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As ligações coladas estruturais são cada vez mais usadas como alternativa às ligações soldadas e aparafusadas. O dimensionamento das ligações coladas exige a determinação do comportamento tensão-deformação do adesivo. Em particular, o comportamento ao corte é de grande importância nos principais tipos de juntas, cujo projeto deve garantir que as tensões de corte são dominantes. Todavia, os ensaios normalizados apresentam algumas desvantagens significativas, tais como gerarem tensões espúrias, exigirem juntas de pequenas dimensões e promoverem a rutura junto das extremidades das juntas. Ressurgiu recentemente o interesse no ensaio de flexão em 3 pontos de juntas coladas, que tem como principais vantagens: gerar um estado de corte puro sob tensão quase-constante numa zona de grandes dimensões; promover a rutura longe das extremidades da junta. Todavia, na forma atual, o referido ensaio tem limitações importantes: a elevada rigidez que o provete deve ter para evitar cedência plástica prematura dos substratos; a necessidade de aplicar métodos analíticos ou numéricos para obter apenas aproximações elasto-plásticas à curva tensão-deformação ao corte. Neste trabalho, essas duas desvantagens são ultrapassadas recorrendo, primeiramente, a provetes cujos substratos de aço têm espessura variável. A zona com substratos de menor espessura facilitará as medições das deformações na camada adesiva através da correlação digital de imagem, técnica que é cada vez mais usada nos ensaios de materiais. As zonas onde os substratos têm maior espessura evitam cedência plástica prematura. Realizou-se um estudo baseado em simulações por elementos finitos para definir provetes adequados para medir curvas tensão-deformação ao corte de camadas adesivas com espessuras de 0.5 e 1.0 mm. Em segundo lugar, desenvolveu-se um método de cálculo das tensões de corte no adesivo que não necessita de assumir qualquer tipo de aproximação elasto-plástica ao comportamento do adesivo. Recorrendo novamente a análises por elementos finitos, demonstrou-se ser possível obter com bastante rigor a curva tensão-deformação ao corte com base apenas nos valores da carga e em medições que serão obtidas por correlação digital de imagem. Structural adhesive joints are increasingly employed as alternatives to welded and bolted joints. The design of adhesive joints requires determination of the adhesive stress-strain behaviour. The shear behaviour is of particular importance for the main types of joints, which should be designed to ensure that shear stresses are dominant. However, standard tests have some significant drawbacks e.g., generation of spurious stress, small bonded areas and failure near joint ends. There has been a recent interest in the 3-point bending test of adhesive joints, which has the main advantages of generating pure shear under quasi-constant stress in a large region, as well as promoting failure far from the joint ends. However, in its current form, the aforementioned test has important limitations: high specimen stiffness is needed to avoid premature substrate yielding; analytical or numerical methods are required in order to obtain just elastic plastic approximations to the shear stress-strain curve. In this work, those two drawbacks are overcome by using, firstly, specimens with variable thickness steel substrates. The region of thinner substrates will facilitate adhesive strain measurements by digital image correlation, a technique that is increasingly applied to materials testing. The regions of thicker substrates avoid premature yielding. A finite element simulations-based study was performed to define specimen that are adequate for measuring the shear stress-strain curves of 0.5 mm and 1.0 mm thick bondlines. Secondly, a method for computing adhesive shear stresses without assuming any kind of elastic-plastic approximation was developed. Again, finite element simulations showed that accurate shear stress-strain curves can be obtained using only the load and digital image correlation measurements. Mestrado em Engenharia Mecânica

Tese de doutoramento em Civil Engineering, 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., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

Pastilhas PDC (polycrystalline diamond compact) são compósitos diamantados, onde o suporte de metal duro (WC/Co) absorve a energia de impacto sofrida pela camada diamantada, aumentando a vida útil da ferramenta. A pastilha é formada através da compactação e sinterização de pós de diamante com materiais ligantes (cobalto) utilizando técnicas de alta pressão e alta temperatura (HPHT). Esta ferramenta é utilizada para corte e usinagem, e em perfuração de poços de óleo e gás (brocas). Face à questão estratégica industrial, poucos estudos foram publicados sobre o processamento e caracterização destas ferramentas. Neste tocante, este trabalho visa o estudo da influência de alguns parâmetros de corte no desgaste dos cortadores PDC, simulando a situação de corte, quais sejam: forças sobre o cortador, temperatura na zona de corte, rotação da mesa de granito e ângulo de corte. Correlacionando estes parâmetros, descobrem-se quais deles influenciam mais no desgaste das pastilhas. Os ensaios foram realizados em um simulador físico de corte e abrasão que forneceu os resultados para análise. No presente estudo, a condição de corte que propiciou melhores resultados, foi 15kgf/30rpm/10º, onde se obteveram-se os menores valores de desgaste - 0,00002g.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, As estruturas de alvenaria são a solução construtiva mais antiga e ainda hoje representam um importante sistema construtivo no parque habitacional português. Estas, devido à sua idade e falta de manutenção carecem de intervenções estruturais. A fim de melhorar o comportamento das alvenarias, em especial os problemas associados às cargas laterais, podem ser aplicadas diversas técnicas. Para este fim, na presente pesquisa vai ter-se como base o sistema ARMO, constituído por ARMO-crete. O presente trabalho de investigação tem como principal foco proporcionar um método que permita caracterizar a interface entre dois materiais distintos, neste caso entre o ARMO-crete e um dos tipos de alvenaria mais usuais em Portugal, o granito. De forma a caracterizar esta interface, começou-se por realizar uma análise ao material de reforço. Para tal realizaram-se diversos ensaios de flexão, compressão e resistência à tracção, para assim se conhecerem melhor as propriedades mecânicas dos materiais a estudar. O núcleo desta dissertação é composto essencialmente por uma caracterização experimental da interface entre os objectos e ainda por uma análise da rugosidade do material de alvenaria usado. Para tal realizaram-se ensaios experimentais de corte para três diferentes tipos de granito, obtendo-se o critério de rotura para estados de tensão no plano. No que diz respeito à análise da rugosidade foram realizados dois tipos de ensaio diferentes com vista a uma comparação entre eles. Deste modo, realizou-se ensaios recorrendo a um sensor laser e ainda recorrendo a fotografia digital. Por último pretendeu-se efectuar um estudo da influência da rugosidade sobre a interface entre materiais de substrato e de reforço, por intermédio dos resultados obtidos nos ensaios de corte., The masonry structures are the oldest constructive solution and even today represents an important building system on Portuguese habitational park. This, because of their age and lack of maintenance require structural interventions. In order to improve the performance of the masonry, in particular the problems associated with the lateral loads, different techniques may be applied. For this purpose, in this study will be taken based on the ARMO system made by ARMO-crete. This research work is mainly focused on providing a method that allows to characterize the interface between two different materials, in this case, between the ARMO-crete and one of the most common types pf masonry in Portugal, granite. In order to characterize this interface, it was first performed an analysis of the reinforcing material. For this, there have been made many trials of flexion, compression and tensile strength, thereby to better understand the mechanical properties of the material to study. The heart of this dissertation is composed mostly by an experimental characterization of the interface between the objects and also by an analysis of the roughness of masonry material used. Therefor shear experimental trials were carried out for three different types of granite, obtaining the rupture criterion for tension states on the plan. About the analysis of two different types of roughness, experiments were carried out with the aim of comparing them. Thereby, assays were carried out using a laser sensor and also using digital photography. Finally, it was intend to conduct a study of the influence of roughness on the interface between the substrate and reinforcement materials through the test results obtained on the cutting trials.

Tese de doutoramento em Engenharia Civil, In a recent experimental program dealing with the Near Surface Mounted (NSM) technique for the flexural strengthening of continuous reinforced concrete (RC) slabs strips, the increase of load carrying and the moment redistribution was lower than the expected values. This experimental program was analysed in depth in this thesis and it was concluded that more efficient flexural strengthening arrangements can be applied if carbon fibre reinforced polymer (CFRP) laminates (of rectangular cross section) are applied not only in the intermediate support (hogging region), but also in the positive bending moment zones (sagging regions). Thus, an experimental and a numerical research program were carried out, and it was verified the possibility of increasing the load carrying capacity in 25% and 50%, maintaining a relatively high level of moment redistribution, when correct NSM flexural strengthening arrangements are used. For assessing the predictive performance of a FEM-based computer program, the experimental tests were simulated by considering the nonlinear relevant aspects of the intervening materials. After has been concluded about the capability of this model to simulate the behaviour of this type of structures, a parametric study was carried out to investigate the influence of the strengthening arrangement and CFRP percentage in terms of load carrying capacity and moment redistribution capacity of continuous RC slab strips flexurally strengthened by the NSM technique. Additionally, to predict the load-deflection response of this type of structures up to its collapse, an analytical model was developed and its performance was appraised by using the data obtained from the experimental program. This model is based on the flexibility method and requires the knowledge of the flexural stiffness of the representative cross sections of the structure, which can be determined from the moment-curvature relationship of these sections. The increase of the load carrying capacity of the strengthened slabs can, however, can be limited by the formation of a shear failure crack in the hogging region. To avoid the occurrence of this brittle failure mode, a new technique, designated Embedded Trough Section (ETS) was developed, and its effectiveness was appraised by testing two series of RC beams of different cross section. Finally, the most relevant conclusions extracted from the present study are presented, and further research developments are suggested., Num programa experimental recentemente realizado sobre o reforço à flexão de faixas de laje contínuas de betão armado (BA) reforçadas segundo a técnica NSM (Near Surface Mounted, nomenclatura inglesa), o aumento da capacidade de carga e de redistribuição de momento foi inferior ao esperado. Este programa experimental foi analisado em profundidade nesta tese e foi concluído que existem configurações de reforço à flexão mais eficientes que podem ser utilizadas se laminados de fibra de carbono (CFRP) forem aplicados não só na região de apoio central (momento negativo), mas também na região de momentos positivos. Nesse sentido, um programa experimental e numérico foi levado a cabo, e verificou-se a possibilidade de aumentar a capacidade resistente em 25% e 50%, mantendo um nível de redistribuição de momentos relativamente elevada, quando se usam sistemas de reforço NSM adequados. Para avaliar a capacidade de previsão um software baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), os resultados experimentais foram simulados considerando os aspectos mais relevantes do comportamento não-linear dos materiais intervenientes. Após a conclusão deste estudo sobre a capacidade de simulação do comportamento deste tipo de estruturas com este modelo, foi realizado um estudo paramétrico para investigar a influência da disposição do reforço e da percentagem de CFRP na capacidade de carga e capacidade de redistribuição de momento em faixas de laje contínuas reforçadas segundo a técnica NSM. Além disso, um modelo analítico foi desenvolvido para prever a relação força-flecha deste tipo de estruturas até o seu colapso e o seu desempenho foi avaliado usando os dados obtidos no programa experimental. Este modelo é baseado no método de flexibilidade e pressupõe o conhecimento da rigidez à flexão das secções transversais representativas da estrutura, a qual pode ser determinada a partir da relação momento-curvatura destas secções. O aumento da capacidade de carga pode, no entanto, ser comprometido pela formação de fendas de corte junto aos apoios centrais dos elementos estruturais reforçados. Para evitar a ocorrência deste tipo de rotura frágil, uma nova técnica de reforço, designada por Embedded Trough Section (ETS, na nomenclatura inglesa) foi desenvolvida, e a sua eficácia foi avaliada por meio de ensaios de duas séries de vigas com diferentes seções transversais. Finalmente, as principais conclusões extraídas da investigação desenvolvida ao longo deste trabalho são apresentadas, e desenvolvimentos futuros são sugeridos.

A utilização e comercialização de lamelados colados têm tido um aumento significativo na última década em Portugal. No entanto a produção de lamelados, devido a condicionalismos de fabrico, é sustentada na utilização de madeiras de Resinosas que apresentam em geral uma baixa durabilidade natural. De forma a potenciar a utilização de lamelados colados em situações de classe de risco 3 ou 4, foi levado a cabo um estudo com o objectivo de avaliar a possibilidade de tratamento de lamelados colados com creosote. Esta possibilidade foi estudada através da impregnação com creosote de três tipos de lamelados (diferenciados quanto à espécie de madeira e cola utilizada), sendo avaliado o efeito do tratamento na qualidade da colagem (delaminação e resistência da junta colada). Foi igualmente efectuada uma avaliação preliminar da eficácia do tratamento atendendo à constituição do lamelado colado. Os resultados obtidos permitem concluir da possibilidade de realização do tratamento, sendo, no entanto, crucial um controlo apertado da qualidade de fabrico de forma a garantir a qualidade pretendida das juntas coladas e a durabilidade biológica dos lamelados. The use of glued laminated timber, have shown a significant increase in the last decade in Portugal. However glulam production due to manufacture constraints is sustained in the use of softwoods that generally show a low natural durability. In order to evaluate the behavior of glued laminated wood intended for use in exterior conditions (hazard classes 3 or 4), a study was carried out to evaluate the possibility of treatment with creosote, at an industrial scale. The study included several solutions of glued laminated timber intended for exterior conditions. The solutions differ in relation to the wood species and type of glue used in their manufacture. The results obtained allow concluding that the use of glued laminated timber is technically feasible, even though a close control of the manufacturing quality is necessary to ensure the desired quality and durability of the laminated timber. Os autores agradecem à empresa Tecnocarril-Sociedade de Serviços Industriais e Ferroviários Lda, por ter efectuado o tratamento dos lamelados colados com creosote na sua instalação de autoclave industrial. 8 4 10 DE/NEM 2011 7 a 9 de Junho

Submitted by Ana Lavado (sofialavado@yahoo.com) on 2011-12-12T11:45:04Z No. of bitstreams: 1 Caminhos de ferro.pdf: 181900 bytes, checksum: a54a5e5fd7bfd92de8f9cf1187de2e3e (MD5) Made available in DSpace on 2011-12-12T11:45:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caminhos de ferro.pdf: 181900 bytes, checksum: a54a5e5fd7bfd92de8f9cf1187de2e3e (MD5) Previous issue date: 2010-01

Pastilhas PDC (polycrystalline diamond compact) são compósitos diamantados, onde o suporte de metal duro (WC/Co) absorve a energia de impacto sofrida pela camada diamantada, aumentando a vida útil da ferramenta. A pastilha é formada através da compactação e sinterização de pós de diamante com materiais ligantes (cobalto) utilizando técnicas de alta pressão e alta temperatura (HPHT). Esta ferramenta é utilizada para corte e usinagem, e em perfuração de poços de óleo e gás (brocas). Face à questão estratégica industrial, poucos estudos foram publicados sobre o processamento e caracterização destas ferramentas. Neste tocante, este trabalho visa o estudo da influência de alguns parâmetros de corte no desgaste dos cortadores PDC, simulando a situação de corte, quais sejam: forças sobre o cortador, temperatura na zona de corte, rotação da mesa de granito e ângulo de corte. Correlacionando estes parâmetros, descobrem-se quais deles influenciam mais no desgaste das pastilhas. Os ensaios foram realizados em um simulador físico de corte e abrasão que forneceu os resultados para análise. No presente estudo, a condição de corte que propiciou melhores resultados, foi 15kgf/30rpm/10º, onde se obteveram-se os menores valores de desgaste - 0,00002g. PCD bits (poly-crystalline diamond) are composites in which the hardmetal (WC/Co) base absorbs the impact loading, thus increasing the PCD lifetime. The bit is processed by the high pressure - high temperature sintering (HPHT) of a mixture monocrystalline of diamond powders with a binder phase, usually cobalt (Co). This tool is used in cutting and grinding operations, as well as in oil and gas holes drilling. This work deals with the study of the influence of some cutting parameters on the PCD bit's wear, simulating the real drilling operation in a cutting and abrasion physical simulator, wich are: loads on the bits, cutting edge temperature, granite base rotation, and bit cutting angles. In this work, the smoothest wear condition was 15kgf/30rpm/10º - 0.00002g.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado no INEGI e orientado pelo Eng.º P. J. R. O. Nóvoa Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Materiais e Processos de Construção). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009