This paper is related to the punching shear in prestressed slabs with unbonded tendons for interior columns calculated by the codes ABNT NBR 6118:2007, ABNT NBR 6118:2014, EN 1992-1-1:2004 e ACI 318-11. To calculate the punching shear resistance the formulations of the NBR 6118:07, effective until April/2014, did not consider the compression of the concrete in the plane of the slab, due to prestressing. Just the inclined components of some tendons were considered for total load applied relief, but this fact did not generate a significant difference, compared to reinforced concrete, because the inclination angle is very close to zero. The American and European provisions consider a portion related to the compression of the concrete in the plane of the slab. Differences in the results obtained by the four design codes will be exposed, showing that the EC2:04 and the NBR6118:14 achieved the best results. ]

Keywords: slab, punching shear, post-tensioning, codes.

Este artigo trata da punção em lajes protendidas com cordoalhas não aderentes, na ligação laje-pilar interno, calculada através das normas NBR6118:2007, NBR6118:2014, EC 2:2004 e ACI318-11. Para o dimensionamento à punção, as formulações da NBR 6118:2007, norma que estava vigente até abril de 2014, não levavam em conta a compressão do concreto no plano da laje, devido à protensão. Apenas a componente inclinada de uma parte das cordoalhas era considerada para alívio da carga solicitante de cálculo, entretanto, isso não gera diferença significativa pelo fato do ângulo de inclinação ser bem próximo de zero. As normas americana e europeia, entretanto, consideram uma parcela referente à compressão do concreto no plano da laje. Serão expostas, portanto, as diferenças de resultados obtidos através dos quatro códigos de dimensionamento, mostrando que o EC2:2004 e a NBR6118:2014 obtiveram os melhores resultados.

Palavras-chave: : laje, punção, protensão, normas.

Experiments were conducted to evaluate degradation of mechanical properties in mortar specimens subjected to thermal and mechanical loading. Ultrasonic pulse velocity was used to assess changes in the microstructure of the specimens due to thermal and mechanical loads applied separately. Both longitudinal and transverse waves were used. At first the specimens were tested in the undamaged stage, and then they were also tested after their exposure to a non-uniform thermal load only, finally, mechanical loading was applied until peak load. A finite element model was used in the dynamic simulation of pulses propagation. Results showed that mortar mix with a larger proportion of coarser aggregates is more sensitive to mechanical loading after exposure to heat than mortar with lesser and smaller aggregate contents. Mortar mix design with less and finer aggregate did not show a reduction in the pulse velocity as intense as the mortar with more coarse aggregate, which indicates a less severe diffuse microcracking.

Keywords: ultrasonic testing of concrete, thermo-mechanical damage, uniaxial compressive loading, finite element modelling, nondestructive testing.

No presente artigo, a degradação das propriedades mecânicas de corpos de prova de argamassas sujeitos a carregamentos térmicos e mecânicos foi avaliada experimentalmente. A velocidade do pulso ultrassônico foi usada para avaliar mudanças na microestrutura dos corpos de prova devido ao carregamento térmico e ao carregamento mecânico separadamente. Pulsos longitudinais e transversais foram usados na avaliação. Inicialmente, foram testados corpos de prova sem qualquer dano; posteriormente, os testes foram repetidos apos a aplicação de um carregamento térmico não uniforme. Na terceira etapa dos testes, os corpos de prova foram avaliados com ultrassom durante a aplicação de carregamento mecânico uniaxial até a ruptura. Uma modelagem numérica com elementos finitos foi usada no estudo da propagação dos pulsos. Os resultados mostraram que o traço de argamassa com maior teor de agregados graudos é mais suscetível ao dano mecânico, após a aplicação do carregamento térmico, que a argamassa com menor teor de agregados e agregados mais finos. A argamassa com menor teor quantidade de agregados e mais fina granulometria não apresentou redução na velocidade do pulso ultrasônico tao intensa quanto a argamassa com agregado mais graúdo, o que indica uma microfissuração menos severa.

Palavras-chave: ensaio ultrassônico para concreto, dano termomecânico, compressão uniaxial, elementos finitos, ensaios não destrutivos.

Abstract

The exposure of concrete to high temperatures, such as in a fire, leads to physical and chemical changes, which may cause deterioration of mechanical properties, cracking and spalling. This paper presents a critical review of microstructural changes in concrete exposed to high temperature. The transformations developed in the cement paste, aggregates and interfacial transition zone were studied, as well as the experimental techniques of microanalysis presented in recent related researches. Lastly, a critical analysis of experimental results from literature was performed. It was verified that microstructural changes are related to concrete properties and the heating process. The experimental techniques has a potential use for assessment of thermally damaged concrete, however, these techniques must be applied simultaneously and specific methods must be established.

Keywords: microstructure, concrete, concrete structures, high temperatures.

A exposição a altas temperaturas, como as de um incêndio, promove alterações físicas e químicas no concreto, provocando deterioração das propriedades mecânicas nas estruturas, fissuração e desplacamento. O presente trabalho consiste em uma revisão crítica das alterações microestruturais que incidem no concreto submetido a altas temperaturas. As transformações desenvolvidas na pasta de cimento hidratada, nos agregados e na zona de transição foram estudadas, bem como as técnicas experimentais de microanálise utilizadas em recentes pesquisas desenvolvidas na área. Por fim, uma análise crítica dos resultados de estudos experimentais apresentados pela literatura foi realizada. Verifica-se que as alterações da microestrutura estão relacionadas com as características constitutivas do concreto e com processo do aquecimento. Constata-se a potencialidade das técnicas microestruturais para as etapas de na inspeção e recuperação de estruturas incendiadas, entretanto verifica-se a necessidade de combinação de técnicas e o estabelecimento de métodos padronizados.

Palavras-chave: microestrutura, concreto, estruturas de concreto, altas temperaturas

Abstract

The corrosion potential technique is used as an electrochemical method to support the monitoring of reinforcement corrosion in reinforced concrete structures. The corrosion potential ranges and its correlation with corrosion’s likelihood (recommended by ASTM C 876:2015) are usually employed as an evaluation criterion of the results. The thermodynamic state of corrosion in the structure or specimen (laboratory) can be established if these criteria are well used. However, the method is infl uenced by numerous factors related to the concrete, environment and the procedures adopted at the time of the test. In order to provide useful information to technical and scientifi c community for the correct use of this type of non-destructive evaluation technique, the aim of this article is to evaluate some of the possible factors of infl uence on the corrosion potential measures, such as concrete moisture content, water-cement ratio, thickness of the concrete cover and degree of chloride contamination. The results indicate that moisture and the degree of chloride contamination tend to make more electronegative corrosion potential. Furthermore, the infl uence of concrete cover is diff erent for concrete contaminated (1% of chloride by weigh of cement) and not contaminated by chlorides: the infl uence of the cover thickness in the concrete contaminated with chlorides was reverse because the greater the cover thickness, the least electronegative corrosion potential value; on the other hand, in the concrete without contamination by chlorides, the eff ect of the cover thickness in corrosion potential readings was irrelevant. All these statements were proven with 95% statistical signifi cance.

Keywords: corrosion potential, concrete moisture content, water-cement ratio, chloride, concrete cover

O método de medida de potencial de corrosão é utilizado como uma ferramenta eletroquímica de auxílio ao monitoramento da corrosão das armaduras de estruturas de concreto armado. Como critério de avaliação dos resultados, é comum que sejam adotados os intervalos de potencial de corrosão e sua correlação com a probabilidade de corrosão, preconizadas pela ASTM C 876:2015. Com este critério é possível estabelecer um panorama da situação termodinâmica de corrosão na estrutura ou no corpo de prova em laboratório. Porém, o método é infl uenciado por inúmeros fatores relacionados ao concreto, ao ambiente e aos procedimentos adotados no momento da realização das leituras. Visando fornecer informações para orientar o meio técnico e científi co ao uso correto deste tipo de método de avaliação não destrutiva, o objetivo deste trabalho é avaliar alguns dos possíveis fatores de infl uência nas medidas de potencial de corrosão, tais como: teor de umidade do concreto, relação água/cimento, espessura do cobrimento das armaduras e grau de contaminação por cloretos. Os resultados indicaram que a umidade e o grau de contaminação do concreto por íons cloretos tenderam a tornar o potencial de corrosão mais eletronegativo. Além disso, foi verifi cado que a infl uência do cobrimento é diferente para o caso de concreto contaminado (1% de cloretos em relação à massa de cimento) e não contaminado com cloretos: a infl uência da espessura de cobrimento, no caso do concreto contaminado com cloretos, foi inversamente proporcional, ou seja, quanto maior a espessura de cobrimento, menos eletronegativo foi o valor do potencial de corrosão; por outro lado, nos casos de concretos moldados sem a contaminação por cloretos, o efeito da espessura de cobrimento nas leituras de potencial de corrosão foi irrelevante. Todas estas afi rmações foram comprovadas com 95% de signifi cância estatística.

Palavras-chave: potencial de corrosão, teor de umidade do concreto, relação água-cimento, cloretos, cobrimento.

Abstract

In comparison with vibrated concrete (VC) of the same strength class, self-compacting concrete (SCC) typically has a lower coarse aggregate content and, eventually, a smaller maximum aggregate size. This may reduce the aggregate interlock between the fracture surfaces in SCC. Since the aggregate interlock plays an important role in the shear strength of slender beams, SCC beams may have a shear strength lower than that of similar VC beams. This article summarizes experimental studies on the shear strength of reinforced SCC slender beams without and with shear reinforcement. The shear strengths of SCC beams are compared with the ones of VC beams and also to the calculated ones according to different code procedures. It is shown that powder-type SCC beams tend to have lower shear strength than similar VC beams and that the difference depends upon the concretes composition and the characteristics of the beams.

Keywords: self-compacting concrete, slender beams, shear strength.

Em comparação com o concreto vibrado (CV) de mesma classe de resistência, o concreto autoadensável (CAA) tipicamente apresenta menor quantidade de agregado graúdo e, eventualmente, menor dimensão máxima deste agregado. Isto pode reduzir o engrenamento de agregados entre as superfícies de ruptura do CAA. Sendo o engrenamento dos agregados um parâmetro de influência importante na resistência à força cortante de vigas esbeltas, as vigas de CAA podem ter resistência à força cortante menor que a de vigas similares de CV. Este artigo resume estudos experimentais sobre a resistência à força cortante de vigas esbeltas de CAA sem e com armadura de cisalhamento. As resistências à força cortante de vigas de CAA são comparadas com as de vigas de CV e também com as calculadas segundo procedimentos de diferentes normas. É mostrado que as vigas de CAA com menor teor de agregados graúdos tendem a ter menor resistência à força cortante que vigas semelhantes de CV e que a diferença depende da composição dos concretos e das características das vigas.

Palavras-chave: concreto autoadensável, vigas esbeltas, resistência à força cortante.

Abstract

This paper presents a series of test results of large-scale rectangular concrete-filled steel tubular (CFST) beams to explore their performance under pure bending. Concrete-filling tests were initially carried out on two beam specimens of 12-m in length to investigate the feasibility of casting horizontally large-scale rectangular tubes. A total of six 6-m long specimens were subjected to flexural test afterward, including four CFST beams and two steel hollow section (SHS) beams for comparison. The test results showed that the rectangular CFST beams behaved in a relatively ductile manner. The concrete infilling enhanced the flexural behavior and performance of the steel tubes. Finally, the rigid-plastic theory showed suitable to predict the moment capacity of CFST compact beams.

Keywords: concrete filled steel tube, rectangular section, beam, pure bending, moment capacity.

Este artigo apresenta uma série de resultados de ensaios experimentais executados em vigas mistas de aço tubulares retangulares preenchidas com concreto (VMPC) em larga escala para se estudar o comportamento à flexão pura. Inicialmente, foram realizados testes de concretagem em dois protótipos de 12 m de comprimento para se investigar a viabilidade executiva do preenchimento com concreto de tubos de aço retangulares em larga escala posicionados horizontalmente. Na sequência, seis protótipos de 6 m de comprimento foram submetidos ao ensaio de flexão, incluindo quatro VMPC retangulares e duas vigas puramente de aço tubulares retangulares (VA) para comparação. Os resultados dos ensaios mostraram que as VMPC retangulares apresentaram comportamento à flexão relativamente dúctil. O preenchimento de concreto melhorou o comportamento à flexão e o desempenho dos tubos de aço. Finalmente, a teoria rígido-plástica apresentou-se adequada para se estimar a capacidade resistente ao momento fletor de VMPC retangulares compactas.

Palavras-chave: tubo de aço preenchido com concreto, seção retangular, viga, flexão pura, capacidade resistente ao momento fletor.

Abstract

This paper presents a new evaluation of the strength compliance of concretes produced in Brazil. It is based on experimental results of over twenty-seven thousand concrete samples from different parts of the country. Results show that a significant part of Brazilian concrete do not reach the characteristic strength (fck) specified in design, and the percentage of nonconforming samples tend to be higher than 5%. This study also reveals the concrete produced in the South and Midwest regions have less variability than the ones produced in the other regions of the country. These results emphasize the importance of a rigorous control in manufacturing and reception of concretes in order to reduce the nonconforming cases.

Keywords: concrete strength compliance, concrete structures, structural safety.

Este artigo apresenta uma nova avaliação da conformidade dos concretos atualmente produzidos no Brasil. Ela está pautada em resultados de ensaios de resistência à compressão axial de mais de vinte e sete mil corpos de prova de concretos moldados in loco, no ato de seu recebimento, em diferentes obras do país. Os resultados mostram que parte do concreto produzido no Brasil não alcança a resistência característica (fck) prevista em projeto, e que o percentual de amostras não conformes tende a ser superior a 5%. Este estudo também evidencia que os concretos produzidos nas regiões Sul e Centro-Oeste apresentam menor variabilidade que aqueles produzidos nas demais regiões do país. Estes resultados reforçam a importância de um controle rigoroso na fabricação e no recebimento do concreto visando diminuir a ocorrência de não conformidades.

Palavras-chave: conformidade da resistência do concreto, estruturas de concreto, segurança das estruturas.

Abstract

This work aims to study the behavior of the block/grout interface for concrete and clay block masonry. This was achieved by push-out and pull-out experimental tests including reinforcement rebars in the latter ones. The experimental results showed that there is a good bond between the concrete blocks internal faces and the grout, enough to prevent infill-slippage, and that the whole tensile strength of the usual reinforcement rebars is achieved provided they are properly anchored. Nevertheless, for clay blocks there is a low bond between the clay blocks internal faces and the grout, allowing the infill-slippage before the reinforcement bars reach their yield stress.

Keywords: block/grout interface, bond stress, compressive strength, bond strength, grouting.

Este trabalho objetiva o estudo do comportamento da interface bloco/graute em alvearia de blocos cerämicos e de concreto. Tal objetivo foi alcançado com ensaios laboratoriais de empurramento e arrancamento, sendo estes útimos com a inclusão de barras de armadura. Os resultados experimentais mostraram que existe uma boa aderência entre as faces internas dos blocos de concreto e o graute, suficiente para evitar o seu deslizamento, e que as barras de aço atingem a sua resistência última de tração, desde que devidamente ancoradas no graute. No entanto, no caso dos blocos cerâmicos, ocorre uma baixa aderência entre o graute e as faces internas do bloco, podendo levar a um deslizamento do graute antes que as barras de aço atinjam a sua resistência ao escoamento.

Palavras-chave: interface bloco/graute, aderência, resistência à compressão, resistência de aderência, grauteamento.

Abstract

This paper resorts to a simplified dynamic analysis methodology for the study of vibrations in railway bridges produced by the passage of a typical passenger train, or EUT (Electric Unit Train). It starts from a model with fifteen degrees-of-freedom, namely vertical (bounce) and horizontal displacements (sway) and rotations about the longitudinal (roll), transverse (pitch) and vertical (yaw) axes. In this methodology, dynamic models of the train and the bridge are assumed to be initially uncoupled, yet being bound by the interaction train-bridge forces. Thus, the loads are evaluated for the train running on a rigid and fixed deck, considering geometric irregularities, different for each rail line, in both the vertical and horizontal track planes, as well as in the wheels. The contact forces are statically condensed at the vehicle’s centre of gravity and applied on a simplified 3D beam model. To represent the train passage over the bridge, functions are used to describe the interaction forces at each node of the beam model, as time evolves. Thus, it is possible to identify the dynamic response caused by the geometric irregularities and also evaluate the dynamic amplification obtained for any internal force, which is compared to the impact coefficient proposed by the Brazilian standards for the design of railway bridges (NBR 7187), used in quasi-static analysis. For the sake of an illustration, a thirty-six-metre-span concrete bridge with box girder section was considered. A study was carried out to find out the parameters of the irregularity functions that could potentially lead to maximal amplification of internal forces in the bridge.

Keywords: dynamic analysis, railway bridges, geometric irregularities.

Este trabalho utiliza uma metodologia simplificada de análise dinâmica para o estudo das vibrações em pontes ferroviárias produzidas pela passagem da composição de um trem de passageiros, ou TUE (Trem Unidade Elétrico) típico. Parte-se de um modelo do veículo com quinze graus de liberdade, referentes aos deslocamentos verticais (bounce) e horizontais (sway) e rotações em torno dos eixos longitudinal (roll), transversal (pitch) e vertical (yaw). Nesta metodologia, os modelos dinâmicos do trem e da ponte são tratados de forma inicialmente desacoplada, sendo conectados pelas forças de interação trem-ponte. Desta forma, são calculados os carregamentos provenientes do trem modelado sobre tabuleiro rígido, considerando irregularidades geométricas, diferentes em cada trilho, nos planos vertical e horizontal, e nas rodas. De acordo com esta metodologia, as forças de interação são condensadas estaticamente no centro de gravidade do veículo e aplicadas em um modelo estrutural simplificado (unifilar) da ponte. Para representar a passagem do comboio sobre a ponte, são utilizadas funções que descrevem as forças de interação trem-ponte em cada nó do modelo unifilar, em cada instante. Com isso, é possível identificar a resposta dinâmica proveniente das irregularidades geométricas e, ainda, avaliar a amplificação dinâmica obtida para cada esforço, a qual é comparada com o valor do coeficiente de impacto utilizado em análises quase-estáticas prescrito na norma brasileira para projeto de pontes ferroviárias (NBR 7187). A título de ilustra- ção, foi considerada uma ponte de concreto de seção celular, com vão de 36,0m de comprimento. Foi realizado um estudo a fim de encontrar os parâmetros das funções das irregularidades que levassem à condição mais desfavorável para a amplificação de esforços solicitantes na ponte.

Palavras-chave: análise dinâmica, pontes ferroviárias, irregularidades geométricas.

Abstract

This paper does a review of the recent achievements on the knowledge of UHPFRC properties and in the development of design procedures. UHPFRC is defined as a new material, with unique properties (high ductility, low permeability, very high strength capacity in compression, higher toughness) in comparison to conventional concrete. It is important to know both material and mechanical properties to fully take advantage of its outstanding properties for structural applications. However, since this is a new material, the current design codes are not well suited and should be reviewed before being applied to UHPFRC. In the first part, the following material properties are addressed: hydration process; permeability; fibers role; mix design; fiber-matrix bond properties workability; mixing procedure; and curing. In the second part, the mechanical properties of the material are discussed, together with some design recommendations. The aspects herein examined are: size effect; compressive and flexural strength; tensile stress-strain relation; shear and punching shear capacity; creep and shrinkage; fracture energy; steel bars anchorage and adherence. Besides, the tensile mechanical characterization is described using inverse analysis based on bending tests data. In the last part, material behavior at high temperature is discussed, including physical-chemical transformations of the concrete, spalling effect, and transient creep. In the latter case, a new Load Induced Thermal Strain (LITS) semi-empirical model is described and compared with UHPC experimental results.

Keywords: Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC), material properties, design procedures, mechanical behavior, high temperature

Este artigo faz uma análise dos recentes avanços nas pesquisas das propriedades do CUADRF e dos seus procedimentos normativos. O CUADRF pode ser definido como um novo material, com propriedades muito superiores (grande ductilidade, baixíssima permeabilidade, altíssima capacidade resistente à compressão e elevada tenacidade) às do concreto convencional. O conhecimento das propriedades mecânicas e do material do CUADRF é importante para que todo o seu potencial seja plenamente utilizado. Entretanto, como este é um novo material, as recomendações normativas atuais não são plenamente válidas. Na primeira parte, as seguintes propriedades do material são descritas: processo de hidratação; permeabilidade; efeito dos diferentes tipos de fibras; definição do traço; aderência entre as fibras e o concreto; trabalhabilidade; procedimentos de mistura; e cura. Na segunda parte, as propriedades mecânicas e algumas recomendações normativas são discutidas. Neste caso são examinados o efeito escala, a resistência à compressão e à flexão, a relação tensão-deformação à tração, a força de cisalhamento e de punção, a fluência e a retração, a energia de fratura, a ancoragem e aderência das barras de aço. Além disso, são descritos alguns métodos de análise inversa para a caracterização do material à tração por meio de ensaios à flexão. Na última parte, é analisado o comportamento do concreto em alta temperatura, incluindo as suas transformações físico-químicas, o efeito de lascamento (“spalling”) e a fluência transiente. Neste último caso, um novo modelo semi-empírico de fluência, baseado no conceito de deformação térmica induzida pelo carregamento ou LITS (Load induced Thermal Strain) é apresentado e comparado com resultados experimentais de CUAD.

Palavras-chave: Concreto de Ultra Alto Desempenho Reforçado com Fibras (CUADRF); propriedades do material, especificações de projeto, comportamento mecânico, alta temperatura.