Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Estruturas. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

The confinement of concrete structures has been used for reinforcement and rehabilitation of compressed structural elements, with the objective of increasing their strength capacity and ductility. Various types of reinforcement are used: metal pipes, fiber reinforced polymers, transverse reinforcement, among others. Understanding the stress-strain behavior of confined concrete columns is an important aspect to be considered in the design of these structural elements. This work presents a study of short columns of concrete confined by transverse reinforcement and fiber reinforced polymers subjected to the centered load, employing a nonlinear theoretical model that allows obtaining the stress-strain curves. Concrete columns with various strength levels and different cross-sectional shapes are considered. The employed model is modified according with the type of analyzed problem and a comparative analysis is carried out to verify the performance of the models, considering the experimental results from several examples of short columns confined available in the literature. / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O confinamento de estruturas de concreto vem sendo utilizado no reforço e reabilitação de peças comprimidas, com o objetivo de aumentar sua capacidade resistente e dutilidade. Vários tipos de reforços são usados: tubos metálicos, polímeros reforçados com fibras, armaduras transversais, entre outros. A compreensão do comportamento tensão-deformação de colunas de concreto confinadas é um aspecto importante a considerar para um projeto confiável desses elementos estruturais. Este trabalho apresenta um estudo de colunas curtas de concreto confinadas por armadura transversal e polímeros reforçados com fibras submetidas à carga centrada, empregando um modelo teórico não linear que permite a obtenção das curvas tensão-deformação. São considerados concretos de variadas resistências e diferentes formas de seção transversal. O modelo empregado é modificado se adequando aos diversos casos analisados, e para verificação do desempenho deste é realizada uma análise comparativa considerando os resultados experimentais provenientes de vários exemplos de colunas curtas confinadas disponíveis na literatura.

Esta dissertação contempla o estudo sobre os principais aspectos que norteiam as propostas normativas com critérios de dimensionamento de estruturas de concreto armado reforçadas com Polímeros Reforçados com Fibras (FRP). Este trabalho procura avaliar e discutir as metodologias de cálculo sugeridas pelas publicações American Concrete Institute (ACI) \"Committee 440\" e Fédération Internationale du béton (FIB) e propor um procedimento para a análise e dimensionamento do reforço aos esforços de flexão e discutir a importância do esforço cortante com relação à flexão. Primeiramente, efetuou-se uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte no que concerne ao dimensionamento de reforços com materiais compósitos de FRP. Em seguida, apresentou-se a análise da verificação de segurança de elementos reforçados à flexão segundo a perspectiva das publicações acima mencionadas: ACI440.2R (2017) e FIB Model Code (2010). Posteriormente, estabeleceu-se um estudo de análise comparativa entre os resultados experimentais encontrados na bibliografia, os previstos pelos referidos manuais para os modelos aqui estudados. Os valores máximos da capacidade resistente dos modelos serão confrontados e a importância do conhecimento das características dos materiais discutidos. Com tais informações sistematizaram-se os procedimentos de cálculo a se adotar em um projeto de reforço estrutural com sistemas compósitos de FRP, respeitando as propostas normativas que mais se adequam ao Brasil. / The present dissertation results from a study concerning the main design criteria for reinforced concrete structures through externally bonding Fibre-Reinforced Polymer (FRP) systems. This paper tries to evaluate and discuss the design methodologies proposed by the guidelines publications American Concrete Institute (ACI) \"Committee 440\" and Fédération Internationale du béton (FIB) and seek to propose a procedure for the analysis and design of FRP strengthened RC elements in bending and discuss the importance of shear stress regarding the bending efforts. Initially, a state-of-art concerning design criterias on the use of FRP composites is presented. Then, the analysis and procedures of the safety concept is exposed from the perspective of the publications: ACI440.2R (2017) and FIB Model Code 2010. After, it established a study of comparative analysis between the experimental results found in the bibliography and the ones predicted by international guidelines for beams and slabs. The maximum ultimate capacity of the strengthened element will be compared and confronted and the importance of the knowledge of the characteristics of the materials discussed. Finally, conclusions are drawn out and recommendations concerning the design and safety concepts are presented, respecting the guidelines proposals that are most appropriate to Brazil.