

Reforço de Colunas por Confinamento com Cintas Metálicas Pré-Esforçadas


Preparação – Simulação do material

Estudo Experimental

19/302011/2012


Preparação – Simulação do material

Estudo Experimental

Carga de rotura ( kN)

Tensão de rotura ( MPa)

Média (MPa)

7 dias65,72 41,1

40,363,14 39,5

28 dias82,91 51,8

51,782,41 51,5

__ Provetes 40x40 mm2

20/302011/2012

82,41 51,5

Carga de rotura ( kN)

Tensão de rotura ( MPa)

Média (MPa)

7 dias 391,31 39,1 --

28 dias503,38 50,3

49,7490,00 49,0

__ Provetes 10x10 cm2


Preparação – Fabrico dos moldes

Estudo Experimental

Sequência da operação de fabrico dos modelos:

1) Secagem dos agregados;

2) Pesagem dos constituintes da mistura;

3) Humedecimento da misturadora e

4) Adição dos materiais;

5) Mistura a seco;

6) Adição de água e adjuvante;

21/302011/2012

6) Adição de água e adjuvante;

7) Amassadura durante 2 a 4 minutos;

8) Aplicação do produto descofrante no molde;

9) Betonagem;

10) Descofragem com 24 horas de cura;

11) Armazenamento;

12) Limpeza da cofragem.


Preparação - Setup do ensaio

Estudo Experimental

__ Carregamento

22/302011/2012


Preparação - Setup do ensaio

Estudo Experimental

__ Nível de aperto dos parafusos

23/302011/2012

__ Dano nos capitéis


EnsaioCarga de

rotura ( kN)Tensão de

rotura ( MPa)Média (MPa)

Desvio padrão (MPa)

Coeficiente de variação (%)

SD-SRE1 2293,1 55,19

62,22 9,94 15,98E2 2877,0 69,25

CD-SRE1 2966,9 71,40

66,17 7,39 11,17E2 2532,3 60,95

CD-CR10

E1-1cinta 2648,8 63,76

63,54 3,41 5,37E2-1cinta 2776,9 66,85

2293,1

2966,9

2712,9

2925,5

2741,6

295,9

2877,0

2532,3

2494,5 2826,0

2804,4

2612,6

2000

2500

3000

Fo

rça

(kN

)

Resultados dos ensaios e análise

Estudo Experimental

24/302011/2012

CD-CR10 63,54 3,41 5,37E2-1cinta 2776,9 66,85

E3-2cintas 2494,5 60,03

CD-CR35E1-1 cinta 2925,5 70,41

69,22 1,68 2,43E2-2cintas 2826,0 68,03

CD-CR60E1-1 cinta 2741,6 66,00

66,75 1,07 1,60E2-2cintas 2804,4 67,51

CD-CR120

E1-1 cinta 3038,4 73,12

67,49 5,20 7,70E2-1 cinta 2761,3 66,46

E3-2cintas 2612,6 62,88

Legenda:

SD: Sem dano

CD: Com dano

SR: Sem reforço

CRx: com reforço e com aperto dos parafusos de x Nm

0

500

1000

1500

SD-SR CD-SR CD-CR10 CD-CR35 CD-CR60 CD-CR120

Reabilitação e Reforço de EstruturasEstudo Experimental

Resultados dos ensaios e análise __ Modelos não reforçados com cintas metálicas

SD-SR Rotura dos modelosFissuração

25/302011/2012

CD-SR


Resultados dos ensaios e análise __ Modelos reforçados com cintas metálicas

CD-CR10 CD-CR60

26/302011/2012

1 cinta 2 cintas

CD-CR35 CD-CR120


Resultados dos ensaios e análise __ Modelos reforçados com cintas metálicas

Esmagamento da base dos modelos

27/302011/2012

(sem reforço) (reforçado com 1 cinta) (reforçados com duas cintas)


ÍNDICE

• Introdução



Conclusões

28/302011/2012



• ConclusõesConclusões


• A cintagem não aumenta significativamente a capacidade de carga;

• A cintagem aumenta a ductilidade;

• Modo de rotura condicionante – esmagamento da base;

Conclusões

Conclusões

29/302011/2012

• Indiferente usar uma ou duas cintas na base.


• Aumentar o nível de pré-esforço;

• Aplicar um aperto entre 35 e 60 Nm.

Proposta de Intervenção

Conclusões

30/302011/2012

Trabalho Futuro

• Estudo de diferentes geometrias de cintas metálicas;

• Estudo do comportamento global das colunas.

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