Compressive strength testing method has been widely used as indirect way for evaluate the concrete quality, due to it simplest execution, reliability of the results achieved and low cost of execution. Independently, if the concrete was side or ready-mixed, it is necessary to achieve the compressive strength requirements stated during structure design, essentially because this parameter allows the obtainment of the average strength of the reinforced concrete structure analyzed. Following, as for ready-mixed, as for side-mixed concretes, it is need to ensure the correspondence between the concrete design parameters and the concrete mixed, namely these parameters are summarized in terms of the compressive strength and homogeneity in the different phases of the construction. This way, the present work aims to do the analysis of the dispersions of the compressive strength of concretes mixtures (corresponding to compressive strength classes of 20, 25, 30, 35 and 40 MPa), and identify some influence factors, in this case, the influence of the workers team variation. Two mixtures (35 MPa and 40 MPa) were ready-mixed, while five of the concrete mixtures were side-mixed, by five different worker's group with same time of experience on concrete’s manufacture. The results demonstrate that the variation of the workers team presents a high influence for the homogeneity of the compressive strength of the concrete.

Keywords: compressive strength, quality of concrete, central concrete, concrete side-mixed.

O ensaio de resistência a compressão tem sido largamente utilizado como forma indireta para avaliação da qualidade do concreto, devido a sua simplicidade na execução, fiabilidade dos resultados e baixo custo. Independentemente do concreto ser fabricado in situ ou em central, é imprescindível cumprir com os requisitos de resistência a compressão, especialmente porque este requisito permite a obtenção da capacidade resistente das estruturas de concreto armado. Neste seguimento, quer para concretos fabricados em central, quer para concretos fabricados in situ, há a necessidade de se garantir a adequada correspondência aos requisitos de projeto, nomeadamente resumidos em termos da resistência a compressão, e da homogeneidade entre os concretos utilizados nas diversas etapas da construção. Desse modo, este trabalho teve como objetivo analisar as dispersões dos resultados a compressão de sete misturas de concreto (correspondentes as classes de resistência de 20, 25, 30, 35 e 40 MPa), e identificar eventuais fatores de influência, como por exemplo o impacto na variação da equipe de execução. Duas misturas (35 MPa e 40 MPa) correspondem a concretos dosados em central, enquanto cinco das misturas de concreto foram produzidas in situ, por cinco grupos de trabalhadores diferentes com o mesmo tempo de experiência na fabricação do concreto. Os resultados mostraram que a variação dos grupos de trabalhadores apresenta uma elevada influencia para a homogeneidade dos resultados de resistência a compressão do concreto.

Palavras-chave: : resistência à compressão, qualidade do concreto, concreto dosado em central, concreto in situ.

This work involved the structural optimization of precast concrete rigid frames with semi-rigid beam-to-column connections. To this end, several frames were simulated numerically using the Finite Element Method. Beams and columns were modeled using bar elements and their connections were modeled using spring elements, with variable bending stiffness. The objective function was based on the search of the least stiff connection able to ensure the global stability of the building. Lastly, a connection model with optimal stiffness was adopted to design the frame. Semi-rigid beam-to-column connections with a constraint factors of 0.33 sufficed to ensure the maximum allowable horizontal displacement and bending moment of the connection, with a global stability parameter of 1.12. This confirms that even connections with low constraints generate significant gains from the structural standpoint, without affecting construction and assembly-related aspects.

Keywords: numerical analysis, precast concrete, semi-rigid connections, structural optimization.

Este trabalho trata da otimização estrutural de pórticos planos em concreto pré-moldado com ligações semirrígidas entre vigas e pilares. Alguns pórticos foram simulados numericamente através do Método dos Elementos Finitos. Vigas e pilares foram modelados por elementos de barra e suas ligações com elementos de mola deformável à flexão. A função objetivo baseou-se na busca da menor rigidez da ligação capaz de atender a estabilidade global da edificação. Um modelo de ligação com rigidez ótima foi adotado para compor o pórtico. Observou-se que ligações semirrígidas entre viga e pilar com fatores de restrição de 0,33 foram suficientes para atender o deslocamento horizontal máximo permitido e o momento solicitante da ligação, atingindo um parâmetro de estabilidade global de 1,12. Isto comprova que mesmo ligações com baixas restrições geram ganhos significativos do ponto de vista estrutural, sem prejuízos dos aspectos construtivos e de montagem.

Palavras-chave: concreto pré-moldado, ligações semirrígidas, otimização estrutural.

Abstract

Due to environmental issues, the concrete chain seeks to reduce CO2 emissions. However, growing demand from developing countries causes the increase of CO2 emissions in production to exceed decreases generated by industrial actions, such as improving kilns and clinker replacement. New strategies are important. Changes in the concrete formulation, making it more efficient, can help if these changes produce concrete with the same performance and lower cement consumption. In this regard, the improvement of packing and dispersion of particles increases this efficiency. The better the packing, the lower the volume of voids between particles, thereby requiring lower fluid content (water) to permit flow. The dispersion of the particles also decreases the water content for the same fluidity. The less the water content, the smaller the water/cement (w/c) ratio, and the greater the resistance. Thus, both strategies increase the efficiency by uncoupling obtaining fluidity from the water content. This study investigated the influence of packing and dispersion on the efficiency of cement use in concrete. The increase of packing and the complete dispersion of fine particles has been shown to improve efficiency, as measured by the ratio between binder consumption and compressive strength (the performance parameter used in most practical applications).

Keywords: concrete, design efficiency, binder, CO2 , sustainability.

Devido a questões ambientais, a cadeia do concreto busca reduzir emissões de CO2 . Porém, a demanda crescente de países em desenvolvimento faz com que o aumento da produção supere as diminuições geradas por ações industriais como melhoria de fornos e substituição de clínquer. Novas estratégias são fundamentais. Mudanças na formulação de concretos, tornando-a mais eficiente, podem ajudar caso produzam concretos de mesmo desempenho e menor consumo de cimento. Neste sentido, a melhoria do empacotamento e dispersão das partículas aumentam esta eficiência. Quanto melhor o empacotamento, menor o volume de vazios entre as partículas, demandando menor teor de fluido (água) para permitir fluidez. A dispersão das partículas também diminui o teor de água para a mesma fluidez. Quanto menos água, menor a relação a/c e maior a resistência. Assim, ambas as estratégias aumentam a eficiência ao desatrelar a obtenção de fluidez ao teor de água. Este trabalho estudou a influência do empacotamento e dispersão na eficiência do uso do cimento de concretos. Demonstrou-se que o aumento do empacotamento e a completa dispersão das partículas finas permitem atingir melhor eficiência – medida pela relação entre consumo de ligantes e resistência à compressão (parâmetro de desempenho utilizado na maior parte das aplicações práticas).

Palavras-chave: concreto, eficiência de dosagem, ligantes, CO2 , sustentabilidade.

Abstract

The need to use reduced sample sizes, in order to attain improved spatial resolution in (µ-CT) tests applied in Portland cement composites, makes researchers perform the fractionation of materials to obtain samples with dimensions compatible with the capacity of the scanning equipment, which might cause alterations in the microstructure under analysis. Therefore, a test specimen (TS) with dimensions compatible with the scanning capacity of a microtomography system that operates with an X-ray tube and voltage ranging from 20 to 100 kV was proposed. Axial compression strength tests were made and their total porosity was assessed by an apparent density and solid fraction density ratio, which were obtained by means of mercury and helium pycnometry and µ-CT technique, respectively. The adoption of that TS has shown to be viable for providing a sample with a higher level of representation.

Keywords: X-ray microtomography, fractionation of samples, test specimen, pycnometry, pore structure.

A necessidade de se utilizar amostras de tamanho reduzido, para a obtenção de uma melhor resolução espacial nos ensaios de µ-CT em compósitos de cimento Portland, leva os pesquisadores a realizar o fracionamento do material para a obtenção de amostras com dimensões compatíveis com a capacidade de leitura do equipamento, o que pode ocasionar alterações da microestrutura em análise. Assim, foi proposto um corpo de prova (CP) com dimensões compatíveis com a capacidade de leitura de um microtomógrafo com tubo de raios X que opera dentro de um intervalo de tensão de 20 a 100 kV.Foram realizados testes de resistência à compressão axial e avaliação da sua porosidade total por meio da relação entre a densidade aparente e a densidade da fração sólida, obtidas respectivamente pelas técnicas de picnometria (de mercúrio e hélio) e pela técnica de µ-CT. A adoção deste CP se mostrou viável por proprocionar uma amostragem com maior nível de representatividade.

Palavras-chave: microtomografia de raios X; fracionamento de amostras, corpo de prova, picnometria, estrutura de poros.

Abstract

The structural design under seismic loading has been for many years based on force methods to consider the effects of energy dissipation and elastoplastic behavior. Currently, displacement-based methods are being developed to take into account elastoplastic behavior. These methods use moment-curvature relationships to determine the ductility capacity of a structural element, which is the deformation capacity of the element before its collapse. The greater the plastic displacement or rotation a structural member can achieve before it collapses, the more energy it is capable of dissipating. This plastic displacement or rotation capacity of a member is known as the member ductility, which for reinforced concrete members is directly related to efficient concrete confinement. This study investigates at which extents transverse reinforcement detailing influences reinforced concrete column ductility. For this, a bridge located in Ecuador is modeled and analyzed, and its ductility evaluated considering several cases of axial loading and concrete confinement levels. After the performed displacement-based analyses, it is verified whether the response modification factor defined by AASHTO is adequate in the analyzed case.

Keywords: seismic resistant structures, reinforced concrete seismic detailing, ductility capacity, plastic dissipation, seismic design of bridges, ductility, displacement-based design.

O projeto estrutural para cargas sísmicas tem sido por muitos anos baseado em métodos de avaliação de forças para considerar os efeitos de dissipação de energia e comportamento elastoplástico. Presentemente métodos baseados em deslocamentos estão em desenvolvimento para a consideração do comportamento elastoplástico. Estes métodos usam relações momento-curvatura para determinar a ductilidade disponível de um elemento estrutural, que é a capacidade de deformação do elemento antes de seu colapso. Neste artigo é apresentada a análise e a avaliação do comportamento de pontes usando métodos baseados em deslocamentos. Para isso, uma ponte localizada no Equador é modelada e analisada e sua ductilidade disponível é verificada considerando-se diversos casos de carga axial e de situações de confinamento do concreto. Uma análise “push-over” é também realizada e os resultados obtidos são comparados.

Palavras-chave: análise sísmica, análise dinâmica, análise sísmica de pontes, dutilidade, projeto baseado em deslocamentos.

Abstract

This study aims the possibility of using the pull-out test results – bond tests steel-concrete, that has been successfully carried out by the research group APULOT since 2008 [1]. This research demonstrates that the correlation between bond stress and concrete compressive strength allows estimate concrete compressive strength. However to obtain adequate answers testing of bond steel-concrete is necessary to control the settings test. This paper aims to correlate the results of bond tests of type pull-out with its variables by using Artificial Neural Networks (ANN). Though an ANN is possible to correlate the known input data (age rupture, anchorage length, covering and compressive strength of concrete) with control parameters (bond stress steel-concrete). To generate the model it is necessary to train the neural network using a database with known input and output parameters. This allows estimating the correlation between the neurons in each layer. This paper shows the modeling of an ANN capable of performing a nonlinear approach to estimate the concrete compressive strength using the results of steel-concrete bond tests.

Keywords: bond steel-concrete, artificial neural networks, pull-out test, concrete strength, APULOT test.

O estudo visa avaliar a possibilidade de se usar os resultados do ensaio de arrancamento “pull-out test” – ensaio de aderência aço-concreto para estimativa da resistência à compressão do concreto, este método vem sendo utilizado com sucesso pelo grupo de pesquisa APULOT, desde 2008 [1]. A pesquisa ora realizada evidencia a existência da correlação entre essas duas variáveis, aderência e resistência à compressão do concreto, o que permite determinar estimativas apropriadas da resistência à compressão do concreto, melhorando deste modo a capacidade do controle tecnológico “in situ” do concreto. Entretanto para se obter respostas adequadas dos ensaios de aderência aço-concreto é necessário controlar as configurações de ensaio, dado que existem diversos formatos de corpos de prova para estes tipos de ensaios na literatura. Deste modo, este trabalho tem por objetivo correlacionar os resultados obtidos em ensaios de aderência do tipo pull-out a suas variáveis por meio da utilização de Redes Neurais Artificiais (RNA). Com a utilização de uma RNA, pode-se correlacionar, de forma não linear, dados de entrada conhecidos (idade de ruptura, comprimento de ancoragem, cobrimento e resistência à compressão) com parâmetros de controle (tensão de aderência aço-concreto). Para gerar o modelo neural é necessário treinar a rede, expondo-a a uma série de dados com parâmetros de entrada e de saída conhecidos. Isto permite estimar os coeficientes de correlação entre os neurônios de cada camada. O presente trabalho apresenta a modelagem de uma RNA capaz de realizar uma aproximação não linear, visando estimar a resistência à compressão do concreto a partir dos resultados de ensaios de aderência aço-concreto.

Palavras-chave: aderência aço-concreto, redes neuriais artificiais, ensaio pull-out, resistência à compressão do concreto, ensaio APULOT.

Abstract

The aim of this work is to evaluate the behavior and strength of composite slabs considering the influence of the friction at the sheeting-concrete interface in the region of the support. Results from tests conducted in the Structural Engineering Department of Federal University of Minas Gerais (UFMG) were used. A Steel Deck 60 system was considered, which consists of a trapezoidal profile with “V” shaped embossments. Deflections, end slips and strains of the steel decks were measured, allowing for the analysis of the behavior of the composite slab system and for the determination of its failure mode. The influence of friction of the region of support in the longitudinal shear resistance was evaluated through the partial shear connection method, which also allowed for establishing criteria and determination of analytical expressions for calculating the ultimate load. Comparative analyses reveal that the influence of the friction of the region of support in the shear-bond resistance is more significant in composite slabs with short shear spans. Design expressions which incorporate friction will also be presented. Their application have demonstrated the efficiency of the method for evaluating the longitudinal shear resistance.

Keywords: composite slabs, partial shear connection, friction at the support

O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento e a resistência de um sistema de lajes mistas de aço e concreto, considerando a influência do atrito na interface da fôrma de aço com o concreto na região dos apoios. Para isso foram utilizados os resultados de ensaios realizados no Departamento de Engenharia de Estruturas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). O sistema misto Steel Deck 60 foi considerado, o qual consiste em um perfil trapezoidal com mossas em forma de "V". As flechas, os deslizamentos de extremidades e as deformações das fôrmas de aço foram medidos, permitindo a análise do comportamento do sistema de laje mista e a determinação do seu modo de falha. A influência do atrito da região dos apoios na resistência longitudinal ao cisalhamento foi avaliada através do método da interação parcial, que também permitiu estabelecer critérios visando à determinação de expressões analíticas para o cálculo da carga última. As análises comparativas revelaram que a influência do atrito da região dos apoios na resistência ao cisalhamento longitudinal é mais significativa em lajes mistas com pequenos vãos de cisalhamento. São apresentadas expressões de cálculo incorporando o atrito, cujas aplicações em um exemplo permitiram mostrar a eficiência do método no cálculo da resistência ao cisalhamento longitudinal.

Palavras-chave: laje mista de aço e concreto, método da interação parcial, atrito nos apoios.

Abstract

This work deals with numerical modeling of mechanical behavior in quasi-brittle materials, such as concrete. For this propose, a two-dimensional meso-scale model based on RVE existence is presented. The material is considered as a three-phase material consisting of interface zone (ITZ), matrix and inclusions – each constituent modeled by an independent constitutive model. The Representative Volume Element (RVE) consists of inclusions idealized as circular shapes symmetrically and non-symmetrically placed into the specimen. The interface zone is modeled by means of cohesive contact finite elements. The inclusion is modeled as linear elastic and matrix region is considered as elastoplastic material. Our main goal here is to show a computational homogenization-based approach as an alternative to complex macroscopic constitutive models for the mechanical behavior of the brittle materials using a finite element procedure within a purely kinematical multi-scale framework. Besides, the fundamental importance of the representing dissipative phenomena in the interface zone to model the complex microstructural responses of materials like concrete is focused in this work. A set of numerical examples, involving the microcracking processes, is provided in order to illustrate the performance of the proposed modeling.

Keywords: homogenization, quasi-brittle materials, cohesive contact finite element, concrete, plasticity.

Este trabalho trata da modelagem numérica do comportamento mecânico em materiais quase-frágeis, tal como o concreto. Para este fim, um modelo 2D de escala mesoscópica baseado no conceito de Elemento de Volume Representativo (EVR) é apresentado. O material é considerado como composto por três fases consistindo de zona de interface, matriz e inclusões, onde cada constituinte é modelado independentemente. O EVR consiste de inclusões idealizadas como de forma circular dispostas de maneira simétrica e não simétrica. A zona de interface é modelada por meio de elementos finitos coesivos de contato. A inclusão é modelada como sendo um material elástico linear, já a matriz é considerada como material elastoplástico. Nosso principal objetivo é mostrar que uma formulação baseada na homogeneização computacional é uma alternativa aos modelos constitutivos macroscópicos complexos para o comportamento mecânico de matérias frágeis usando um procedimento baseado no Método dos Elementos Finitos no âmbito de uma teoria multi-escala. Além disso, o trabalho foca na fundamental importância em representar os fenômenos dissipativos na Zona de Transição para obter uma resposta microestrutural de um material complexo como o concreto. Uma série de exemplos envolvendo processos de microfissuração é apresentada de modo a ilustrar o desempenho da modelagem proposta.

Palavras-chave: homogeneização, materiais quase-frágeis, elemento finito coesivo, concreto, plasticidade

Abstract

Global stability analysis is becoming increasingly important in the design of reinforced concrete buildings, especially in the slender ones, due its sensitivity to lateral displacement. The loss of stability is usually associated with the intensity of the second order effects and, in that sense, the gamma-z (γz ) coefficient is an important evaluation parameter for this problem. This work aims to verify the γz efficiency as a global stability parameter based on the buckling load factors of the structures and their respective critical buckling modes. To this purpose, a comparative analysis is performed in several idealized structures, from which an approximate equation for calculating the critical load factor based on the γz coefficient is obtained. This equation was verified by numerical analysis of Finite Elements Method models of real reinforced concrete buildings. It was concluded that the proposed equation presents satisfying results within a certain range of γz .

Keywords: global stability, second order global effects, gamma-z coefficient, critical load factor, reinforced concrete buildings.

A análise da estabilidade global tem se tornado cada vez mais importante no projeto de edifícios de concreto armado, sobretudo nos mais esbeltos, por serem mais sensíveis aos deslocamentos laterais. A perda de estabilidade é usualmente associada à intensidade dos efeitos de 2ª ordem e, nesse sentido, o coeficiente gama-z (γz ) torna-se um importante parâmetro de avaliação deste problema. O objetivo deste trabalho é verificar a eficiência do γz como parâmetro de estabilidade global, tomando como base os fatores de carga de flambagem das estruturas e os respectivos modos críticos de instabilidade. Para esta finalidade, é realizada uma análise comparativa de diversas estruturas idealizadas, de onde obteve-se uma equação para o cálculo aproximado do fator de carga crítica em função do coeficiente γz . A validação dessa equação foi realizada por meio da análise numérica de modelos em Elementos Finitos de edifícios reais de concreto armado. Constatou-se que a equação proposta oferece resultados satisfatórios para um certo intervalo de γz .

Palavras-chave: estabilidade global, efeitos globais de 2ª ordem, coeficiente gama-z, fator de carga crítica, edificios de concreto armado.

Abstract

The Brazilian standard ABNT NBR 15200: 2012 details a procedure for decreasing the required time of fire resistance in buildings with good fire safety characteristics. It called equivalent time method. This name can confuse the less habituated to the fire safety area, because the Brazilian procedure is not equal to the original equivalent time method, European. The purpose of this paper is to discuss the equivalent time method, to detail the origins of the Brazilian method and present their limitations no explicit in the Brazilian standard. Some unknown aspects of most researchers or technical means are presented. It should be highlighted the abundant bibliography presented to aid the understanding of a seemingly simple issue, but it incorporates many concepts of fire safety, not always understood by the users.

Keywords: fire, fire resistance, equivalente time method, decresing fire resistance required.

A ABNT NBR 15200:2012 detalha um procedimento para a redução do tempo requerido de resistência ao fogo de edificações com boas características de segurança contra incêndio. Ele recebe o nome de método do tempo equivalente. Esse nome pode confundir os menos afeitos à área de segurança contra incêndio, pois o procedimento brasileiro não é equivalente ao MTE original, europeu. O objetivo deste artigo é discorrer sobre o MTE, detalhar as origens do método brasileiro e apresentar suas limitações não explícitas na norma brasileira. Apresentam-se alguns aspectos desconhecidos da maioria dos pesquisadores ou do meio técnico. Destaca-se a revisão bibliográfica apresentada ao longo do texto, para auxiliar a compreensão de um tema aparentemente simples, porém que incorpora diversos conceitos sobre segurança contra incêndio, nem sempre compreendidos pelos usuários

Palavras-chave: incêndio, TRRF, resistência ao fogo, método do tempo equivalente.