Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/75853

TítuloDevelopment of a multifunctional composite sandwich panel for the rehabilitation of building façades
Autor(es)Sousa, Christoph Fernandes
Orientador(es)Barros, Joaquim A. O.
Correia, João Ramôa
Palavras-chaveRehabilitation
RC frame buildings
Building façades
Sndwich panel
Precast concrete
Recycled steel fibres
GFRP connectors
Polystyrene
Pushout tests
Pullout tests
Cyclic tests
Finite element method
Reabilitação
Edifícios porticados
Fachadas de edifícios
Painéis sanduíche
Betão préfabricado
Fibras recicladas
Conetores GFRP
Poliestireno
Ensaios de corte
Ensaios de arranque
Método dos elementos finitos
Data6-Dez-2021
Resumo(s)This PhD thesis presents a research work aiming at the development of a sustainable and multifunctional composite sandwich panel for the rehabilitation of reinforced concrete (RC) buildings from the 1960s to the mid-1980s. The sandwich panel retrofit solution developed in the thesis comprises four main components: (i) thin outer layers of Recycled Steel Fibre Reinforced micro Concrete (RSFRC); (ii) a lightweight core made of polystyrene; (iii) internally distributed glass fibre reinforced polymer (GFRP) connectors; and (iv) steel anchors for fixing the panel to the existing structure. The first part of this work’s experimental program encompassed pushout and pullout tests, carried out on reduced-scale specimens representative of the sandwich panel solution; these tests aimed at assessing the overall composite behaviour of the sandwich panel and analysing the influence of the type of core insulation layer, and of the anchoring conditions and diameter of the GFRP connectors. The tests showed that the adopted structural GFRP connectors are able to adequately ensure shear load transfer between RSFRC layers. The second part of the experimental program involved testing intermediate-scale RC frame specimens, representative of the target building typology, under in-plane cyclic loading conditions. The cyclic tests were performed on different variations of the referred RC frames: (i) a bare RC frame; (ii) an RC frame with a masonry infill wall; and (iii) an RC frame with the incorporation of the sandwich panel prototype developed in the scope of this research work. The results of the tests show that, in comparison with the traditional masonry infill wall solution, the proposed rehabilitation solution enabled a significant improvement of the RC frame’s cyclic performance, providing higher levels of load carrying capacity and energy dissipation. The numerical part of this study included numerical simulations conducted to assist the sandwich panel design process and, more specifically, the modelling of the failure mechanisms observed at the interface between the RSFRC layers and the polystyrene core; good agreement was obtained between experimental and numerical results, with important conclusions being drawn regarding the cohesion and friction angle between these components of the sandwich panel.
Esta tese apresenta um trabalho de investigação relativo ao desenvolvimento de um painel sanduíche compósito sustentável e multifuncional concebido para a reabilitação de edifícios porticados de betão armado (BA) construídos entre 1960 e meados da década de 1980. Este painel é composto essencialmente por quatro componentes principais: (i) finas camadas exteriores em microbetão reforçado com fibras de aço recicladas (BRFR); (ii) núcleo em poliestireno; (iii) conetores poliméricos reforçados com fibras de vidro (GFRP); e (iv) ancoragens metálicas para ligação do painel à estrutura a reabilitar. A primeira parte do programa experimental do presente trabalho envolveu a realização de ensaios de corte e ensaios de arrancamento em provetes de escala reduzida, representativos do painel em desenvolvimento; com estes ensaios, pretendeu-se avaliar o funcionamento compósito do painel através da análise da influência do tipo de camada de isolamento e do comprimento de ancoragem e diâmetro dos conetores em GFRP. Os resultados obtidos revelaram que os conectores em GFRP de cariz estrutural são eficazes na transmissão de esforços de corte entre as camadas de BRFR. A segunda parte do programa experimental consistiu na realização de ensaios cíclicos em pórticos de BA de escala intermédia, representativos da tipologia de edifícios a reabilitar. Os ensaios foram realizados utilizando três variantes dos referidos pórticos: (i) pórtico de BA isolado; (ii) pórtico de BA com parede de enchimento em alvenaria; e (iii) pórtico de BA reforçado com um protótipo do painel sanduíche desenvolvido no âmbito deste trabalho. Os resultados mostraram que, em comparação com a solução tradicional com enchimento em alvenaria, a solução de reabilitação proposta produziu uma melhoria significativa no comportamento cíclico do pórtico em termos de capacidade de carga e energia dissipada. A parte numérica do presente estudo incluiu a realização de simulações de apoio ao processo de dimensionamento do painel e, mais especificamente, no auxílio à interpretação do mecanismo de rotura observado na interface entre as lâminas de BRFR e o núcleo em poliestireno. Registou-se uma boa concordância entre as respostas numérica e experimental, o que permitiu obter conclusões importantes relativamente aos valores de coesão e ângulo de atrito que caraterizam a interface entre estes componentes do painel sanduíche.
TipoTese de doutoramento
DescriçãoTese de doutoramento em Civil Engineering
URIhttps://hdl.handle.net/1822/75853
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento
CEC-EST - Teses de Doutoramento
ISISE - Teses de Doutoramento

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