Abstract

This paper shows the beam-slab shear connection used in composite bridges with full precast concrete deck. The connection is formed by steel bar bent in hoop form, which is inserted in the pocket in slabs, associated with shear key. The connection is formed filling out the pocket with cast-in-place steel fiber reinforced concrete. This paper evaluates the shear strength of the connection using push-out tests. The substitution of plane and smooth connection by connection with shear key and fibers increases up to 250% the strength of connection. Expressions to design the interface between precast beam and slab using the connection with shear key are proposed. Those expressions consider the influence of concrete strength, diameter of the connector and the presence of fibers. Finally, those expressions are used to design the interface of full precast concrete deck on highway composite bridge.

Keywords: shear connection, precast concrete, steel fiber reinforced concrete, Bridge design.

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Resumo

Neste trabalho são estudados conectores de cisalhamento viga-laje para tabuleiros de pontes formados por viga e laje pré-moldadas de concreto. Os conectores são formados por vergalhões de aço dobrados em forma de laço inseridos em nichos existentes na laje pré-moldada. A ligação é realizada preenchendo os nichos com concreto reforçado com fibras metálicas. O objetivo do trabalho é avaliar a resistência dessa ligação com chave de cisalhamento através de ensaios de cisalhamento direto. Foi observado aumento de 250% na resistência da ligação quando a ligação plana e lisa foi substituída por outra com chave de cisalhamento e fibras. São propostas expressões para avaliação da resistência da ligação com chave de cisalhamento que consideram a resistência do concreto, o diâmetro do conector e a presença de fibras metálicas na ligação. Ao final é mostrado um exemplo de aplicação dessas expressões no dimensionamento da interface de um tabuleiro de ponte pré-moldada rodoviária.

Palavras Chave: ligação de cisalhamento, concreto pré-moldado, concreto reforçado com fibras metálicas, Projeto de pontes.

Abstract

In the present work the adherence behavior of steel-concrete incorporated by rubber derived from tire rethreading residues has been evaluated. The analysis employed the 7477 NBR lifter as well as the CB RC6 and C234 ASTM conforming pullout tests. Conventional and rubber-incorporated concrete, both reinforced with 10.0, 12.5 and 16.0 mm diameter CA 50 steel ribs, have been submitted to test, using periods of 28 and 90 days. From the adherence results, it has been found out that rubber-incorporated concrete can only be suggested for structures under light or negligible efforts. In fact, in the case of structures requiring significant efforts, a necessary concrete matrix improvement must be obtained in order to enhance the rubber-incorporated steel-concrete mechanical resistance and, as a consequence, a much better adherence behavior.

Keywords: bond steel-concrete,, residuos of tires, alternative material, concrete with rubber.

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Resumo

Neste trabalho avaliou-se o comportamento da aderência aço-concreto com incorporação de resíduos de borracha oriundos da recauchutagem de pneus. Para esta avaliação utilizou-se o ensaio de tirantes normalizado pela NBR 7477 [1] e o ensaio de arrancamento, “pull-out-test” normalizado pela CB RC6 [2] e também na ASTM C234. Realizaram-se os ensaios para o concreto convencional e com incorporação de resíduos de borracha, utilizando-se barras de aço CA 50 nervuradas nos diâmetros de 10,0, 12,5 e 16,0mm. Os ensaios foram realizados nas idades de 28 e 90 dias. Com a obtenção dos resultados das tensões de aderência obtidos foi possível avaliar a utilização do concreto com incorporação de resíduos de borracha em estruturas sem grandes esforços atuantes. Para situações com esforços solicitantes significativos, é necessário melhorar a matriz do concreto de forma a obter um acréscimo nos índices de resistência mecânica e conseqüentemente na aderência aço-concreto.

Palavras Chave: aderência aço-concreto, residuos de pneus, material alternativo, concreto com borracha.

Abstract

Due to its low seismicity, the technical tradition in Brazil is to not consider seismic forces in the design of civil structures. Only for some special projects, seismic effects have been considered. Nevertheless, considering the data already available, it can be shown that seismic effects in the structures cannot be disregarded “a priori” in Brazil. Some elements for a future seismic standardization for concrete structures of buildings in Brazil are presented herein. A comparative study between the seismic effects with wind ones, for a typical structure in the Southeast Region is presented, showing that in certain situations, the seismic forces can be the most critical ones.

Keywords: standardization, seismic analysis, concrete structures.

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Resumo

Devido à sua baixa sismicidade, a tradição técnica no Brasil, tem sido não incluir forças sísmicas nos projetos de estruturas civis. Somente em alguns projetos especiais estes efeitos têm sido considerados. No entanto, considerando-se os dados hoje disponíveis, constata-se que os efeitos sísmicos nas estruturas não podem ser descartados “a priori” no Brasil. Apresentam-se aqui alguns subsídios para uma futura normalização sísmica de estruturas de concreto de edifícios no Brasil. É feita uma comparação dos efeitos sísmicos com os de vento, para uma estrutura típica na Região Sudeste, mostrando que, em certas situações, as forças sísmicas podem ser as críticas.

Palavras Chave: normalização, análise sísmica, estruturas de concreto.

Abstract

The main objective of the present work is to develop a formulation to allow to analyze the buckling of longitudinal bars in reinforced concrete columns taking into account the tie spacing, the diameter and arrangement of the ties in the cross section and the longitudinal bar diameter. For this purpose an analytical method for the evaluation of the buckling load of longitudinal bars is described, as a function of the constraint imposed by the axial or flexural stiffness of the stirrups. The longitudinal bar is considered as a column deforming according to thin beam theory. The tie action is described either by a set discrete elastic supports or by a continuous elastic foundation. The theoretical analysis considers the column with one or more deformation modes, with some degree of nonlinearity, including the analysis of post-critical equilibrium paths. As a result of this study, rational criteria for spacing and sizing of transversal reinforcement are derived, allowing to study different alternatives in an abacus of simple use for design.

Keywords: buckling, longitudinal and transverse reinforcemen, reinforced concrete columns.

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Resumo

O presente trabalho apresenta um estudo sobre a flambagem das armaduras longitudinais em pilares de concreto armado submetidos a carregamento axial levando em conta o espaçamento entre estribos, o diâmetro e arranjo dos estribos na seção transversal e o diâmetro das armaduras longitudinais. Para este propósito um método analítico para a avaliação da flambagem da armadura longitudinal é proposto, considerando-se as barras longitudinais restringidas pela rigidez axial ou à flexão dos estribos. Admite-se que a armadura longitudinal funciona como uma coluna esbelta. Consideram-se duas formas de modelagem da atuação dos estribos: como apoios elásticos discretos e como base elástica contínua. O presente trabalho trata a coluna com um ou mais modos de deformação, incluindo certas não-linearidades. São fornecidos as cargas críticas e caminhos pós-críticos para tais casos. Como resultado deste estudo, apresenta-se uma proposta para dimensionamento racional dos estribos que permite estudar diferentes alternativas em um ábaco de utilização simples para projeto.

Palavras Chave: flambagem, armaduras longitudinais e transversais, pilares de concreto armado.

Abstract

This paper presents a study of the effect of strain gage length on the curve load vs. axial strain of the reinforced concrete columns. Columns 50, 75 and 100 cm high were tested, which were cast with the same concrete compressive strength, ratio of longitudinal and transversal reinforcement. Curves load vs. strain are presented, from which the ductility indexes were calculated and analyzed through variance analysis. The ascendant, as also the descendant branch of the load vs. strain curve are affected by the strain gage length. The formation of the shear plane starts at the beginning of the plasticity process; then, from this point on, it is observed that all the plastic displacements are localized at this plane. This process interferes directly at the usual calculus methodology of strains. Finally, a new methodology to calculate inelastic strains is proposed, which is unaffected by the strain gage length.

Keywords: columns, ductility, strain gage length, scale.

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Resumo

Este artigo apresenta um estudo sobre os efeitos do comprimento de avaliação das deformações no diagrama força vs. deformação de pilares de concreto armado. Foram ensaiados pilares com alturas de 50, 75 e 100 cm, os quais apresentavam mesma resistência à compressão do concreto, taxas de armadura transversais e longitudinais. Apresentam-se curvas força vs. deformação, das quais foram calculados os índices de ductilidade de cada pilar e, em seguida, avaliados por meio de analise de variância. Observou-se que o tanto o comportamento ascendente quanto descendente da curva força vs. deformação axial são influenciados pelo comprimento de avaliação das deformações. Após o início da plastificação do concreto, todos os deslocamentos plásticos são localizados em um plano de cisalhamento, o que interfere diretamente na metodologia usual de cálculo das deformações. Finalmente, é proposta uma nova metodologia para o cálculo das deformações plásticas que não é influenciada pelo comprimento de avaliação das deformações.

Palavras Chave: pilares, ductilidade, comprimento de avaliação das deformações, escala.