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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).
Reabilitação e Reforço de Estruturas
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
Reabilitação e Reforço de Estruturas
ÍNDICE
• Introdução
• Reforço ao Confinamento de Pilares
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
Introdução
Introdução
3/302011/2012
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
• Estudo Experimental
• Conclusões e Trabalho Futuro
Reabilitação e Reforço de EstruturasCaso de Estudo: Claustro da FDUC
4/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
ÍNDICE
• Introdução
• Reforço ao Confinamento de Pilares
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
Reforço ao Confinamento de Pilares
Reforço ao Confinamento de Pilares
5/302011/2012
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
• Estudo Experimental
• Conclusões e Trabalho Futuro
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Vantagens:
• Aumento da resistência e rigidez;
• Durabilidade;
• Não requer mão de obra especializada.
Reforço por encamisamento de betão armado
Reforço ao Confinamento de Pilares
6/302011/2012
• Não requer mão de obra especializada.
Inconveniente:
• Preparação da superfície.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Vantagens:
• Confinamento lateral;
• Aumento da resistência e ductilidade;
• Aumento insignificante da secção transversal.
Reforço por encamisamento metálico
Reforço ao Confinamento de Pilares
7/302011/2012
Inconvenientes:
• Exige mão de obra especializada;
• Prever protecção contra incêndios.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Reforço por cintagem com elementos metálicos
Vantagens:
• Aumento da resistência e ductilidade;
• Aplicável em elementos de difícil acesso.
Reforço ao Confinamento de Pilares
8/302011/2012
Inconveniente:
• Preparação da superfície de betão.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Vantagens:
• Aplicação sem interrupção do uso habitual;
• Geometria final inalterada.
Reforço por colagem de chapas metálicas
Reforço ao Confinamento de Pilares
9/302011/2012
Inconvenientes:
• Durabilidade das juntas metálicas;
• Descolagem das placas;
• Necessidade de proteger.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Vantagens:
• Aumento da resistência e ductilidade;
• Execução;
• Alteração mínima da geometria.
Reforço por utilização de materiais compósitos (FRP)
Reforço ao Confinamento de Pilares
10/302011/2012
• Alteração mínima da geometria.
Inconvenientes:
• Mau comportamento ao fogo;
• Protecção aos raios ultravioletas;
• Necessidade de mão-de-obra qualificada.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Vantagens:
• Reversibilidade da intervenção;
• Reforço activo.
Reforço com cintas metálicas
Reforço ao Confinamento de Pilares
11/302011/2012
Inconveniente:
• Concentração de tensões
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Exemplos de reforço com cintas metálicas
Reforço ao Confinamento de Pilares
12/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
• Introdução
• Reforço ao Confinamento de Pilares
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
ÍNDICE
Caso de Estudo: Claustro da FDUC
Caso de Estudo: Claustro da FDUC
13/302011/2012
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
• Estudo Experimental
• Conclusões e Trabalho Futuro
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.
Caso de Estudo: Claustro da FDUC
14/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Descrição da Anomalia e da Aplicação do Reforço
Caso de Estudo: Claustro da FDUC
15/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
ÍNDICE
• Introdução
• Reforço ao Confinamento de Pilares
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
Estudo Experimental
16/302011/2012
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
• Estudo Experimental
• Conclusões e Trabalho Futuro
Estudo Experimental
Reabilitação e Reforço de Estruturas
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-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.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Preparação – Réplica do capitel
Estudo Experimental
18/302011/2012
Reforço de Colunas por Confinamento com Cintas Metálicas Pré-Esforçadas
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Preparação – Simulação do material
Estudo Experimental
19/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
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
Reabilitação e Reforço de Estruturas
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.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Preparação - Setup do ensaio
Estudo Experimental
__ Carregamento
22/302011/2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Preparação - Setup do ensaio
Estudo Experimental
__ Nível de aperto dos parafusos
23/302011/2012
__ Dano nos capitéis
Reabilitação e Reforço de Estruturas
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
Reabilitação e Reforço de EstruturasEstudo Experimental
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
Reabilitação e Reforço de EstruturasEstudo Experimental
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)
Reabilitação e Reforço de Estruturas
ÍNDICE
• Introdução
• Reforço ao Confinamento de Pilares
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
Conclusões
28/302011/2012
• Caso de Estudo: Claustro da FDUC
• Estudo Experimental
• ConclusõesConclusões
Reabilitação e Reforço de Estruturas
• 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.
Reabilitação e Reforço de Estruturas
• 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.