Reabilitação e Reforço de Estruturas

Transcrição

1 Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 Reabilitação e Reforço de Estruturas Aula 24.2: Conservação do património. Caso de estudo: Reforço das colunas dos claustros da FDUC com cintas metálicas (tese de mestrado). Eduardo Júlio 1/30

2 Reforço de Colunas por Confinamento com Cintas Metálicas Pré-Esforçadas Autor Luís Filipe Brandão Ferreira Orientadores Eduardo Nuno Brito Santos Júlio Paulo Maranha Nunes Tiago 2/30

3 Introdução Reabilitação e Reforço de Estruturas ÍNDICE Introdução Reforço ao Confinamento de Pilares Caso de Estudo: Claustro da FDUC Estudo Experimental Conclusões e Trabalho Futuro 3/30

4 Caso Reabilitação de Estudo: e Claustro Reforço de da Estruturas FDUC 4/30

5 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas ÍNDICE Introdução Reforço ao ao Confinamento de de Pilares Caso de Estudo: Claustro da FDUC Estudo Experimental Conclusões e Trabalho Futuro 5/30

6 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço por encamisamento de betão armado Vantagens: Aumento da resistência e rigidez; Durabilidade; Não requer mão de obra especializada. Inconveniente: Preparação da superfície. 6/30

7 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço por encamisamento metálico Vantagens: Confinamento lateral; Aumento da resistência e ductilidade; Aumento insignificante da secção transversal. Inconvenientes: Exige mão de obra especializada; Prever protecção contra incêndios. 7/30

8 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço por cintagem com elementos metálicos Vantagens: Aumento da resistência e ductilidade; Aplicável em elementos de difícil acesso. Inconveniente: Preparação da superfície de betão. 8/30

9 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço por colagem de chapas metálicas Vantagens: Aplicação sem interrupção do uso habitual; Geometria final inalterada. Inconvenientes: Durabilidade das juntas metálicas; Descolagem das placas; Necessidade de proteger. 9/30

10 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço por utilização de materiais compósitos (FRP) Vantagens: Aumento da resistência e ductilidade; Execução; Alteração mínima da geometria. Inconvenientes: Mau comportamento ao fogo; Protecção aos raios ultravioletas; Necessidade de mão-de-obra qualificada. 10/30

11 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Reforço com cintas metálicas Vantagens: Reversibilidade da intervenção; Reforço activo. Inconveniente: Concentração de tensões 11/30

12 Reforço ao Confinamento de Pilares Reabilitação e Reforço de Estruturas Exemplos de reforço com cintas metálicas 12/30

13 Caso de Estudo: Claustro da FDUC Reabilitação e Reforço de Estruturas ÍNDICE Introdução Reforço ao Confinamento de Pilares Caso de de Estudo: Claustro da da FDUC Estudo Experimental Conclusões e Trabalho Futuro 13/30

14 Caso de Estudo: Claustro da FDUC Reabilitação e Reforço de Estruturas 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. 14/30

15 Caso de Estudo: Claustro da FDUC Reabilitação e Reforço de Estruturas Descrição da Anomalia e da Aplicação do Reforço 15/30

16 Estudo Experimental ÍNDICE Introdução Reforço ao Confinamento de Pilares Caso de Estudo: Claustro da FDUC Estudo Experimental Conclusões e Trabalho Futuro 16/30

17 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; CD-CR35: Com dano e com reforço com 35 Nm de aperto; CD-CR60: Com dano e com reforço com 60 Nm de aperto; CD-CR120: Com dano e com reforço com 120 Nm de aperto. 17/30

18 Estudo Experimental Preparação Réplica do capitel Reforço de Colunas por Confinamento com Cintas Metálicas Pré-Esforçadas 18/30

19 Estudo Experimental Preparação Simulação do material 19/30

20 Estudo Experimental Preparação Simulação do material Provetes 40x40 mm 2 7 dias 28 dias Carga de rotura (kn) Tensão de rotura (MPa) 65,72 41,1 63,14 39,5 82,91 51,8 82,41 51,5 Média (MPa) 40,3 51,7 Provetes 10x10 cm 2 Carga de rotura (kn) Tensão de rotura (MPa) Média (MPa) 7 dias 391,31 39, dias 503,38 50,3 490,00 49,0 49,7 20/30

21 Estudo Experimental Preparação Fabrico dos moldes 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; 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. 21/30

22 Estudo Experimental Preparação - Setup do ensaio Carregamento 22/30

23 Estudo Experimental Preparação - Setup do ensaio Nível de aperto dos parafusos Dano nos capitéis 23/30

24 Estudo Experimental Resultados dos ensaios e análise Ensaio Força (kn) 2293,1 2877,0 Carga de rotura (kn) 2966,9 Tensão de rotura (MPa) 2712,9 Média (MPa) Desvio padrão (MPa) Coeficiente de variação (%) SD-SR 3000 E1 2293,1 55,19 E2 2877,0 69,25 62,22 9,94 15,98 CD-SR 2500 E1 2966,9 71,40 E2 2532,3 60,95 66,17 7,39 11, E1-1cinta 2648,8 63,76 CD-CR10 E2-1cinta 2776,9 66,85 63,54 3,41 5, E3-2cintas 2494,5 60,03 E1-1 cinta 2925,5 70,41 CD-CR E2-2cintas 2826,0 68,03 69,22 1,68 2,43 E1-1 cinta 2741,6 66,00 CD-CR60 66,75 1,07 1, E2-2cintas 2804,4 67,51 E1-1 cinta 3038,4 73,12 CD-CR120 E2-1 cinta 2761,3 66,46 67,49 5,20 7,70 0 E3-2cintas 2612,6 62,88 SD-SR CD-SR CD-CR10 CD-CR35 CD-CR60 CD-CR ,3 Legenda: SD: Sem dano CD: Com dano SR: Sem reforço CRx: com reforço e com aperto dos parafusos de x Nm 2494,5 2925,5 2826,0 2741,6 2804,4 295,9 2612,6 24/30

25 Estudo Experimental Resultados dos ensaios e análise Modelos não reforçados com cintas metálicas SD-SR Rotura Fissuração dos modelos CD-SR 25/30

26 Estudo Experimental Resultados dos ensaios e análise Modelos reforçados com cintas metálicas CD-CR10 CD-CR60 CD-CR35 CD-CR120 1 cinta 2 cintas 26/30

27 Estudo Experimental Resultados dos ensaios e análise Modelos reforçados com cintas metálicas Esmagamento da base dos modelos (sem reforço) (reforçado com 1 cinta) (reforçados com duas cintas) 27/30

28 Conclusões ÍNDICE Introdução Reforço ao Confinamento de Pilares Caso de Estudo: Claustro da FDUC Estudo Experimental Conclusões 28/30

29 Conclusões Conclusões A cintagem não aumenta significativamente a capacidade de carga; A cintagem aumenta a ductilidade; Modo de rotura condicionante esmagamento da base; Indiferente usar uma ou duas cintas na base. 29/30

30 Conclusões Proposta de Intervenção Aumentar o nível de pré-esforço; Aplicar um aperto entre 35 e 60 Nm. Trabalho Futuro Estudo de diferentes geometrias de cintas metálicas; Estudo do comportamento global das colunas. 30/30