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Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia), A presente dissertação foi desenvolvida no âmbito do tema do reforço à flexão de vigas de betão armado com laminados de CFRP aplicados com técnica NSM. A realização deste trabalho permitiu efetuar a modelação do comportamento de um conjunto de vigas de betão armado, reforçadas à flexão com a referida técnica de reforço, usando software de elementos finitos. Além disso, foi realizado um estudo paramétrico para avaliar a influência de um conjunto de parâmetros na eficácia da técnica NSM com laminados de CFRP no reforço à flexão de vigas de betão armado. Numa primeira fase foi feita uma revisão bibliográfica sobre o estado do conhecimento atual no que diz respeito ao reforço de vigas de betão armado com materiais compósitos de CFRP, com particular destaque para a técnica NSM com laminados de CFRP. Posteriormente, procedeu-se à modelação do comportamento de um conjunto de vigas de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP aplicados com a técnica NSM, ensaiadas experimentalmente no Laboratório de Estruturas (LEST) do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho. Para a referida modelação foi usado o software de elementos finitos femix e o GID. Após a calibração do modelo numérico, foi efetuado um estudo paramétrico para avaliar a influência dos seguintes parâmetros na eficácia da técnica NSM com laminados de CFRP no reforço à flexão de vigas de betão armado: classe de resistência do betão, percentagem de armadura longitudinal existente e percentagem de reforço de CFRP. Finalmente, são apresentadas as conclusões mais importantes deste trabalho e são indicadas algumas sugestões para trabalhos futuros., The present dissertation was developed under the theme of flexural strengthening of reinforced concrete beams with CFRP laminates applied with NSM technique. The realization of this work allowed the behaviour modelling of a set of strengthened reinforced concrete beams with the referred reinforcement technique using finite element software. In addition, a parametric study was carried out to evaluate the influence of a set of parameters on the effectiveness of the NSM technique with CFRP laminates in the strengthened reinforced concrete beams. In a first phase, a bibliographical review was made on the current state of knowledge regarding the strengthened reinforced concrete beams with CFRP composite materials, with particular emphasis on the NSM technique with CFRP laminates. Later, the behaviour of a set of strengthened reinforced concrete beams with CFRP laminates applied with the NSM technique, experimentally tested in the Laboratory of Structures (LEST) of the Department of Civil Engineering of the University of Minho, was carried out. The finite element software femix and the software GID were used for this modelling. After calibration of the numerical model, a parametric study was carried out to evaluate the influence of the following parameters on the effectiveness of the NSM technique with CFRP laminates in the strengthening of reinforced concrete beams: concrete strength class, percentage of existing longitudinal reinforcement and percentage of CFRP strengthening. Finally, the most important conclusions of this work are presented and some suggestions for future work are indicated.

O fenómeno de fadiga é uma das principais causas de falha dos componentes mecânicos sujeitos a cargas cíclicas. É um processo de alteração estrutural permanente, progressivo e localizado. Este fenómeno é dividido em três etapas: i) nucleação e iniciação da fenda; ii) propagação estável da fenda; iii) e rotura do material. Devido ao facto da fadiga ser um fenómeno bastante complexo e depender de inúmeras variáveis, muita da investigação desenvolvida foca-se em apenas uma das suas fases. Devido ao desenvolvimento da tecnologia informática, a aplicação de métodos numéricos avançados, mais precisamente o método dos elementos finitos, tem-se mostrado bastante eficaz, permitindo o desenvolvimento de ferramentas para estimar o tempo de serviço de componentes, prevenindo assim a sua rotura. Uma das abordagens numéricas mais eficientes é a técnica de remalhagem adaptativa. Contudo, esta técnica requer um conjunto muito específico de sub-rotinas, relativamente complexas, que não se encontram disponíveis nos principais softwares generalistas de elementos finitos. O objetivo deste trabalho e o desenvolvimento de uma ferramenta numérica, baseada na técnica de remalhagem adaptativa, para interação com o software comercial de elementos finitos ANSYS que permita estudar, de forma simples e rápida, fenómenos de propagação de fendas por fadiga, sem necessidade de conhecimentos específicos sobre a técnica numérica. Assim, utilizando o software ANSYS, é criado um modelo tridimensional de elementos finitos, a partir do qual se obtém o campo de deslocamentos da peça fissurada; depois, são calculados os avanços nodais da frente de fenda; e, em seguida, é definida uma nova frente de fenda. Após o desenvolvimento da ferramenta, procedeu-se à validação dos resultados, comparando as previsões numéricas com as formas de fenda obtidas experimentalmente. Por fim, foi estudado o efeito de diferentes variáveis na evolução da forma da fenda, nos fatores de intensidade de tensão e na vida da fadiga.