This paper discusses the influence of steel fiber in both punching strength of flat slabs and shear strength of concrete beams. Similarities in the structural behavior were observed in an experimental analysis of analogous slabs and beams. The analogous slabs and beams had the same height, longitudinal reinforcement ratio and concrete properties. Concrete mixtures were designed to attain different strength levels, from ordinary to high-strength range. Hooked-end steel fibers with circular section and rectangular section and different aspect ratios were used. Ultimate load capacity and ductility of analogous slabs and beams showed the same performance tendencies as the fiber content varied from 0% to 2%. Analytical investigations were developed to evaluate the ultimate load capacity of slabs and beams. The main conclusions are: a) shear tests on prismatic beams provide useful information for steel fiber reinforced concrete (SFRC) mixture design for slab application; b) theoretical strength models that have a linear dependence on fiber content can be used to predict the effect of fiber addition.

Keywords: punching shear; shear strength; flat slab; beam; steel fiber reinforced concrete (SFRC).

O artigo analisa a influência da adição de fibras de aço ao concreto, tanto na resistência à punção em lajes-cogumelo quanto na resistência ao cisalhamento em vigas de concreto armado. Pela análise dos resultados de ensaios de modelos estruturais de lajes e vigas em condições análogas, foram identificadas similaridades de efeitos no seu comportamento estrutural. As lajes e vigas análogas testadas tinham a mesma altura, taxa de armadura longitudinal e propriedades do concreto. Os concretos aplicados foram dosados para atingir diferentes níveis de resistência, inclusive aquelas consideradas elevadas. As fibras empregadas eram de fios de seção transversal circular e retangular, com ganchos nas extremidades e diferentes relações de aspecto. A capacidade resistente última e a ductilidade das lajes e vigas análogas mostraram as mesmas tendências, conforme o volume de fibras de aço variou entre 0% e 2%. Desenvolveu-se uma análise teórica para avaliar a capacidade resistente última das lajes e vigas, sendo que as principais conclusões foram: a) os ensaios de flexão sobre prismas de concreto fornecem informações muito úteis para a dosagem de concretos com fibras de aço e sua aplicação em lajes sujeitas à punção; b) modelos teóricos que assumem uma dependência linear entre capacidade resistente (à punção e ao cisalhamento) e o volume de fibras oferecem resultados satisfatórios para dimensionamento.

Palavras-chave: concreto com fibras; laje-cogumelo; vigas; punção; cisalhamento.

This paper discusses the use of confinement in over-reinforced concrete beams. This reinforcement consists of square stirrups, placed in the compression zone of the beam cross-section, in order to improve its ductility. A parametric numerical study is initially performed, using a finite element computational program that considers the material nonlinearities and the confinement effect. To investigate the influence of the transverse reinforcing ratio on the beam ductility, an experimental program was also conducted. Four over-reinforced beams were tested; three beam specimens with additional transverse reinforcement to confine the beams, and one without it. All specimens were fabricated with a concrete designed for a compressive strength of 25 MPa. The experimental results show that the post-peak ductility factor is proportional to the confining reinforcement ratio, however the same is not observed for the pre-peak ductility factor, which varied randomly with changes in the confining reinforcement ratio. It was also observed from the experiments that the confinement effect tends to be smaller close to the beam neutral axis.

Keywords: beams; confinement reinforcement; ductility.

Este trabalho discute a utilização de armadura de confinamento em vigas superarmadas de concreto armado. Essa armadura é constituída de estribos quadrados colocados na região de compressão da seção transversal da viga, aumentando a ductilidade. Para a análise numérica, utilizou-se um programa computacional baseado no Método dos Elementos Finitos que considera o efeito do confinamento no concreto, possibilitando estudar criteriosamente a influência da armadura de confinamento em vigas superarmadas. Na etapa experimental foi investigada a influência da taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento, sendo realizados ensaios de quatro vigas superarmadas - três detalhadas com estribos adicionais destinados ao confinamento e uma projetada sem armadura de confinamento. Todas as vigas tiveram deformações nas barras da armadura de tração próximas a ey e resistência média à compressão do concreto de 25 MPa. Os resultados experimentais mostraram que o índice de ductilidade pós-pico é proporcional à taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento. Isso não aconteceu para o índice de ductilidade pré-pico, que teve variação aleatória com a taxa volumétrica de armadura de confinamento. Observou-se também que a resistência à compressão do concreto confinado no núcleo de confinamento diminuiu na proximidade da linha neutra.

Palavras-chave: vigas; armadura de confinamento; ductilidade; concreto armado.

This main objective of this research is to evaluate the variability of the mechanical properties (compressive strength, modulus of elasticity and tensile strength) and bond strength of the self-compacting concrete (SCC), with 50 MPa compressive strength at 28 days, varying the maximum aggregate size and the SCC fluidity. The tests were made in 15 x 30 cm concrete cylinders and in beams standardized by Rilem-Ceb-Fib (1973). In agreement with the obtained results, can be concluded that the variability of the self-compacting concrete is small for the modulus of elasticity and for the compressive strength, but the tensile strength presented a significant variability due to the failure mode. About the bond strength, the variability was small showing that the self-compacting concrete is reliable and possesses great potential for use in the civil construction.

Keywords: Self-compacting concrete, variability, hardened state, steel-concrete bond, beams, statistical analysis.

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a variabilidade das propriedades mecânicas (resistência à compressão, módulo de elasticidade longitudinal e resistência à tração) e da resistência de aderência do concreto auto-adensável (CAA), com resistência à compressão do concreto de 50 MPa aos 28 dias, variando o tamanho máximo do agregado graúdo e sua fluidez. Os ensaios foram realizados em corposde- prova de 15 x 30 cm e em vigas padronizadas de acordo com o Rilem-Ceb-Fib (1973). De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que a variabilidade do concreto auto-adensável é pequena para o módulo de elasticidade e para a resistência à compressão e grande para a resistência à tração por causa do modo de ruptura do modelo. Com relação à resistência de aderência, a variabilidade foi pequena mostrando que o concreto auto-adensável é material confiável com grande potencial de utilização no mercado da construção civil.

Palavras-chave: concreto auto-adensável, variabilidade, estado endurecido, aderência aço-concreto, vigas, análise estatística.

This paper presents a methodology to model three-dimensional reinforced concrete members by means of embedded discontinuity elements based on the Continuous Strong Discontinuous Approach (CSDA). Mixture theory concepts are used to model reinforced concrete as a 3D composite material constituted of concrete with long fiber bundles (rebars) oriented in different directions embedded in it. The effects of the rebars are provided by phenomenological constitutive models designed to reproduce the axial non-linear behavior, as well as bond-slip and dowel action. This paper is focused on the constitutive models assumed for the components and the compatibility conditions chosen to constitute the composite. Numerical analyses of existing experimental reinforced concrete members are presented, illustrating the applicability of the methodology.

Keywords: finite elements, fracture mechanics, strong discontinuities, mixture theory, embedded cracks.

Apresenta-se uma metodologia para modelar elementos estruturais de concreto armado tridimensionais através de elementos finitos com descontinuidade incorporada no contexto da aproximação contínua de descontinuidades fortes. Utilizam-se conceitos de teoria de misturas para representar o concreto armado como um material composto de matriz (concreto) com feixes de fibras (barras de aço) longas em diferentes direções. O efeito das barras é proporcionado por modelos constitutivos fenomenológicos, desenvolvidos para reproduzir o comportamento axial não-linear, assim como efeitos provenientes de deslizamento por perda de aderência e ação de pino. O presente artigo foca os modelos constitutivos dos componentes e as condições de compatibilidade escolhidas para constituir o composto. Para ilustrar a aplicabilidade da metodologia proposta, apresentam-se análises numéricas de testes experimentais de elementos de concreto armado existentes.

Palavras-chave: elementos finitos, mecânica de fratura, descontinuidades fortes, teoria de misturas, fissuras incorporadas.

Herein is described a methodology developed to evaluate concrete expansion and consequent abnormal behavior in gravity dams suffering from internal sulfate attack. The work presented here encompasses the analysis, in different phases, of three Spanish dams plagued by sulfate reactions. The aggregate and concrete of the Torán dam were characterized at a microscopic level. The principal iron sulfides and the products resulting from oxidation of the aggregate, and the products of the subsequent sulfate attack of the concrete were all identified. Moreover, macrostructural studies of the upstream displacement observed in the Graus and Tavascán dams were performed using a mathematical model.

Keywords: internal sulfate attack, expansion, gravity dam, pyrrhotite, aggregate.

En este trabajo se presenta la metodología seguida con vistas a evaluar la expansión del hormigón debido al ataque sulfático interno y su repercusión en el comportamiento anómalo de presas de hormigón de gravedad. Para ello se presenta el análisis, en distintas fases del estudio, de tres presas españolas afectadas por las reacciones sulfáticas. En el nivel microscópico se ha procedido a la caracterización del árido y del hormigón de la presa de Torán, identificando el principal sulfuro de hierro y los productos generados en el proceso de alteración del árido y su posterior ataque al hormigón. Por otro lado, el estudio en el nivel macroestructural de los movimientos remanentes observados se hace mediante un modelo matemático aplicado a las presas de Graus y Tavascán.

Palabras-Clave: ataque sulfático interno, expansión, presa de gravedad, pirrotina, árido.