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A construção em betão armado com armaduras de GFRP e o seu benefício financeiro a longo prazo

Autor(es): Gouveia, Juan Carlos de Freitas

Data: 2017

Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.13/1779

Origem: DigitUMa - Repositório da Universidade da Madeira

Assunto(s): Corrosão das armaduras; GFRP; Reabilitação; Dimensionamento; Custo; Corrosion of reinforcement; Rehabilitation; Dimensioning; Cost; Engenharia Civil; .; Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil


Descrição

No sector da Engenharia Civil, a degradação de infraestruturas torna-se cada vez mais visível e evidente com o evoluir do tempo. De modo a evitar esta degradação, ou pelo menos minimizar o avanço progressivo que está patente, a intervenção do engenheiro civil é fundamental para garantir o bom funcionamento das mesmas. A origem desta degradação pode-se associar principalmente à exposição ambiental, devido ao desgaste provocado pelas condições atmosféricas, mas também em grande parte por erro humano, nomeadamente, o recobrimento utilizado, a má aplicação do betão em obra, entre outras causas de erros a nível de projeto e de execução. Como o avanço das novas tecnologias está cada vez mais presente no nosso quotidiano, uma das técnicas inovadoras é a introdução dos varões de fibra de vidro “GFRP”, material que garante um melhor desempenho estrutural no que diz respeito a todas as agravantes causadas pela deterioração das armaduras. Contudo, na aplicação deste material, assim como em qualquer outro material inovador, há que ter em conta características mais ou menos vantajosas. No que diz respeito às mais benéficas, sublinha-se a corrosibilidade nula, a elevada resistência à tração, a não condutividade eletromagnética e baixo peso próprio. Por outro lado, o comportamento frágil, baixo módulo de elasticidade e principalmente o elevado custo inicial são aspetos que dificultam a introdução da aplicação das armaduras de GFRP na construção civil. Nesta dissertação, pretende-se avaliar o custo inicial de construir/reabilitar as estruturas de betão armado deterioradas com armaduras de GFRP e o custo a longo prazo das reparações necessárias para as construções tradicionais em betão armado. Para isso, foram elaborados diversos trabalhos, os quais passaram pela análise da causa de corrosão das armaduras, pela determinação do tempo de vida útil, pela análise do comportamento das estruturas em betão armado com GFRP e pela análise do dimensionamento de acordo com a Norma Americana do ACI [1]. Seguidamente, na pesquisa do dimensionamento, aplicouse o conceito a uma estrutura localizada na ilha da Madeira. Posteriormente, foram realizadas as análises de custo-benefício na estrutura mencionada, tendo sido concebidos quatros cenários de degradação diferentes, sendo que cada um deles varia de acordo com o tipo de cimento e recobrimento utilizado e a classe de exposição ambiental. A análise de custo-benefício tem em conta a comparação entre reabilitar/construir em varões de aço e em fibra de vidro. Em função desta análise, concluiu-se que, para estruturas de betão armado expostas as condições ambientais XS1 e XS3, onde os recobrimentos mínimos exigidos pela Norma Europeia EC2 [2] são cumpridos e utilizando os cimentos de tipo CEM I ou CEM II/A, a opção de utilizar amaduras em GFRP se torna mais proveitosa, mesmo que o custo inicial seja superior ao do aço. Porém, para o caso de o tipo de cimento ser CEM II/B até V, para os mesmos critérios referidos, a aplicação das armaduras de aço a longo prazo torna-se mais vantajosa, ao contrário do GFRP.

In the Civil Engineering sector, infrastructure degradation becomes more and more visible and evident in time. In order to avoid this anomaly or at least minimize the progressive advance of this degradation, the intervention of the civil engineer is fundamental to guarantee the correct functioning of such. The origin of this anomaly can be mainly associated to environmental exposure due to the corrosion provoked by atmospheric conditions, but also greatly due to human error, such as the cover used, and the wrong application of reinforced concrete, among other causes of error related to the project and its execution. As new technologies develop and become more cemented in our daily life, an innovative technique is the introduction of glass bar “GFRP”, material which ensures a better structural performance in terms of all aggravating factors caused by deterioration of the steel. However, in the application of this material as well as in any other innovative material, you must take into consideration the characteristics that can be more advantageous or disadvantageous. In terms of the most beneficial, is highlight the high tensile strength, non-magnetic conductivity and low own weight. On the other hand, the fragile behavior, the low modulus of elasticity and most of all the high initial cost, are aspects that make it difficult to introduce the application of the GFRP reinforcements on the civil construction. In this dissertation, it is intended to evaluate the initial cost of the building /rehabilitating the structures concrete reinforced deteriorated with GFRP bar and the long-term cost repairs required for traditional reinforced concrete constructions. For this, several tasks were elaborated in which they went through the analysis of the cause of reinforcement corrosion, by the determination of the lifetime span, by the analysis of the behavior of reinforced concrete structures with GFRP and by the analysis of the design in accordance with the American Standard ACI[1]. Following the survey of design, the concept was applied to a structure found on the island of Madeira. Subsequently, cost-benefit analyzes were carried out in the aforementioned structure, where four different degradation scenarios were conceived, each of which varying according to the type of cement and cover used and the class of environmental exposure. The cost-benefit analysis takes into account the comparison between building /rehabilitating on steel bars and fiber glass bars. Based on this analysis, it was concluded that for exposed reinforced concrete structures the environmental conditions XS1 and XS3, where the minimum cover required by the European Standard EC2 [2] are met and using a type CEM I or CEM II / A cements, the option of using GFRP reinforcements becomes more profitable, even if the initial cost is higher than that of steel. However, in the case of cement type being CEM II / B to V, for the same criteria, the application of long-term steel reinforcement becomes more advantageous than GFRP.

Tipo de Documento Dissertação de mestrado
Idioma Português
Orientador(es) França, Paulo Miguel de Macedo
Contribuidor(es) Gouveia, Juan Carlos de Freitas
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