Influência do tipo de adesivo no comportamento de elementos de betão reforçados com laminados de CFRP de acordo com a técnica NSM

Abstract

Atualmente, o reforço de estruturas de betão armado é cada vez mais uma forma sustentável de preservar o edificado existente. A técnica de reforço que recorre à inserção de laminados de CFRP no betão de recobrimento, vulgarmente designada por Near Surface Mounted (NSM) na literatura inglesa, tem vindo a ser cada vez mais utilizada, devido às diversas vantagens que apresenta quando comparada com a técnica baseada na colagem externa destes materiais de reforço. Estudos em vários aspetos relacionados com a técnica NSM têm vindo a ser realizados; no entanto raros são os que procuraram avaliar a influência do tipo de adesivo na resposta de sistemas NSM-CFRP. Assim, considera-se como premente realizar estudos nesta área. É neste contexto que a presente dissertação se insere, procurado avaliar a influência do tipo de adesivo no comportamento de elementos de betão reforçados com laminados de CFRP de acordo com a técnica NSM. O trabalho é composto por uma parte experimental e por uma parte analíticonumérica. Uma primeira parte do programa experimental inclui ensaios de arranque direto com o objetivo de estudar o comportamento da ligação do sistema NSM-CFRP. Foram consideradas as seguintes variáveis de estudo: (i) o tipo de adesivo; (ii) a secção transversal do laminado; e, (iii) o comprimento de ancoragem. A segunda parte do programa experimental contempla ensaios de flexão em faixas de laje reforçadas com sistemas NSM-CFRP, com o objetivo de avaliar a influência do tipo de adesivo na resposta estrutural. Neste caso foram consideradas como variáveis de estudo: (i) o tipo de adesivo; e, (ii) a existência ou não de pré-fissuração. Tendo por base os resultados dos ensaios de aderência, foi realizado um estudo analíticonumérico com recurso a um software existente, de forma a obter as respetivas leis locais analíticas da tensão de corte versus deslizamento. Em termos gerais, dois dos três adesivos estudados, com características mecânicas similares, revelaram elevados níveis de eficácia no sistema de reforço. No que respeita ao terceiro adesivo, cujo módulo de elasticidade é significativamente inferior aos restantes dois, conduziu a níveis de eficácia no sistema de reforço menos promissores. A pré-fendilhação das faixas de laje não teve influência significativa na resposta global das faixas de laje.

Nowadays, the strengthening of reinforced concrete structures is used as sustainable way of preserving existing buildings. The strengthening technique which uses the insertion of CFRP laminates on the concrete cover, commonly known as Near Surface Mounted (NSM), has been used due to the several advantages, when compared with the technique based on external bonding of these reinforcing materials. Several studies have been performed to assess many aspects of the NSM technique; however there are very few studies that have tried to assess the influence of the adhesive type in the response of NSM-CFRP systems. Thus, it is considered as an important issue to conduct studies in this filed. In this context, the present dissertation aims to contribute for the assessment of the influence of the adhesive type on the behaviour of concrete elements strengthened with CFRP laminates according to the NSM technique. The work includes an experimental component and an analytical-numerical component. The first part of the experimental program includes direct pullout tests in order to study the bond behaviour of the of NSM-CFRP system. The following variables were considered in present study: (i) the type of adhesive, (ii) the cross section of the laminate; and (iii) the bond length. The second part of the experimental program includes flexural tests in reinforced concrete slab strips with NSM-CFRP systems, in order to evaluate the influence of adhesive type on the structural response. In this case it was considered the following variables: (i) the type of adhesive; and (ii) the existence of pre-cracking. Based on the results obtained in the pullout tests, an analytical-numerical study was conducted using an existing software, to obtain the corresponding local bond stress versus slip law. In general, two of the three studied adhesives with similar mechanical characteristics, showed high levels of effectiveness. With regard to the third adhesive whose elastic modulus is significantly lower than the other two, yielded to less effectiveness levels. The pre-cracking of slab strips had no significant influence on the corresponding overall response.