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[en] RELIABILITY-BASED DESIGN OF RC BEAMS STRENGTHENED WITH CFC / [pt] PROJETO BASEADO EM CONFIABILIDADE DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO COM E SEM REFORÇO DE COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONONATHALY SARASTY NARVAEZ 21 January 2013 (has links)
[pt] No Brasil, o dimensionamento de estruturas de concreto armado segue as
recomendações da norma brasileira NBR 6118-2003. A norma brasileira, usa a
metodologia de dimensionamento semi-probabilístico que não quantifica a
probabilidade de falha de um elemento estrutural. A análise de confiabilidade de
estruturas é uma ferramenta que possibilita o cálculo da probabilidade de falha
associada a um estado limite e também um dimensionamento para uma determinada
probabilidade de falha denominada probabilidade de falha alvo. Este trabalho tem
como objetivo desenvolver uma metodologia que possibilite o dimensionamento
baseado em confiabilidade de seções de vigas de concreto armado sem e com
reforço com compósitos de fibras de carbono. Na análise de confiabilidade
desenvolvida foram consideradas como variáveis aleatórias o carregamento, as
resistências do aço e do concreto, e a resistência à tração dos compósitos de fibras
de carbono com propriedades estatísticas determinadas com base nos resultados dos
ensaios realizados no laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de
Engenharia Civil da PUC-Rio (LEM-DEC). Exemplos de dimensionamento de
seções de vigas de concreto armado submetidas à força cortante e à flexão foram
realizados inicialmente por métodos semi-probabilísticos e depois utilizando a
metodologia proposta baseada em confiabilidade. A análise dos resultados mostra a
viabilidade de um projeto baseado em confiabilidade usando um índice de
probabilidade de falha determinado para cada tipo de projeto aliando economia e
segurança. / [en] In Brazil, the design of reinforced concrete structures follows the
recommendations of Brazilian standard NBR 6118-2003. The Brazilian standard
uses the methodology of semi-probabilistic design that does not quantify the
probability of failure of a structural element. The reliability analysis of structures
is a tool that allows the calculation of probability of failure associated with a limit
state and also the design for a given probability of failure. This work aims to
develop a methodology that enables the Reliability-based-design of concrete
beams sections with and without strengthening with carbon fiber composites. In
the reliability analysis were considered as random variables the loads, the
compression concrete strenght, yield strenght, and tensile strength of carbon fiber
composites with certain statistical properties based on the results of tests
performed in the Structures and Materials laboratory at PUC-Rio (LEM-DEC).
Examples of reinforced concrete beams strengthened with CFC were performed
initially by semi-probabilistic methods and then using the proposed methodology
based on reliability. The analysis shows the feasibility of a Reliability-baseddesign
using a reliability index of failure probability determined for each type of
project combining economy and safety.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY ON DUCTILITY OF REINFORCED CONCRETE BEAMS STRENGTHENED IN FLEXURE WITH CARBON FIBER COMPOSITES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA DUCTILIDADE DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO REFORÇADAS À FLEXÃO UTILIZANDO COMPÓSITOS COM TECIDO DE FIBRAS DE CARBONOMARCELIA GOMES MACHADO 12 January 2005 (has links)
[pt] Este trabalho experimental tem como objetivo estudar a
ductilidade de vigas retangulares de concreto armado
reforçadas à flexão utilizando compósitos com tecido de
fibras de carbono. No estudo realizado são apresentados os
conceitos clássicos de ductilidade e é proposta uma nova
sistemática para obtenção do índice de ductilidade, baseada
nas considerações da energia elástica e da energia
inelástica. A ductilidade é determinada por meio de um
índice energético, que se caracteriza como uma forma mais
eficiente para a determinação e análise da ductilidade em
elementos estruturais. O programa experimental consistiu no
ensaio de sete vigas bi-apoiadas, sendo uma viga de
referência e as demais reforçadas à flexão com tecido de
fibras de carbono. Todas as vigas possuem as mesmas
características mecânicas e geométricas e foram
dimensionadas de modo a garantir a ruptura por flexão. A
viga de referência, a primeira ensaiada, não foi reforçada
e serviu para comparações de incremento de rigidez e
resistência após a aplicação do reforço. As vigas
reforçadas foram divididas em dois grupos. O grupo A é
constituído de duas vigas, reforçadas inicialmente com uma
e duas camadas de tecido de fibra de carbono. O grupo B é
constituído por quatro vigas que foram reforçadas após
um carregamento inicial. Neste grupo, duas vigas foram
reforçadas com uma camada de tecido de fibra de carbono e
as outras duas foram reforçadas com duas camadas de tecido
de fibras de carbono, correspondendo à mesma área total
de reforço das anteriores. Todas as vigas foram
concretadas, instrumentadas e ensaiadas no Laboratório de
Estruturas e Materiais da PUC-Rio. Os ensaios das vigas do
grupo B foram realizados com as vigas pré-ensaiadas,
reforçadas sob deformação constante e em seguida levadas à
ruptura. A deformação foi mantida constante durante a
aplicação e o período de cura do reforço. Os resultados
obtidos em termos de carga, flecha, momento, curvatura,
ductilidade energética e rotação plástica foram analisados.
Os estudos realizados mostraram que o reforço com
compósitos de fibras de carbono é uma técnica eficaz, que
as vigas apresentam ductilidade adequada e que os índices
energéticos propostos são adequados para este tipo de
estudo. / [en] The objective of this experimental work is to study the
ductility of reinforced concrete beams strengthened in
flexure using externally bonded carbon fiber fabric
composites. This study presents the classic concepts of
ductility and proposes a new systematic to obtain the
ductility index, which is based on the considerations of
elastic and inelastic energy. The ductility was determined
by an energetic index, which has seen to be a more
efficient method to establish and analyze the ductility of
structural elements. The experimental program consisted of
seven beams tests. One was used as a control beam without
external reinforcement and the others were strengthened
with carbon fibers in order to resist flexural load. All
the beams had the same mechanical and geometrical
characteristics and were designed to fail in flexure. The
control beam was not strengthened and its purpose was to
compare the stiffness increase and resistance after the
strength. The strengthened beams were divided in two
groups. Group A was constituted by two beams, initially
strengthened by one and two layers of carbon fiber fabric.
Group B was formed by four beams which were strengthened
after the application of an initial load. In this group,
two beams were strengthened by one layer of carbon fiber
fabric and the other two were strengthened by two layers,
which corresponded to the same area of the others. All the
beams were cast, instrumented and tested in the Structural
and Materials Laboratory at PUC-Rio. Group B tests were
performed with the pretested beams strengthened under
constant strain, and then loaded up to rupture. The strain
was kept constant during the application and cure of the
external reinforcement. The results obtained in terms of
load, deflection, resistant moment, curvature, energetic
ductility indexes and plastic rotation were analyzed. The
study showed that the reinforcement using carbon fiber
fabric composites is an efficient technique, the beams
presented adequate ductility and the proposed energetic
ductility indexes are consistent formulae for this kind of
study.
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[pt] ANÁLISE EXPERIMENTAL DA ADERÊNCIA ENTRE O CONCRETO E COMPÓSITOS COM TECIDO DE FIBRAS DE CARBONO / [en] EXPERIMENTAL ANALISYS ON BOND BETWEEN CONCRETE AND CARBON FIBER COMPOSITES FABRICJULIANA MARTINELLI MENEGHEL 02 January 2006 (has links)
[pt] É descrito neste trabalho um programa experimental sobre a
aderência entre os
compósitos com tecido de fibras de carbono e o concreto.
Este programa
experimental consistiu em ensaios de tração-compressão de
corpos-de-prova
compostos de dois blocos de concreto (móvel e fixo)
colados por tiras de tecido
de fibra de carbono coladas nos lados opostos desses
blocos. Foram ensaiados
nove corpos-de-prova, com três resistências à compressão
aos 28 dias de 20,5
MPa, 28,7 MPa e 38,1 MPa e duas larguras do tecido iguais
a 50 mm e 100 mm.
Todos os corpos-de-prova foram concretados, instrumentados
e ensaiados no
Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio. O
objetivo deste trabalho foi
estudar a influência da resistência do concreto e da
largura do tecido de fibra de
carbono sobre a resistência de aderência do sistema. Os
resultados mostraram
que a resistência de aderência pode ser considerada
independente da resistência
do concreto e da largura do tecido. Foi obtido, neste
estudo, um valor
característico de 1,45 MPa para a resistência de aderência. / [en] An experimental study on the bond between carbon fiber
fabric composites and
concrete is described in this work. This experimental
program consisted of
tension-compression tests of specimens with two concrete
blocks (movable and
fixed) jointed by carbon fiber fabric strips bonded on two
opposite sides of these
blocks. Nine specimens, with three concrete compressive
strength of 20,5MPa ,
28,7MPa and 38,1MPa at 28 days and two fabric width of 50
mm and 100
mm, were tested. All specimens had the same geometrical
characteristics. All the
specimens were cast, instrumented and tested in the
Structural and Materials
Laboratory at PUC-Rio. The objective of this work was to
study the influence of
concrete strength and the width of the fabric on the bond
strength of the system.
The results showed that the ultimate bond strength may be
considered
independent of concrete strength and of the width of the
fabric. A characteristic
value of 1.45 MPa was found for the bond strength.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE BOND STRENGTH BETWEEN CFC-CONCRETE UNDER IMPACT LOADING / [pt] VERIFICAÇÃO EXPERIMENTAL DA ADERÊNCIA CFC-CONCRETO COM CARREGAMENTO DE IMPACTOANTONIO ROGERIO PELLISSARI 10 April 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho realizou-se uma investigação experimental
sobre os efeitos de forças de impacto sobre a resistência
de aderência entre compósitos de fibras de carbono e o
concreto. O programa experimental consistiu de ensaios de
flexão de corpos-de-prova constituídos de dois blocos de
concreto unidos por uma rótula na região superior
(comprimida) e por tiras de compósito de fibras de
carbono coladas nas faces inferiores dos blocos. Foram
ensaiados 23 corpos-deprova, com resistências à compressão
do concreto variando de 25 MPa a 35 MPa. A principal
variável foi a taxa de carregamento ( expressa em termos de
tensão de aderência), variou entre 6,06 MPa/s (estático) a
3.690.485 MPa/s (dinâmico). Os resultados mostraram que a
resistência de aderência aumenta com o aumento da taxa de
carregamento. / [en] An experimental investigation on the effects of impact
loads on the bond
strength between carbon fiber composite and concrete is
described in this work.
The objective was to investigate the influence of loading
rate on the bond
strength. Concrete-fiber specimens were tested under
loading rates varying from
a minimum of 6,06 MPa/s (static) to a maximum of 3.690.485
MPa/s. In
addition, twenty tree concrete prisms were tested under
different loading rates in
order to investigate the effects of the loading rate on the
tensile strength of
concrete and carbon fiber separately. The results show that
the bond strength
increase with the increase of the loading rates.
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[en] STRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS APPLICATION TO THE DESIGN OF CARBON FIBRES REINFORCED POLYMER SHEAR STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS / [pt] ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DE ESTRUTURAS APLICADA AO PROJETO DE REFORÇO À FORÇA CORTANTE DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO COM COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONOMARCELA TORNO DE AZEREDO LOPES 06 December 2007 (has links)
[pt] A análise de confiabilidade aplicada ao projeto de
estruturas é uma
ferramenta que permite avaliar a probabilidade de falha da
estrutura para um
certo modo de comportamento e a sensibilidade deste
projeto em relação às
variáveis consideradas. Neste trabalho a análise de
confiabilidade é aplicada
ao projeto de reforço à força cortante com compósitos de
fibras de carbono de
vigas em concreto armado. Inicialmente, modelos e
prescrições normativas
para verificar a capacidade resistente do reforço à força
cortante são
implementados em MathCad. Os resultados teóricos são
comparados com os
obtidos de programas experimentais realizados por diversos
pesquisadores.
Posteriormente, um programa de confiabilidade de
estruturas é implementado
em liguagem C onde é utilizado o método FORM First Order
Reliability
Method. Este programa permite: avaliar a confiabilidade à
força cortante de
seções de vigas de concreto armado reforçadas ou não e
dimensionar a taxa
geométrica de reforço para um valor estabelecido de índice
de confiabilidade
de referência e este valor segue recomendações do Eurocode
EN1990 (2001).
As taxas geométricas de reforço são dimensionadas por dois
enfoques: o semiprobabilístico,
prática corrente de projetos, e o probabilístico, projeto
baseado
em confiabilidade. Os resultados obtidos são comparados.
No enfoque
probabilístico, as taxas geométricas de reforço são
calculadas estabelecendo
que o valor do índice de confiabilidade equivalente,
avaliado utilizando
formulação de sistemas em série, seja maior ou igual ao
valor do índice de
confiabilidade de referência. Os valores dos índices de
confiabilidade,
considerando ou não a formulação de sistemas em série, das
probabilidades
de falha e dos fatores de importância das variáveis
aleatórias são obtidos para
a seção sem e com reforço. As coordenadas dos pontos de
projeto e os
coeficientes parciais de segurança são obtidos para a
seção reforçada. / [en] Structural reliability analysis provides a prediction of
the structural
probability of failure against some behavior mode and the
design sensibility with
respect to the random variables evaluated at the design
point. In this research
the reliability analysis is applied to design the carbon
fibres reinforced polymer
shear strengthening of reinforced concrete beams. First,
models and code
recommendations, available in literature, to verify the
shear strengthening are
implemented in MathCad. Further, a structural reliability-
based software, using
the First Order Reliability Method (FORM), is implemented
in C programming
language. This software provides the evaluation of the
shear reliability of
reinforced concrete beams cross-sections, either
strengthened or not by CFRP,
and the shear reinforcement ratio for a target reliability
index. The target
reliability index is established as defined by Eurocode EN
1990 (2001). The
random variables probabilistic models are based upon
code`s recommendations
available in specialized literature. The shear
reinforcement ratio is designed by
two approaches: semi-probabilistic, as the current design
practice, and the
probabilistic, reliability-based design. The results are
compared. In the
probabilistic approach, the shear reinforcement ratio
design aims to obtain a
series system reliability index value larger than a
predefined target value. The
reliability index values, their corresponding failure
probabilities and the
percentages of total uncertainty associated to which
random variable arise from
reliability-based design, developed for either
strengthened or not reinforced
concrete beams cross-sections. For the strengthened cross-
sections, the
design point and the partial safety factors are also
obtained.
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