Performance assessment of waste fibre-reinforced mortar

Materials Science Forum Vols. 730-732 (2013) pp 617-622

Racionalização do mecanismo de adição de compostos carbonílicos a vinil-mono e di-sulfonas, catalisada por aminas

As sulfonas são conhecidas pelos químicos orgânicos pela sua versatilidade sintética e actividade biológica, nomeadamente os fármacos conhecidos por sulfa drugs, extremamente importantes em química medicinal. As vinil-sulfonas constituem uma sub-família das sulfonas e têm demonstrado ao longo do tempo a sua capacidade de inibir diversos processos enzimáticos, introduzindo propriedades biológicas únicas. Do ponto de vista sintético, o método mais directo para obter estes compostos é via redução dos produtos de adição de Michael a vinil-di-sulfonas, o que não é favorável em termos de economia de átomos. Por outro lado, o mecanismo da reacção de adição de Michael de compostos carbonílicos a vinil-sulfonas tem levantado algumas dúvidas, devido à existência de dois possíveis mecanismos reacionais. O objectivo principal desta dissertação é racionalizar o mecanismo de adição de compostos carbonílicos a vinil-mono e di-sulfonas, recorrendo a estudos teóricos de DFT e experimentais, incluindo RMN. Foram considerados os mecanismos via intermediário enamina e via catálise básica, e através de estudos de RMN foi possível retirar conclusões sobre as velocidades relativas das reacções, bem como meio de comprovar a formação de alguns produtos. Os resultados teóricos obtidos revelam que, para as mono-sulfonas, o mecanismo via enamina é mais favorável energeticamente. No entanto, a existência de reacções competitivas de energia de activação mais baixa não permitem obter o produto desejado. Para eliminar estas reacções, utilizam-se aminas terciárias e a reacção segue um mecanismo via catálise básica. O estudo dos coeficientes da orbital HOMO dos compostos carbonílicos revelou que a localização do enol é um factor determinante para estas reacções. Por outro lado, os resultados obtidos revelaram que as di-sulfonas sendo extremamente reactivas, podem adoptar qualquer um dos caminhos reacionais, em função do catalisador escolhido, e não são sensíveis ao substrato. Neste caso, as reacções competitivas que ocorrem são reversíveis,e o produto de adição conjugada é sempre favorecido. Estudou-se ainda, teoricamente, a reacção de adição a mono-sulfonas de forma intramolecular, que apresenta claramente um mecanismo via enamina, cuja energia de activação é mais baixa que a respectiva adição competitiva.

Comportamento da ligação CFRP/betão em estruturas de betão armado

O presente trabalho centra-se no estudo de um sistema de reforço de estruturas de betão armado que se tem tornado bastante utilizado, o reforço com materiais compósitos. Os materiais compósitos utilizados neste estudo são polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer). A ligação deste compósito aos elementos de betão é feita através de resina, neste caso utilizou-se resina epoxídica. Neste sistema de reforço é fulcral garantir que a ligação entre o compósito e o betão é a melhor possível e, por isso, no presente estudo estudou-se esta ligação através de ensaios experimentais de corte simples. Com o intuito de se perceber a influência do comprimento de laminado de CFRP colado ao substrato de betão, foram utilizados diferentes comprimentos colados nos ensaios experimentais. Utilizaram-se duas técnicas de reforço distintas, reforço com compósitos de CFRP colados exteriormente (EBR) e reforço com compósitos de CFRP colados numa ranhura feita no bloco de betão (NSM), com o intuito de se verificar a influência que a técnica de reforço pode ter na eficácia do sistema de reforço, percebendo para qual das técnicas se consegue obter uma melhor aderência entre o laminado de CFRP e o substrato de betão. Foram realizados 11 ensaios de corte simples para a técnica EBR e 8 ensaios de corte simples para a técnica NSM. Neste estudo foi também encontrada uma solução analítica que consegue descrever o comportamento completo da interface entre o material compósito e o substrato de betão. Esta solução analítica foi encontrada a partir de um modelo bond-slip não-linear. Os resultados experimentais obtidos foram analisados e o modelo analítico proposto foi validado com recurso a estudos presentes na literatura e aos resultados experimentais obtidos no presente estudo.

Strengthening to seismic action of reinforced columns with rectangular cross-section

The first part of this research work regards the assessment of the mathematical modelling of reinforced concrete columns confined with carbon fibre (CFRP) sheets under axial loading. The purpose was to evaluate existing analytical models, contribute to possible improvements and choose the best model(s) to be part of a new model for the prediction of the behaviour of confined columns under bending and compression. For circular columns, a wide group of authors have proposed several models specific for FRP-confined concrete. The analysis of some of the existing models was carried out by comparing these with several tested columns. Although several models predict fairly the peak load only few can properly estimate the load-strain and dilation behaviour of the columns. Square columns confined with CFRP show a more complex interpretation of their behaviour. Accordingly, the analysis of two experimental programs was carried out to propose new modelling equations for the whole behaviour of columns. The modelling results show that the analytical curves are in general agreement with the presented experimental curves for a wide range of dimensions. An analysis similar to the one done for circular columns was this turn carried out for square columns. Few models can fairly estimate the whole behaviour of the columns and with less accuracy at all levels when compared with circular columns. The second part of this study includes seven experimental tests carried out on reinforced concrete rectangular columns with rounded corners, different damage condition and with confinement and longitudinal strengthening systems. It was concluded that the use of CFRP confinement is viable and of effective performance enhancement alone and combined with other techniques, maintaining a good ductile behaviour for established threshold displacements. As regards the use of external longitudinal strengthening combined with CFRP confinement, this system is effective for the performance enhancement and viable in terms of execution. The load capacity was increased significantly, preserving also in this case a good ductile behaviour for threshold displacements. As to the numerical nonlinear modelling of the tested columns, the results show a variation of the peak load of 1% to 10% compared with tests results. The good results are partly due to the inclusion of the concrete constitutive model by Mander et al. modified by Faustino, Chastre & Paula taking into account the confinement effect. Despite the reasonable approximation to tests results, the modelling results showed higher unloading, which leads to an overestimate dissipated energy and residualdisplacement.

Numerical simulation of blast effects on fibre grout RC panels

The main purpose of the present dissertation is the simulation of the response of fibre grout strengthened RC panels when subjected to blast effects using the Applied Element Method, in order to validate and verify its applicability. Therefore, four experimental models, three of which were strengthened with a cement-based grout, each reinforced by one type of steel reinforcement, were tested against blast effects. After the calibration of the experimental set-up, it was possible to obtain and compare the response to the blast effects of the model without strengthening (reference model), and a fibre grout strengthened RC panel (strengthened model). Afterwards, a numerical model of the reference model was created in the commercial software Extreme Loading for Structures, which is based on the Applied Element Method, and calibrated to the obtained experimental results, namely to the residual displacement obtained by the experimental monitoring system. With the calibration verified, it is possible to assume that the numerical model correctly predicts the response of fibre grout RC panels when subjected to blast effects. In order to verify this assumption, the strengthened model was modelled and subjected to the blast effects of the corresponding experimental set-up. The comparison between the residual and maximum displacements and the bottom surface’s cracking obtained in the experimental and the numerical tests yields a difference of 4 % for the maximum displacements of the reference model, and a difference of 4 and 10 % for the residual and maximum displacements of the strengthened model, respectively. Additionally, the cracking on the bottom surface of the models was similar in both methods. Therefore, one can conclude that the Applied ElementMethod can correctly predict and simulate the response of fibre grout strengthened RC panels when subjected to blast effects.

La villa tardoantica di Palazzo Pignano

La presenza di imponenti ruderi antichi a Palazzo Pignano era già conosciuta nel 1600, mentre per affrontare in modo scientifico il ritrovamento si dovette aspettare fino al 1963, con i radicali restauri all’interno della pieve protoromanica di San Martino: sotto la pieve fu rinvenuto un edificio rotondo a pianta centrale, e nella zona retrostante alla Pieve verso est furono scoperti, fra il 1969 e 1972, i resti della grandiosa Villa che oggi trattiamo. Vi fu una stasi nelle ricerche tra il 1972 e il 1977, quando fu eseguita una serie di sondaggi per definire le dimensioni e le caratteristiche del complesso abitativo. Nel 1988 uno scavo stratigrafico lungo il lato sud della Chiesa ha permesso di individuare una vasca battesimale a immersione. Tra gli anni 1999 e 2001 una campagna di rilievi e prospezioni con magnetometro Fluxgate ha permesso di precisare le varie fasi di vita della Villa: una ristrutturazione importante nella prima metà del V sec. d.C.; e poi l’insediamento nella zona della villa già in abbandono di capanne e sepolture, databili genericamente in un momento altomedioevale.

Inventare musei per ordinare e rappresentare il mondo. La Guardaroba nuova di Palazzo Vecchio e le Sale della cosmografia e delle matematiche agli Uffizi a Firenze

Este artigo traça a história da invenção e construção de dois lugares museológicos (um literário e outro real) na Florença da segunda metade do século XVI, chamando a atenção para o seu significado no contexto do saber da época. O projecto cosmográfico para o Guarda-roupa novo do Palazzo Vecchio e as Salas da Cosmografia e das Matemáticas nos Uffizi oferecem a possibilidade de explorar dois sistemas semióticos que permitem explorar os processos de invenção e criação do museu como lugar – literário, imaginário, arquitectónico, epistemológico – no qual e através do qual se ordena e representa o mundo. O primeiro destes espaços é o projecto cosmográfico idealizado por volta de 1560 por Cosimo I, Giorgio Vasari e Miniato Pitti para o Guarda-roupa novo do Palazzo Vecchio, actualmente conhecido, impropriamente, como “Sala das cartas geográficas”. O projecto nunca foi concluído; porém existiu e continua a existir e a fascinar como “espaço literário” através de uma página visionária na segunda edição das Vite de Giorgio Vasari. O segundo lugar é a Sala da Cosmografia, mandada construir por Ferdinando I em 1589, juntamente com a contígua Sala das Matemáticas o da Arquitectura Militar na Galleria degli Uffizi. No centro do novo projecto expositivo, totalmente concluído, pela primeira vez, foram colocados os instrumentos e livros científicos e, implicitamente, o Homem como observador e demiurgo do mundo.

“Del palazzo de’ cesari” genesi e riferimenti dell’attività di Filippo Juvarra per D. João V di Portogallo

Tal como os outros soberanos do Antigo Regime, D. João V procurava a legitimidade do Império Português a nível europeu, através dos grandes projetos arquitetónicos. O novo palácio real e a igreja patriarcal que Juavarra desenhou em 1719 para a cidade de Lisboa teve que representar e simbolizar o poder do rei. Um estudo pormenorizado sobre parte da arquitectura de Juvarra parece revelar uma estreita relação, não com a contemporânea Roma dos Papas, mas antes com a majestosa arquitectura da Roma Imperial. D. João V tinha o ensejo de ser considerado um imperador e a arquitectura de Juvarra demonstra-o claramente.

Francisco de Sá Noronha e L'Arco di Sant'Anna : Para o estudo da ópera em Portugal (1860/70)

Trabalho de síntese apresentado à Faculdade de Ciências Sociais e Humanas, da Universidade Nova de Lisboa, para discussão na prova de habilitação prevista no art° 58°do E.C.D.U.

The influence of fibre orientation on the post-cracking tensile behaviour of steel fibre reinforced self-compacting concrete

Adding fibres to concrete provides several advantages, especially in terms of controlling the crack opening width and propagation after the cracking onset. However, distribution and orientation of the fibres toward the active crack plane are significantly important in order to maximize its benefits. Therefore, in this study, the effect of the fibre distribution and orientation on the post-cracking tensile behaviour of the steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) specimens is investigated. For this purpose, several cores were extracted from distinct locations of a panel and were subjected to indirect (splitting) and direct tensile tests. The local stress-crack opening relationship (σ-w) was obtained by modelling the splitting tensile test under the finite element framework and by performing an Inverse Analysis (IA) procedure. Afterwards the σ-w law obtained from IA is then compared with the one ascertained directly from the uniaxial tensile tests. Finally, the fibre distribution/orientation parameters were determined adopting an image analysis technique.

Comportamento de painéis de alvenaria reforçados com FRCM sujeitos a ações no plano: Estudo da interface

O presente trabalho dedica-se à caracterização do comportamento de modelos de alvenaria reforçada com FRCM (fiber reinforced cementitious matrix) quando sujeitos a ações que atuam no plano da parede. O sistema de reforço, composto por uma camada de argamassa cimentícia reforçada com uma malha de CFRP (carbon fiber reinforced polymer), foi aplicado a modelos de alvenaria de tijolo furado. Considerando a importância da interface entre a camada de reforço e o substrato para a eficiência do sistema de reforço, procedeu-se à caracterização do comportamento mecânico da interface por intermédio de ensaios de corte direto, com os quais foi possível definir as superfícies de cedência e de rotura da interface. Os resultados obtidos permitiram a quantificação dos parâmetros que caracterizam a interface entre o material cerâmico e uma argamassa do tipo PFRM (polypropylene fibre reinforced mortar) quando sujeita a cargas de corte combinadas com cargas normais à interface. Através de expressões analíticas e do critério de rotura de Mohr-Coloumb foi analisada a adequação de um critério baseado numa aproximação linear, aos dados obtidos experimentalmente.

Design formula for the flexural strengthening of RC beams using prestressed CFRP reinforcement

Applying a certain prestress level to the carbon fiber reinforced polymer (CFRP) reinforcement according to either externally bonded reinforcing (EBR) or near surface mounted (NSM) techniques can mobilize the strengthening potentialities of this high tensile strength composite material. For the prediction of the flexural behavior of reinforced concrete (RC) structures strengthened with prestressed EBR or NSM CFRPs, however, simplified analytical and design formulations still need to be developed as a guidance for engineers to design this type of strengthened structures by hand calculation without any programming help. Hence, the current work aims to briefly explain a developed simplified analytical approach, with a design framework, to predict the flexural behavior of RC beams flexurally strengthened with either prestressed EBR or NSM CFRP reinforcements. Moreover, an upper limit for the prestress level is proposed in order to optimize the ductility performance of the NSM prestressing technique. The good predictive performance of the analytical approaches was appraised by simulating the results of experimental programs composed of RC beams strengthened with prestressed NSM CFRP reinforcements.

Assessment of the efficiency of prefabricated hybrid composite plates (HCPs) for retrofitting of damaged interior RC beam–column joints

The effectiveness of prefabricated hybrid composite plates (HCPs) as a seismic retrofitting solution for damaged interior RC beam-column joints is experimentally studied. HCP is composed of a thin plate made of strain hardening cementitious composite (SHCC) reinforced with CFRP sheets/laminates. Two full-scale severely damaged interior beam-column joints are retrofitted using two different configurations of HCPs. The effectiveness of these retrofitting solutions mainly in terms of hysteretic response, dissipated energy, degradation of secant stiffness, displacement ductility and failure modes are compared to their virgin states. According to these criteria, both solutions resulted in superior responses regarding the ones registered in their virgin states.

Tensile stress–crack width law for steel fibre reinforced self-compacting concrete obtained from indirect (splitting) tensile tests

In this work, the fracture mode I parameters of steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) were derived from the numerical simulation of indirect splitting tensile tests. The combined experimental and numerical research allowed a comparison between the stress-crack width (σ - w) relationship acquired straightforwardly from direct tensile tests, and the σ - w response derived from inverse analysis of the splitting tensile tests results. For this purpose a comprehensive nonlinear 3D finite element (FE) modeling strategy was developed. A comparison between the experimental results obtained from splitting tensile tests and the corresponding FE simulations confirmed the good accuracy of the proposed strategy to derive the σ – w for these composites. It is concluded that the post-cracking tensile laws obtained from inverse analysis provided a close relationship with the ones obtained from the experimental uniaxial tensile tests.

Numerical simulation of the punching shear behaviour of self-compacting fibre reinforced flat slabs

This paper presents the numerical simulations of the punching behaviour of centrally loaded steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) flat slabs. Eight half scaled slabs reinforced with different content of hooked-end steel fibres (0, 60, 75 and 90 kg/m3) and concrete strengths of 50 and 70 MPa were tested and numerically modelled. Moreover, a total of 54 three-point bending tests were carried out to assess the post-cracking flexural tensile strength. All the slabs had a relatively high conventional flexural reinforcement in order to promote the occurrence of punching failure mode. Neither of the slabs had any type of specific shear reinforcement rather than the contribution of the steel fibres. The numerical simulations were performed according to the Reissner-Mindlin theory under the finite element method framework. Regarding the classic formulation of the Reissner-Mindlin theory, in order to simulate the progressive damage induced by cracking, the shell element is discretized into layers, being assumed a plane stress state in each layer. The numerical results are, then, compared with the experimental ones and it is possible to notice that they accurately predict the experimental force-deflection relationship. The type of failure observed experimentally was also predicted in the numerical simulations.