Bases for life cycle assessment of RC beams strengthened with CFRP laminates according to the EBR and NSM techniques

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilA indústria da construção civil é responsável por uma grande quantidade e diversidade de impactos ambientais causados no meio ambiente resultantes do consumo excessivo de matérias-primas e da acumulação inadequada de resíduos. Portanto, torna-se necessário criar estratégias para desenvolver técnicas de construção ambientalmente mais sustentáveis. Neste contexto, com o propósito de garantir um futuro mais sustentável surgiu uma ferramenta, comumente designada por análise do ciclo de vida (ACV), que permite avaliar e quantificar os impactos ambientais associados ao ciclo de vida (berço ao túmulo) de um produto, processo ou atividade. O objetivo primordial da presente dissertação era realizar uma análise do ciclo de vida comparando técnicas de reforço tradicionais com as técnicas de reforço EBR (Externally Bonded Reinforcement) e NSM (Near Surface Mounted) com recurso a laminados de CFRP. Devido à dificuldade na obtenção de dados referente à ACV dos processos de reforço com laminados de CFRP ao longo do seu ciclo de vida, não foi possível efetuar esta comparação. Contudo, foi criada a base de trabalho para a ACV de distintas técnicas de reforço (técnicas tradicionais, EBR, NSM), através do dimensionamento de reforço à flexão de uma viga. Complementarmente neste trabalho, também se procedeu com à apresentação e análise de dois casos de estudos sobre a aplicação da ferramenta de análise do ciclo de vida em atividades no setor da construção civil. Numa fase inicial da presente dissertação foram descritas técnicas de reforço com recurso a polímeros reforçados com fibras (FRP) e técnicas de reforço tradicionais. Depois fez-se uma apresentação metodológica da ferramenta ACV de acordo com as normas ISO 14040 e ISO 14044. De modo a garantir uma base de dados para futuros trabalhos, foram efetuados cálculos de reforço à flexão de uma viga tipo segundo as recomendações do American Concrete Institute (ACI) e da norma italiana CNR. Numa fase final foram apresentados dois casos de estudo onde, através da ACV de ambos, foi possível verificar a superior eficiência que os materiais compósitos trazem quando comparados com materiais tradicionais em termos de impactos ambientais ao longo do seu ciclo de vida.The building industry is responsible for a large amount and diversity of environmental impacts caused in the environment resulting from excessive consumption of raw materials and inadequate accumulation of waste. Therefore, it is necessary to develop strategies to develop more environmentally sustainable building techniques. In this context, in order to ensure a more sustainable future a new tool, has been proposed: the life-cycle assessment (LCA), which allows to assess and quantify the environmental impacts associated with the life cycle (cradle to grave) of a product, process or activity. The primary objective of this dissertation was to conduct a life-cycle assessment comparing traditional reinforcement techniques with reinforcement techniques EBR (Externally Bonded Reinforcement) and NSM (Near Surface Mounted) using CFRP laminates. Because of the difficulties faced in obtaining data regarding the LCA of reinforcing processes with CFRP laminates throughout their life cycle, it wasn’t possible to make this comparison. However, it was established the bases for the LCA of various reinforcement techniques (traditional techniques, EBR, NSM) by designing beam strengthened in flexural. Additionally, with the present dissertation includes two case studies on the application of LCA activities in the construction sector. In the present work the reinforcement techniques using fiber reinforced polymer (FRP) and reinforcement traditional techniques were described. Then the LCA tool in accordance with ISO 14040 and ISO 14044 standards were presented. To ensure a database for future works, strengthening calculations a beam in flexural according to the recommendations of the American Concrete Institute (ACI) and the National Research Council (CNR) were carried out. In the final phase to the present work, two LCA case studies were presented where, showing the superior efficiency that composites materials bring when compared to traditional materials in terms of environmental impacts throughout their life cycle.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) - Projeto FRPreDur - PTDC/ECM-EST/2424/2012;FEDER;COMPETE