This work analyses the methodology "A" (item A.4) employed by the Brazilian Standard ABNT 8522 (ABNT, 2008) for determining the stress-strain behavior of cylindrical specimens of concrete, presenting considerations about possible enhancements aiming it use for concretes with recycled aggregates with automatic test equipment. The methodology specified by the Brazilian Standard presents methodological issues that brings distortions in obtaining the stress-strain curve, as the use of a very limited number of sampling points and by inducing micro cracks and fluency in the elastic behavior of the material due to the use of steady stress levels in the test. The use of a base stress of 0.5 MPa is too low for modern high load test machines designed do high strength concrete test. The work presents a discussion over these subjects, and a proposal of a modified test procedure to avoid such situations

Keywords: 8522 Standard (ABNT, 2008), Concrete, Modulus of elasticity, strength-stress behaviour

Este trabalho apresenta uma análise crítica da metodologia descrita no Anexo “A” (item A.4) da Norma 8522 [1] para a determinação do traçado do diagrama tensão-deformação específica em corpos-de-prova cilíndricos de concreto. A metodologia especificada na norma apresenta restrições metodológicas que geram distorções no traçado do diagrama tensão-deformação, tais como a determinação do comportamento tensão-deformação do concreto a partir de número muito limitado de pontos e a inclusão, no comportamento elástico do material, de fenômenos diferidos como microfissuração e fluência ocorridos durante os patamares de estabilização de carga. A tensão básica de 0,5 MPa, especificada para garantir a estabilização da carga, é inadequada para grande parte das prensas automatizadas modernas, projetadas para o ensaio de concretos de alta resistência. São discutidos alguns aspectos da Norma e propostas alterações metodológicas.

Palavras-chave: Norma 8522 (ABNT, 2008), concreto, módulo de elasticidade estático, diagrama tensão-deformação específica.

This study was conducted with the aim of evaluating the influence of different methods for end surface preparation of compressive strength test specimens. Four different methods were compared: a mechanical wear method through grinding using a diamond wheel established by NBR 5738; a mechanical wear method using a diamond saw which is established by NM 77; an unbonded system using neoprene pads in metal retainer rings established by C1231 and a bonded capping method with sulfur mortar established by NBR 5738 and by NM 77. To develop this research, 4 concrete mixes were determined with different strength levels, 2 of group 1 and 2 of group 2 strength levels established by NBR 8953. Group 1 consists of classes C20 to C50, 5 in 5MPa, also known as normal strength concrete. Group 2 is comprised of class C55, C60 to C100, 10 in 10 MPa, also known as high strength concrete. Compression tests were carried out at 7 and 28 days for the 4 surface preparation methods. The results of this study indicate that the method established by NBR 5738 is the most effective among the 4 strengths considered, once it presents lower dispersion of values obtained from the tests, measured by the coefficient of variation and, in almost all cases, it demonstrates the highest mean of rupture test. The method described by NBR 5738 achieved the expected strength level in all tests.

Keywords: axial compression tests, surface preparation methods of cylindrical specimens.

Este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar a influência de diferentes métodos de regularização dos topos de corpos de prova cilíndricos de concreto nos ensaios de compressão axial. Foram comparados os métodos de desgaste pela retificação com disco de desbaste estabelecido pela NBR 5738 e equipamento tipo policorte estabelecido pela NM 77, o método da almofada de neoprene confinada C 1231 e o método de capeamento colado com argamassa de enxofre estabelecido pela NBR 5738 e NM 77. Para desenvolvimento desta pesquisa foram determinados 4 traços com níveis de resistências diferentes, sendo 2 do grupo 1 e 2 do grupo 2 de resistência da NBR 8953. O grupo 1 é composto pelas classes C20 até C50, de 5 em 5MPa, também conhecidos como concretos de resistência normal. O grupo 2 é formado pelas classes C55, C60 até C100 de 10 em 10MPa, também conhecidos como concretos de resistência elevada. Os ensaios de compressão foram realizados com 7 e 28 dias para os 4 métodos de regularização. Os resultados deste estudo apontam que o método estabelecido pela NBR 5738 é o mais eficaz entre os 4 níveis de resistência estudados por possuir menor dispersão nos valores obtidos nos ensaios, mensurado por meio do coeficiente de variação e, em quase todos os casos, apresentar maior média das tensões de ruptura. O método da NBR 5738 atingiu o nível de resistência desejado em todos os testes.

Palavras-chave: ensaios de compressão axial, métodos de regularização de corpos de prova cílidricos.

Abstract

This work includes an analytical and experimental study of the structural behavior of shear connectors in composite columns, composed of concrete-filled circular hollow section. For this study was adopted a structural bolt like a shear connector in order to verify the validity of the analytical expressions in ABNT NBR 16239: 2014 [1]. Was carried out a series of push-out tests, fixing the outer diameter of the hollow section and varying the thickness, the bolt diameter, the strength of concrete and the hole dimension. Analysis of the results shows that is possible to use this type of shear connector. The Brazilian prescriptions results are conservative and may be adjusted to provide strength capacity value closest to the experiment.

Keywords: concrete filled steel tube, circular hollow section, push-out test

Este trabalho compreende um estudo analítico e experimental do comportamento estrutural de conectores de cisalhamento em pilares mistos, formados por perfis tubulares laminados de seção circular de aço preenchido por concreto simples. Para este estudo foi adotado um conector do tipo parafuso estrutural, a fim de verificar a validade das expressões analíticas constantes na ABNT NBR 16239:2014 [1]. Foi realizada uma série de ensaios experimentais de cisalhamento direto, fixando o diâmetro externo do tubo e variando a espessura, o diâmetro do parafuso, a resistência do concreto e a presença ou não de folga no furo. Da análise dos resultados observa-se que é viável a utilização desse tipo de conector, que as equações existentes para o dimensionamento dos mesmos estão a favor da segurança e podem ser ajustadas para fornecer valores de capacidade resistente mais próximo do experimental.

Palavras-chave: pilar misto preenchido, seção tubular circular, ensaio de cisalhamento direto.

Abstract

This work presents a study on the project actions required for the design and analysis of port structures, with regard to the impacts of mooring and berthing of vessels. This study sought to conduct a literature review, with emphasis on technical standards and codes, encompassing both national and international publications, including the Brazilian Standard NBR 9782/1987, the British Standard BS 6349, and the German Standard EAU 2004, in addition to the recommendations of the Permanent International Association of Navigation Congresses (PIANC 2002), and those of Jayme Mason (1982) in “Port Works”. The design procedures proposed by these different references regarding the computation of forces induced by mooring and berthing of vessels were evaluated in this work. Additionally, a case study of a port’s substructure was carried out, and a comparative analysis of the results, obtained with each recommendation of the aforementioned publications, was performed. The results showed a remarkable dispersion, revealing that the standards used strongly influence the design loads of port structures.

Keywords: maritime facilities, mooring, berthing, vessels.

O presente trabalho apresenta um estudo sobre as ações de projeto a serem consideradas no dimensionamento e análise de estruturas portuá- rias, no tocante às solicitações devidas à amarração e atracação de embarcações. O estudo buscou fazer um levantamento sobre o assunto na literatura nacional e internacional, com ênfase nas normas técnicas, em especial a NBR 9782/1987, a norma inglesa BS 6349 e a norma alemã EAU 2004, além das recomendações da Permanent International Association of Navigation Congresses (PIANC 2002) e de Mason (Jayme, 1982) em sua publicação Obras Portuárias. Foram estudados os métodos de cálculo dos esforços devido à amarração e atracação de embarcações segundo as diversas referências. Posteriormente realizou-se uma análise comparativa entre os resultados dos esforços obtidos com cada mé- todo de cálculo em um estudo de caso de uma estrutura, para o qual é analisada a sua infraestrutura. Os resultados demostraram uma notável dispersão entre os métodos utilizados nos cálculos, evidenciando uma grande influência do código normativo utilizado para as análises no dimensionamento de estruturas portuárias.

Palavras-chave: estruturas portuárias, amarração, atracação, embarcações.

Abstract

The carbonation process is one among the primary factors that cause a reduction in the hydrogen ionic potential (pH) of cementitious composites that may lead to a depassivation of the reinforcement structures, thus furnishing conditions for corrosion processes to begin. In this paper, the research sought to monitor the advancement of the carbonation front in compliance with the European standard, EN 14630, whilst concurrently measuring the pH variation on the surface of the cementitious composite. Cylindrical mortar specimens of (2x4) cm were placed in a carbonation chamber, keeping up the humidity 65%, temperature 28° C and a CO2 concentration of 5%. The structure of voids in the matrix was assessed with the µ-CT imaging technique. The pH reading enabled the monitoring of the carbonation front progress as a function of the loss of alkalinity, before the process established by standard EN 14630. The images obtained by µ-CT did not enable the visualization of the densification of the material found in the outer layer of the specimen.

Keywords: mortar, carbonation, pH, Xray microtomography

O processo de carbonatação é um dos causadores da redução do potencial hidrogeniônico (pH) em compósitos cimentícios, o qual pode levar a despassivação das armaduras, dando condições ao início de um processo de corrosão. Neste trabalho, buscou-se acompanhar o avanço da frente de carbonatação conforme a norma europeia EN 14630 paralelamente à medição da variação do pH na superfície do compósito cimentício. Foram utilizados corpos de prova cilíndricos (CP) de argamassa, com dimensão de (2x4) cm, acondicionados em câmara de carbonatação com condições controladas, mantendo-se a umidade em 65 %, a temperatura em 28º C e a concentração de CO2 em 5 %. A estrutura de vazios da matriz foi avaliada por meio da técnica de microtomografia computadorizada de raios X (µ-CT). A leitura de pH permitiu um monitoramento do avanço da frente de carbonatação, em função da perda de alcalinidade, antes do processo estabelecido na norma EN 14630. As imagens obtidas por meio da µ-CT não permitiram visualizar a densificação do material presente na camada mais externa do CP.

Palavras-chave: argamassa, carbonatação, pH, microtomografia de raios X.

Abstract

The threats of bomb attacks by criminal organizations and accidental events involving chemical explosives are a danger to the people and buildings. Due the severity of these issues and the need of data required for a safety design, more research is required about explosions and shock waves. This paper presents an assessment of blast wave overpressures using computational fluid dynamics software. Analyses of phenomena as reflection of shock waves and channeling effects are done and a comparison between numerical results and analytical predictions has been executed, based on the simulation of several models. The results of this paper suggest that the common analytical predictions aren’t accurate enough for an overpressure analysis in small stand-off distances and that poorly designed buildings may increase the shock wave overpressures due multiple blast wave reflections, increasing the destructive potential of the explosions.

Keywords: blasts, blasts waves, computacional fluid dynamics.

Ameaças de ataques com bomba por parte de organizações criminosas e acidentes envolvendo explosivos químicos representam um perigo real às estruturas e a seus usuários. A gravidade destes problemas e a necessidade de informações que auxiliem a elaboração de projetos mais seguros demandam pesquisas relacionadas às explosões. Este trabalho faz uma avaliação das sobrepressões de ondas de choque oriundas da detonação de explosivos à base de TNT, utilizando a fluidodinâmica computacional. Pela simulação de diferentes modelos foi possível verificar fenômenos como reflexões de ondas de choque e efeitos de canalização e realizar a comparação dos resultados de sobrepressão de onda com predições analíticas. Os resultados indicam que as técnicas de predição são pouco acuradas na análise de estruturas muito próximas do ponto de detonação e que ambientes mal projetados podem favorecer o fenômeno das múltiplas reflexões de onda, aumentando o potencial destrutivo da explosão.

Palavras-chave: explosões, ondas de choque, fluidodinâmica computacional

Abstract

In many situations, the Brazilian Legislation does not require verification of roof structures in a fire, since its failure will not endanger the stability of the structure. In fire, the steel roof of an industrial building deforms by heating in geometry similar to a catenary, resulting in horizontal forces in the upper extremities of the columns. Thus, even roofs that do not constitute a frame with the columns may lead them to collapse, therefore, should be protected against fire. Due to the small dimensions of the structural elements of the roof, fire coating is uneconomical. So there is a problem in the design practice. This paper presents a procedure based on British literature, which considers the horizontal load on the columns. This horizontal load must be supported by the columns and the foundations. The aim of this paper is to detail this procedure, adapt it to Brazilian standards and apply it to a case study.

Keywords: fire, steel roof, industrial building, concrete columns.

Em muitas situações correntes, as Instruções Técnicas dos Corpos de Bombeiros e as normas brasileiras dispensam a verificação das estruturas de coberturas em situação de incêndio, desde que seu colapso não prejudique a estabilidade dos pilares e dos fechamentos. Em incêndio, a cobertura de aço de um edifício industrial deforma-se pelo aquecimento, em uma geometria semelhante a uma catenária, provocando forças horizontais nas extremidades superiores dos pilares. Assim, mesmo coberturas simplesmente apoiadas que não compõem um pórtico com os pilares de fechamento poderão leva-los ao colapso, portanto, deveriam ser revestidas contra fogo. Devido às pequenas dimensões dos elementos estruturais da cobertura, o revestimento contra fogo é economicamente inviável, criando dessa forma um problema na prática de projeto. Este trabalho apresenta um procedimento com base em literatura britânica, em que se consideram os esforços horizontais nos pilares, que devem ser resistidos por eles e pelas fundações. O objetivo deste trabalho será detalhar esse procedimento, adaptá-lo às normas brasileiras e aplicá-lo a um estudo de caso.

Palavras-chave: incêndio, coberturas de aço, edifício industrial, pilares de concreto

Abstract

A simplified methodology is proposed for the dynamic analysis of curved road bridges under the effect of a 3C class heavy vehicle. The dynamic models of both vehicle and bridge are considered to be uncoupled, being bound by the interaction forces. These forces come from the vehicle dynamic analysis, initially under rigid deck, subjected to a support excitation caused by the pavement geometric irregularities. Such forces are statically condensed in the vehicle centre of gravity and applied to a simplified structural model (unifilar) of a curved bridge with box girder section, considering the bridge superelevation. The influence of the rigid deck hypothesis on the dynamic response is assessed by an iterative procedure, in which the deck displacements are added to the pavement irregularities, to obtain an “equivalent irregularity” function. The new interaction forces are re-applied to the bridge model to determine new displacements, repeating the procedure until the results converge.

Keywords: dynamic analysis, curved road bridges, geometric irregularities.

Uma metodologia simplificada é proposta para a análise dinâmica de pontes curvas sob o efeito de um veículo pesado classe 3C. Os modelos dinâmicos do veículo e da ponte são considerados separadamente, sendo vinculados pelas forças de interação. Essas forças são provenientes da análise dinâmica do veículo, inicialmente sobre tabuleiro rígido, submetido a uma excitação de suporte causada pelas irregularidades geomé- tricas do pavimento. Tais forças são condensadas no centro de gravidade do veículo e aplicadas em um modelo estrutural simplificado (unifilar) de uma ponte em seção celular, considerando-se a superelevação da ponte. A influência da hipótese de tabuleiro rígido na resposta dinâmica é avaliada utilizando-se um procedimento iterativo, no qual se somam os deslocamentos do tabuleiro à irregularidade do pavimento, para se obter uma função de “irregularidade equivalente”. As novas forças de interação são reaplicadas no modelo da ponte para determinar novos deslocamentos, repetindo-se o processo até a convergência dos resultados.

Palavras-chave: análise dinâmica, pontes rodoviárias curvas, irregularidades geométricas

Abstract

Considering the physical nonlinearity of concrete and the fundamentals of fracture mechanics for quasi-brittle materials, the objective of this study was to determine the fracture energy and the length of the fracture process zone (FPZ) as well as the modulus of elasticity, the tensile strength and the compressive strength of self-compacting concrete (SCC) to characterize its mechanical behavior. A series of tests, including a three-point bending test of SCC and conventional vibrated concrete (CVC) specimens, with a notch at mid-span, and tensile and compressive tests were performed. The mechanical parameters obtained from the CVC specimens were considered as a comparative reference. The effect of the following variables was evaluated and considered at two levels: compressive strength (30 and 50 MPa), granular composition (fine and coarse particle size) and maximum diameter of the aggregate (12 and 20 mm). The effect of these variables on the mechanical behaviors of the SCC specimens was evaluated based on the test results of specimens of four types of concrete, which were obtained from the combination of the variables. The bending tests were performed according to the RILEM TC 89-FMT recommendations, which are based on the size-effect method.

Keywords: fracture mechanics, self-compacting concrete, size effect.

O objetivo principal deste trabalho é caracterizar o comportamento mecânico dos concretos autoadensáveis (CAA), tendo em vista a não linearidade física e os fundamentos da mecânica da fratura para materiais parcialmente frágeis. Neste trabalho busca-se a determinação da energia de fratura e do comprimento da Zona de Processo de Fratura, além do módulo de elasticidade, da resistência à tração e à compressão. Para tanto, foi realizada uma série de testes constando vigas de CAA submetidas à flexão de três pontos e vigas de concretos convencionais vibrados (CCV), com entalhe no meio do vão, sendo que os parâmetros dos corpos-de-prova de CCV serviram como referência comparativa. Foram considerados com dois níveis de resistência à compressão (30 e 50 MPa), duas composições granulométrica (granulometria fina e granulometria grossa) e dois diâmetros máximo do agregado (12 e 20 mm). A avaliação da influência destas variáveis no comportamento mecânico do CAA foi feita a partir da dosagem de quatro tipos de concretos obtidos pela combinação das variáveis mencionadas. Os ensaios de flexão foram feitos de acordo com a recomendação do RILEM TC 89-FMT, que se baseia no Método do Efeito de Tamanho.

Palavras-chave: mecânica da fratura, concreto autoadensável, efeito de tamanho.

Abstract

The pile-cap structural elements are used as a transition between the columns of buildings and foundations. The most appropriate method for the pile caps design is the Strut and Tie model. In most cases in the structural project is not considered the influence of certain parameters: the columns cross section and the amount of longitudinal reinforcement columns. This paper studies the effect of the variability of the geometric section of square and rectangular columns, with different longitudinal reinforcement rates, in the main reinforcement traction two pile caps. The basis for study was development experimental program in the Structures Laboratory of EESC-USP. The traction reinforcement bars strains are reduced the pile-caps central section to pile-caps sections that approximate cutting axis shows the experimental results. In models with columns of elongated rectangular section and with great reinforcement rates this reduction is smaller.

Keywords: pile caps, reinforced concrete, foundations, method of strut and tie.

Os blocos sobre estacas são elementos estruturais utilizados para transição entre os pilares de edifícios e as fundações em estacas ou tubulões. O método das Bielas e Tirantes é recomendado para o projeto de blocos rígidos sobre estacas, mas, não considera a influência de parâmetros no comportamento do bloco, tais como: a forma da seção transversal e a área das barras da armadura longitudinal dos pilares. Este artigo tem o objetivo de estudar a influência da variação da seção de pilares quadrados e retangulares, com diferentes taxas de armadura longitudinal, na armadura principal de tração de blocos rígidos de concreto sobre duas estacas. Para isso foi desenvolvido um programa experimental em que doze modelos reduzidos de blocos sobre duas estacas foram construídos e ensaiados no Laboratório de Estruturas da EESC-USP. Os resultados experimentais demonstraram que as deformações nas barras de armaduras do tirante são reduzidas da seção central do bloco para as seções que se aproximam do eixo da estaca. Esta redução é menor em modelos com pilares de seção retangular alongada e com grandes taxas de armadura.

Palavras-chave: concreto armado, blocos sobre estacas, fundações, modelo de bielas e tirantes.