Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / É provável, que num futuro breve, as atividades da indústria da construção sejam dedicadas em grande parte ao reforço, restauro, reutilização e recuperação de diversos edifícios que, construídos em épocas por vezes não muito distantes, encontram-se hoje em precárias condições de conservação e de segurança. Restauração envolve a realização de uma série de operações necessárias na estrutura de uma edificação a fim de restabelecer sua eficiência estrutural original, antes de ocorrer o colapso. Por outro lado, reforço estrutural representa melhorar o desempenho estrutural a fim de permitir que a edificação atenda às novas exigências funcionais, como por exemplo, novo tipo de carregamento. A necessidade de se realizar trabalhos de reparação e reforço estrutural em edifícios urbanos está diretamente relacionada com a oportunidade e a necessidade de se recuperar espaços e volumes não mais utilizados, impedindo a sua completa degradação, possibilitando assim, uma nova utilização. Estas intervenções devem usar todas as possibilidades proporcionadas pelos modernos sistemas de reparação e de reforço estrutural, visando encontrar as melhores soluções para os problemas de perda de resistência, de transporte, de operacionalidade em espaços reduzidos e de compatibilidade funcional e estética diante das estruturas existentes. Este trabalho tem como finalidade principal apresentar as diversas possibilidades e vantagens do uso das estruturas de aço em reformas, restaurações e reforço de estruturas existentes construídas, inicialmente, com diversos tipos de materiais. As vantagens estruturais e arquitetônicas do aço possibilitam a verificação de várias exigências construtivas, das quais se pode citar: a pré-fabricação, a elevada resistência, a reversibilidade, as dimensões e peso reduzidos, a simplicidade de transporte, a facilidade de montagem em obra, a utilização em espaços reduzidos, a disponibilidade em diversas formas e dimensões, o tempo de execução reduzido e a ótima relação custo benefício. / It is probable that, in a very near future, a substantial amount of construction industry activities would be dedicated to the reinforcement, rehabilitation, reuse and repair of buildings that, despite being recently constructed, are already subjected to precarious conservation and safety conditions. The buildings renewal and repair activities involve a set of required structural interventions to re-establish its original structural efficiency before any permanent structural damage occurs. On the other hand, structural reinforcement represents a structural performance improvement to enable the evaluated building to attend its new required functional demands, i.e. additional loads. The need for performing tasks related to urban buildings repair and reinforcement is directly related to the opportunity and necessity of regaining unused spaces and volumes inhibiting its complete degradation and enabling their reuse. These interventions should use all the possibilities created by modern systems of structural repair and reinforcement. Their main objective is to determine the best solutions for problems related to lack of structural strength, transport, operation in reduced spaces and functional and aesthetical compatibility with the existing structures. The main aim of this study is to present the various possibilities and advantages related to the use of steel structures in renewal, restorations, rehabilitations, repair and reinforcement of structures that were originally built with different materials. The steel structural and architectural advantages enable the development of various constructional requirements like: prefabrication, high structural strength, reversibility, reduced dimensions and weight, transport and erection ease, use in reduced spaces, availability in several shapes and dimensions, reduced execution time and an optimum cost-benefit ratio.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / É provável, que num futuro breve, as atividades da indústria da construção sejam dedicadas em grande parte ao reforço, restauro, reutilização e recuperação de diversos edifícios que, construídos em épocas por vezes não muito distantes, encontram-se hoje em precárias condições de conservação e de segurança. Restauração envolve a realização de uma série de operações necessárias na estrutura de uma edificação a fim de restabelecer sua eficiência estrutural original, antes de ocorrer o colapso. Por outro lado, reforço estrutural representa melhorar o desempenho estrutural a fim de permitir que a edificação atenda às novas exigências funcionais, como por exemplo, novo tipo de carregamento. A necessidade de se realizar trabalhos de reparação e reforço estrutural em edifícios urbanos está diretamente relacionada com a oportunidade e a necessidade de se recuperar espaços e volumes não mais utilizados, impedindo a sua completa degradação, possibilitando assim, uma nova utilização. Estas intervenções devem usar todas as possibilidades proporcionadas pelos modernos sistemas de reparação e de reforço estrutural, visando encontrar as melhores soluções para os problemas de perda de resistência, de transporte, de operacionalidade em espaços reduzidos e de compatibilidade funcional e estética diante das estruturas existentes. Este trabalho tem como finalidade principal apresentar as diversas possibilidades e vantagens do uso das estruturas de aço em reformas, restaurações e reforço de estruturas existentes construídas, inicialmente, com diversos tipos de materiais. As vantagens estruturais e arquitetônicas do aço possibilitam a verificação de várias exigências construtivas, das quais se pode citar: a pré-fabricação, a elevada resistência, a reversibilidade, as dimensões e peso reduzidos, a simplicidade de transporte, a facilidade de montagem em obra, a utilização em espaços reduzidos, a disponibilidade em diversas formas e dimensões, o tempo de execução reduzido e a ótima relação custo benefício. / It is probable that, in a very near future, a substantial amount of construction industry activities would be dedicated to the reinforcement, rehabilitation, reuse and repair of buildings that, despite being recently constructed, are already subjected to precarious conservation and safety conditions. The buildings renewal and repair activities involve a set of required structural interventions to re-establish its original structural efficiency before any permanent structural damage occurs. On the other hand, structural reinforcement represents a structural performance improvement to enable the evaluated building to attend its new required functional demands, i.e. additional loads. The need for performing tasks related to urban buildings repair and reinforcement is directly related to the opportunity and necessity of regaining unused spaces and volumes inhibiting its complete degradation and enabling their reuse. These interventions should use all the possibilities created by modern systems of structural repair and reinforcement. Their main objective is to determine the best solutions for problems related to lack of structural strength, transport, operation in reduced spaces and functional and aesthetical compatibility with the existing structures. The main aim of this study is to present the various possibilities and advantages related to the use of steel structures in renewal, restorations, rehabilitations, repair and reinforcement of structures that were originally built with different materials. The steel structural and architectural advantages enable the development of various constructional requirements like: prefabrication, high structural strength, reversibility, reduced dimensions and weight, transport and erection ease, use in reduced spaces, availability in several shapes and dimensions, reduced execution time and an optimum cost-benefit ratio.

La presente investigación se basa en el estudio de las barras de polímero reforzado con fibra de vidrio (PRFV) como propuesta de rehabilitación frente a agentes corrosivos en vigas y losas de concreto armado. Para esto se seleccionó un caso de estudio real, vivienda de tres niveles, ubicada en el distrito de Chorrillos, el cual presentaba una corrosión de 50% en el área nominal del acero de refuerzo. Asimismo, se utilizó como técnica de rehabilitación la denominada Inhibir-Reparar-Fortalecer (IRF) que se basa en la reestructuración de los componentes del elemento estructural; en otras palabras, es un proceso de restauración que parte de la eliminación total tanto del acero positivo corroído como del concreto afectado hasta la restauración del elemento estructural. Para realizar lo anteriormente mencionado, se distribuyó el trabajo en los siguientes puntos: un modelamiento de la estructura en ETABS, obtención de momentos últimos, diseño de la cantidad de barras de PRFV y explicación del procedimiento de rehabilitación total para ambos elementos estructurales. / The following investigation is based on the study of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bars as a proposal for rehabilitation against corrosive agents in reinforced concrete beams and slabs. To accomplished this, a real case study was selected, a three-level housing, located in the district of Chorrillos, which had a 50% corrosion in the nominal area of ​​the reinforcing steel. Likewise, a technique called Inhibiting-Repairing-Strengthening (IRS) was used, this technique is based on the restructuring of the components of the structural element; in other words, it is a restoration process that starts from the total elimination of the corroded positive steel and the affected concrete. To carry out the aforementioned, the work was distributed in the following points: a structure modeling in ETABS, factored moment at section, design of the number of GFRP bars and a total rehabilitation procedure for both structural elements. / Tesis

O reforço de elementos estruturais de concreto armado com uso de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) está cada vez mais conhecido, seguro e acessível. Em todo o mundo, a aplicação do PRFC vem sendo estudada sob diversas técnicas. Características como elevada resistência à tração e à corrosão, baixo peso, facilidade e rapidez de aplicação são os principais fatores para essa disseminação. Em particular, a técnica aqui estudada é conhecida como Near Surface Mounted (NSM), que consiste na inserção de laminados de PRFC em entalhes realizados no concreto de cobrimento de elementos de concreto armado. Com dupla área de aderência, ela vem a suprir uma deficiência comum no reforço colado externamente, que é o seu destacamento prematuro. Como nas demais técnicas de reforço à flexão, o material é colado na região do concreto tracionado. Sabe-se que, na prática da intervenção, essa região frequentemente encontra-se danificada por razões diversas, como fissuração causada por ações externas, corrosão da armadura e deterioração do concreto, o que exige a sua prévia reparação. Considerando que a boa qualidade desse reparo é imprescindível à eficiência do reforço, propõe-se uma inovação técnica pela reconstituição da face tracionada da viga com um compósito cimentício de alto desempenho, que sirva como substrato para aplicação do PRFC e elemento de transferência de esforços à estrutura a ser reforçada. Produzido à base de cimento Portland, fibras e microfibras de aço, o compósito tem também potencial para retardar a abertura de fissuras e aumentar a rigidez da viga, melhorando o aproveitamento do reforço. Com apoio da mecânica do fraturamento, foi possível encontrar as taxas de fibras e microfibras de aço a serem adicionadas a uma matriz cimentícia especialmente desenvolvida. Foram realizados ensaios de aderência para estudar o processo de transferência de tensões cisalhantes do laminado para o compósito na zona de ancoragem da viga. Uma vez conhecido o comportamento do sistema, foram ensaiadas vigas de concreto armado de tamanho representativo de estruturas reais, em três diferentes versões de ancoragem do laminado, sendo duas delas com uso do compósito cimentício. Comprovou-se a eficiência da inovação proposta, constatando-se o aumento da rigidez e da capacidade de carga da viga reforçada, com excelente aproveitamento do laminado. Além disso, as fibras e microfibras diminuíram a abertura das fissuras em estágios mais avançados de carregamento, sem que se observasse fissuras horizontais próxima ao reforço, que poderiam indicar destacamento iminente do laminado de PRFC. / Strengthening of reinforced concrete elements with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is increasingly well known, safe and accessible. The application of CFRP has been studied worldwide using various techniques. Features like high tensile strength, corrosion resistance, lightweightness and easy and speedy application are the main factors for dissemination. In particular, the technique here analyzed is known as Near Surface Mounted (NSM), which involves inserting CFRP strips into grooves made on the concrete cover of reinforced concrete elements. With double bonding area, this technique avoids the premature peeling-off that usually takes place in externally bonded CFRP reinforcement. As in others flexural strengthening techniques, the material is bonded in the concrete tension region. It is known in strengthening practice that this region usually requires prior repair. Often it shows up damaged by several reasons such as cracking caused by external actions, reinforcement corrosion and deterioration of the concrete. Whereas the good quality of this repair is essential to strengthening efficiency, an innovative technique is proposed. A high-performance cementitious composite is used as a transition layer for insertion of CFRP strips. The composite is made of Portland cement, steel fibers and microfibers of steel. It also has the potential to delay crack opening and to increase the beam stiffness. Based on fracture mechanics, it was possible to find suitable volume fractions of steel fibers and microfibers to be added to the cementitious matrix. Bonding tests were performed to analyze the shear stress transferring from the CFRP laminate to the beam anchorage zone. Once known the system behavior, real size reinforced concrete beams were tested in three different versions of the anchorage conditions, two of them with use of cementitious composites. The efficiency of the proposed innovation was proved by confirming increased stiffness and load capacity of the strengthened beam. In addition, fibers and microfibers allowed the decrease of the crack opening in later loading steps. No horizontal cracks near to the reinforcement were noticed, which means that CFRP laminate peeling-off was not likely to occur.

Made available in DSpace on 2014-12-17T13:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlcioCP_DISSERT.pdf: 9296771 bytes, checksum: b127bd9a4d732662392b21fc9648b191 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / This work discusses the study of the application of structural reinforcement and rehabilitation using modern techniques for interventions in repair works of historical buildings as well as the verification of the behavior of works that have already undergone different structural intervention techniques, with the objective of obtaining data to allow a comparative analysis of the advantages/disadvantages of techniques adapted in each case, regarding the interferences related the authenticity and integrity of the buildings belong to the constructed patrimony so as to obtain a basis for the theoretical foundation for choosing the best solution to be adopted in the case study which consists in an intervention of structural rehabilitation of the old historic building in the primary school "Augusto Severo" / O trabalho versa sobre o estudo da aplica??o de m?todos de refor?o e reabilita??o estrutural mediante a utiliza??o de t?cnicas modernas para interven??es em obras do patrim?nio hist?rico edificado, bem como a verifica??o atrav?s de estudos de refer?ncia, do comportamento de obras j? submetidas a diferentes t?cnicas de interven??es estruturais, com a finalidade de obter subs?dios para permitir uma an?lise comparativa entre as vantagens/desvantagens de t?cnicas adotadas caso a caso, no tocante ?s interfer?ncias relacionadas com a autenticidade e integridade das edifica??es integrantes do patrim?nio constru?do, destacando os elementos relevantes para a fundamenta??o te?rica visando a escolha da melhor solu??o a ser adotada nos casos estudados aplicados na interven??o restaurativa de reabilita??o estrutural no pr?dio hist?rico do antigo Grupo Escolar Augusto Severo

O reforço de elementos estruturais de concreto armado com uso de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) está cada vez mais conhecido, seguro e acessível. Em todo o mundo, a aplicação do PRFC vem sendo estudada sob diversas técnicas. Características como elevada resistência à tração e à corrosão, baixo peso, facilidade e rapidez de aplicação são os principais fatores para essa disseminação. Em particular, a técnica aqui estudada é conhecida como Near Surface Mounted (NSM), que consiste na inserção de laminados de PRFC em entalhes realizados no concreto de cobrimento de elementos de concreto armado. Com dupla área de aderência, ela vem a suprir uma deficiência comum no reforço colado externamente, que é o seu destacamento prematuro. Como nas demais técnicas de reforço à flexão, o material é colado na região do concreto tracionado. Sabe-se que, na prática da intervenção, essa região frequentemente encontra-se danificada por razões diversas, como fissuração causada por ações externas, corrosão da armadura e deterioração do concreto, o que exige a sua prévia reparação. Considerando que a boa qualidade desse reparo é imprescindível à eficiência do reforço, propõe-se uma inovação técnica pela reconstituição da face tracionada da viga com um compósito cimentício de alto desempenho, que sirva como substrato para aplicação do PRFC e elemento de transferência de esforços à estrutura a ser reforçada. Produzido à base de cimento Portland, fibras e microfibras de aço, o compósito tem também potencial para retardar a abertura de fissuras e aumentar a rigidez da viga, melhorando o aproveitamento do reforço. Com apoio da mecânica do fraturamento, foi possível encontrar as taxas de fibras e microfibras de aço a serem adicionadas a uma matriz cimentícia especialmente desenvolvida. Foram realizados ensaios de aderência para estudar o processo de transferência de tensões cisalhantes do laminado para o compósito na zona de ancoragem da viga. Uma vez conhecido o comportamento do sistema, foram ensaiadas vigas de concreto armado de tamanho representativo de estruturas reais, em três diferentes versões de ancoragem do laminado, sendo duas delas com uso do compósito cimentício. Comprovou-se a eficiência da inovação proposta, constatando-se o aumento da rigidez e da capacidade de carga da viga reforçada, com excelente aproveitamento do laminado. Além disso, as fibras e microfibras diminuíram a abertura das fissuras em estágios mais avançados de carregamento, sem que se observasse fissuras horizontais próxima ao reforço, que poderiam indicar destacamento iminente do laminado de PRFC. / Strengthening of reinforced concrete elements with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is increasingly well known, safe and accessible. The application of CFRP has been studied worldwide using various techniques. Features like high tensile strength, corrosion resistance, lightweightness and easy and speedy application are the main factors for dissemination. In particular, the technique here analyzed is known as Near Surface Mounted (NSM), which involves inserting CFRP strips into grooves made on the concrete cover of reinforced concrete elements. With double bonding area, this technique avoids the premature peeling-off that usually takes place in externally bonded CFRP reinforcement. As in others flexural strengthening techniques, the material is bonded in the concrete tension region. It is known in strengthening practice that this region usually requires prior repair. Often it shows up damaged by several reasons such as cracking caused by external actions, reinforcement corrosion and deterioration of the concrete. Whereas the good quality of this repair is essential to strengthening efficiency, an innovative technique is proposed. A high-performance cementitious composite is used as a transition layer for insertion of CFRP strips. The composite is made of Portland cement, steel fibers and microfibers of steel. It also has the potential to delay crack opening and to increase the beam stiffness. Based on fracture mechanics, it was possible to find suitable volume fractions of steel fibers and microfibers to be added to the cementitious matrix. Bonding tests were performed to analyze the shear stress transferring from the CFRP laminate to the beam anchorage zone. Once known the system behavior, real size reinforced concrete beams were tested in three different versions of the anchorage conditions, two of them with use of cementitious composites. The efficiency of the proposed innovation was proved by confirming increased stiffness and load capacity of the strengthened beam. In addition, fibers and microfibers allowed the decrease of the crack opening in later loading steps. No horizontal cracks near to the reinforcement were noticed, which means that CFRP laminate peeling-off was not likely to occur.