Estudo do comportamento de elementos de conexão em GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) para utilização em painéis sandwich de betão

Abstract

O trabalho a desenvolver nesta dissertação decorre no âmbito do projeto de investigação “LEGOUSE – Pré-fabricação Modular de Edifícios de Custos Controlados”, em desenvolvimento no Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho, que visa criar uma solução inovadora para a construção de casas modulares, recorrendo a painéis sandwich de betão pré-fabricados. Os painéis sandwich de parede, propostos como solução mais funcional e económica, são constituídos por duas camadas externas de Betão Autocompactável Reforçado com Fibras de Aço (BACRFA), uma camada interna de material isolante e conectores em GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer). Os painéis sandwich devem garantir o correto funcionamento estrutural a que se destinam, mas também devem garantir bom comportamento térmico e resistir às cargas de manuseamento, armazenamento e transporte. Os conectores em GFRP estabelecem a ligação física entre os panos de betão, assumindo uma função fundamental na transmissão de esforços entre eles e garantindo o funcionamento conjunto do painel sandwich. O GFRP permite ainda a redução das pontes térmicas que são originadas quando se aplicam conectores metálicos. Os conectores propostos são placas lisas perfuradas de GFRP, que são embebidos nos elementos de betão. Para efeitos de comparação, são preparados e ensaiados provetes com Betão Autocompactável Reforçado com Fibras de Aço (BACRFA) e Betão Autocompactável (BAC). A fim de avaliar o comportamento do conector ao corte e ao arranque são realizados ensaios em escala reduzida com provetes tipo push-out e tipo pull-out, respetivamente. São testados provetes, onde se faz variar o tipo de mantas de fibras de vidro usadas na produção dos conectores, a espessura dos conectores e o número de furos por conector. A avaliação do comportamento isolado dos furos no conector é efetuada através de ensaios de rasgamento em provetes com um único furo. Com base nos resultados experimentais da capacidade resistente do conector em GFRP são desenvolvidas expressões analíticas preliminares para a avaliação da capacidade resistente do conector.

The work here presented is developed within the research project “LEGOUSE – Préfabricação Modular de Edifícios de Custos“, currently in development at the Civil Engineering Department of University of Minho. This project aims to create an innovative solution for the construction of modular housing, by using precast sandwich panels. Sandwich wall panels are proposed as a more functional and economic solution and consist of two outer wythes made of Steel Fiber Reinforced Self Compacting Concrete (SFRSCC), an internal layer of insulating material and GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) connectors. The sandwich panels must guarantee the correct structural functioning, a good thermal behavior and should also resist to loads that result from handling, storage and transportation. GFRP connectors establish the physical connection between the concrete wythes, assuming a fundamental role in the transmission of loads between them and ensuring the global behavior of the panel. GFRP also reduces the effect of thermal bridges that exist when metal connectors are applied. The proposed connectors consist on perforated GFRP flat plates that are embedded in concrete elements. For comparison purposes, test specimens are prepared and tested with Steel Fiber Reinforced Self Compacting Concrete (SFRSCC) and Self Compacting Concrete (SCC). To evaluate the behavior of the connector, tests are performed on small scale specimens prepared for push-out tests and pull-out tests. The tested specimens’ variation consists on the type of glass fiber layers used to produce the connectors, on its thickness and on the number of holes per connector. The performance evaluation of isolated holes in the connector is done by testing strips with a single hole. Preliminary analytical expressions are developed in order to evaluate the strength capacity of the connector. These equations are based on the experimental results obtained.