ISEL - Engenharia Civil
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Browsing ISEL - Engenharia Civil by Subject "3D Concrete printing"
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- Potencial de betão produzido por impressão 3D para aplicações estruturais.Publication . Coelho, Joana Sofia da Cunha Ferreira; Gomes, Jorge Pereira; Marques, Ana Isabel Mera; Pacheco, João NunoDesde o século XIX até ao presente, o betão é um material largamente conhecido, estudado e utilizado na construção de infraestruturas, habitação e outros. A aplicação deste material implica elementos de cofragem, assim como elevado volume de mão de obra. Tendo em conta fatores como a escassez de mão-de-obra, o maior número de acidentes graves em relação a outras áreas de atividade e a propensão a erros humanos, devido ao recurso a mão de obra pouco qualificada, a automação das atividades da construção civil é um tema premente. Nesta dissertação de mestrado é apresentada uma análise estrutural de protótipos de parede de betão produzidos por impressão 3D. As dúvidas que se colocam quanto ao comportamento de elementos produzidos com esta tecnologia inovadora são variadas havendo pouca investigação à data. A dissertação avalia, com estes ensaios experimentais, o comportamento estrutural a curto prazo dos protótipos de parede e os resultados alcançados contribuem para o conhecimento do comportamento estrutural de betão produzido por impressão 3D. Para tal, a argamassa cimentícia utilizada na impressão da parede foi caracterizada por ensaios experimentais de resistência à flexão e à compressão. As paredes modelo foram instrumentadas para registo da relação força-deslocamento segundo a direção de ensaio, realizado à compressão uniaxial e com controlo de deformação até à capacidade resistente da parede. A força de compressão máxima verificada em ensaio representa entre 15 a 50% da força que seria expectável pela caracterização da argamassa (assumindo que a distribuição de tensões na parede é uniforme, que não há imperfeições e que a resistência da parede é adequadamente deduzida pelas propriedades de provetes normalizados de argamassa). A carga máxima aplicada foi em média 2131 kN com um desvio padrão de 332 kN (coeficiente de variação de 15,5%). Verifica-se que a tensão não é distribuída de forma uniforme pela área da parede e que o módulo de deformabilidade, relativamente ao módulo de deformabilidade previsto da argamassa varia em média de 26% com um desvio padrão de 5%, sendo o seu valor médio de 9,15 GPa com um desvio padrão de 1,85%. Após as impressões conclui-se que a relação de altura/largura de cada camada não é uma relação constante. A largura de cada camada tem em média 34,5 mm com um desvio padrão de 4,7 mm. A rotura caracterizou-se por formação de fendas verticais que se propagam ao longo da parede. Os modelos impressos apresentam fragilidade devido às imperfeições comuns na tecnologia de impressão 3D, o que acentua a tendência à rotura frágil quando submetidos à compressão. A impressão 3D de betão carece de investigação futura que permita normalizar os ensaios de caracterização de provetes impressos e de elementos estruturais, assim como de dimensionamento. Na presente Dissertação surge ainda a necessidade de compreender a razão pela qual a capacidade resistente dos modelos se revelou inferior ao esperado, assim como qual a influência do número de camadas na capacidade resistente e da qualidade da interface entre respetivas camadas. Em adição aos ensaios de resistência à compressão, seria útil o estudo de resistência à compressão diagonal e de tensões de corte, assim como ensaios de comparação com argamassas com incorporação de fibras.