Modeling the traffic loads on bridges has been the subject of numerous studies. Defining a live load model to be used for bridge design is not an easy task. It demands among many other things a reliable dataset, a well-defined procedure for filtering data and also the determination of statistics for single and multiple presence occurrences. This study examines and characterizes the live load statistics for Brazilian concrete bridges. Single and multiple truck presence are evaluated for different bridge spans and truck daily volume. The sample is comprised of the thirteen months of data from a High Speed Weigh-In-Motion station (HS-WIM) in a resolution of one hundredth of a second currently operating on the Fernão Dias highway, also known as BR-381. The system provides eleven thousand records on a daily basis. After the filtering process three thousand trucks remain. The station takes measures in an same-direction two-lane highway, which allows the evaluation and characterization of both single and multiple presence statistics. Three case of multiple presence are considered: following, side-by-side and staggered cases. The consideration of truck multiple presence on concrete bridges is mandatory to understand and characterize live load models. The results show that with the exception of the side-by-side case, the frequency of multiple truck presence is significantly affected by span length. It also shows that the daily truck volume considerably affects the multiple presence statistics for all load patterns. The results show that the general tendency of the occurrence of all multiple presence events is to increase as the truck volume increases.

Keywords: bridges, live load, multiple presenca, statistics.

A modelagem do tráfego em pontes tem sido objeto de inúmeros estudos. Definir um modelo de carga móvel a ser usada no projeto de uma ponte não é uma tarefa fácil. Isto demanda entre outras coisas uma base de dados confiável, uma abordagem para filtragem de dados bem definida e também a determinação de estatísticas de ocorrências de caminhões isolados e em presença de outros caminhões (múltiplas presenças). Este estudo examina e caracteriza estatísticas destas ocorrências para pontes de concreto brasileiras. As ocorrências de caminhões isolados e em múltiplas presenças são avaliadas para diferentes comprimentos de vãos e volume diário de caminhões. A amostra utilizada neste trabalho consiste de 13 meses de dados de uma estação de pesagem em movimento na rodovia Fernão Dias (BR-381). O sistema capta onze mil veículos por dia. Depois de um processo de filtragem três mil caminhões restam para analise. O equipamento realiza suas medidas em um via com duas faixass na mesma direção no sentido Belo Horizonte – São Paulo. Três casos de múltiplas presenças são analisados um caminhão seguindo o outro, dois caminhões lada a lado e dois caminhões lado a lado com defasagem. A consideração de caminhões em múltiplas presenças é mandatória no entendimento e caracterização de um modelo de carga móvel. Os resultados mostram que com exceção de ocorrências lado a lado a frequência de ocorrências de múltiplas presenças de caminhões são bastante afetadas pelo comprimento de vão da ponte considerado. Os resultados também mostra que com o aumento do volume diário de caminhões as ocorrências de múltiplas presenças também crescem.

Palavras-chave: pontes, carga móvel, múltiplas presencas, estatísticas.

The effect of alkali concentration and curing temperature regime on fly ash-based geopolymer pastes was investigated in this study by using NaOH solutions. Prismatic specimens were molded, cured at 65 °C and 85 °C and submitted to flexural and compressive strength tests. Unreacted fly ash and geopolymers were characterized by X-ray diffraction and thermogravimetric analysis. In general, the mechanical strength was enhanced by increasing the molar concentration and the curing temperature. This trend was confirmed by thermogravimetric data. However, for a lower amount of NaOH there were no significant differences between the strength results. The mixture with the highest strength was obtained with the 16 M NaOH solution and curing temperature of 85 °C, which resulted in flexural strength of 4.20 MPa, compressive strength of 21.35 MPa and also the highest weight loss of 9.89%.

Keywords: alkali-activated binder, strength, x-ray diffraction, thermal analysis.

O efeito da concentração alcalina e da temperatura de cura em pastas geopoliméricas a base de cinza volante foi avaliada utilizando soluções de hidróxido de sódio. Corpos de prova prismáticos foram moldados e curados em temperaturas de 65°C e 85°C, sendo posteriormente submetidos aos ensaios de resistência à flexão e compressão. Foi realizada a caracterização microestrutural da cinza volante utilizada e das pastas produzidas, a partir de análises de difratometria de raios X e termogravimetria. Em geral, a resistência à compressão foi favorecida pelo aumento da concentração molar e da temperatura de cura. Esta tendência foi confirmada nos dados termogravimétricos. No entanto, para um pequeno teor de NaOH, não foram obtidas diferenças significativas entre os resultados de resistência. A mistura com maior resistência foi produzida com uma solução de NaOH com concentração de 16 M e temperatura de cura de 85°C, resultando em resistência à flexão de 4,20 MPa, resistência à compressão de 21,35 MPa e perda de peso máxima de 9,89%.

Palavras-chave: ligante álcali-ativado; resistência; difração de raios X; análise térmica.

Abstract

In recent years, due to the destructive and unproductive character of pavement specimen extraction, pavement maintenance technology intensified the use of non-destructive techniques for pavement evaluation which resulted in the development of several devices and evaluation methods. This paper describes the use of technology based on low frequency ultrasonic tomography for evaluation of concrete pavement parameters. The equipment was applied in three experimental sections with different concrete pavements built at the University of Sao Paulo campus. The ultrasonic signal processing is given. The results analysis enables the efficient and reliable identification of thickness and reinforcement position within the concrete slab. Construction problems were evidenced in one of experimental sections with thickness deficiencies and reinforcement in a position below projected. Furthermore, the use of a novel concrete quality indicator was correlated with the presence of transverse cracks and alkali-silica reaction within the sections.

Keywords: concrete pavements, non-destructive evaluation, ultrasonic tomography, slab thickness, distresses.

Recentemente, devido ao caráter destrutivo e pouco produtivo de extrações de material de pavimentos em operação, a tecnologia de manutenção de pavimentos intensificou a utilização de técnicas não destrutivas para avaliação de pavimentos o que resultou no desenvolvimento de vários equipamentos e métodos de avaliação. Este artigo descreve a aplicação de tecnologia baseada em tomografia ultrassônica de baixa frequência para avaliação de parâmetros em pavimentos de concreto. O equipamento foi aplicado em três seções experimentais com diferentes tipos de pavimentos de concreto construídas no campus da Universidade de São Paulo. O processamento de sinal é apresentado. A análise de resultados permite a identificação eficaz e confiável da espessura da placa de concreto e da posição da armadura. Problemas construtivos foram evidenciados em uma das seções experimentais apresentando deficiências de espessura de placa e armadura posicionada abaixo da cota de projeto. Ademais, a utilização de um novo indicador de qualidade do concreto foi correlacionada com a presença de fissuras transversais e reação álcali-agregado nas seções estudadas.

Palavras-chave: pavimentos de concreto, avaliação não destrutiva, tomografia ultrasônica, espessura de placa, defeitos.

Abstract

During construction of precast girder bridges, there is the concern on rollover instability of the beams when exclusively supported by elastomeric bearing pads. This type of failure has been the focus of recent research due several accidents reported. However, these studies have not considered the nonlinear behavior of elastomeric bearing pads and the lift-off effect. Therefore, this paper presents a parametric study with a finite element model calibrated with experimental results, reported in the literature, through a nonlinear geometrical analysis and considering that concrete behaves linearly. Besides, the experimental results are compared to simplified approaches which account the pad nonlinear behavior and the lift-off effect by utilizing its secant rotational stiffness. From the results, the difference between the instability load from nonlinear geometrical analysis and experimental results was 8.7 %, and the simplified eigenvalue solution and experimental was 11.4 %, which was the best fit compared to the other existing analytical models. From the parametrical analysis, the instability load was considerably decreased by varying the initial lateral deflection, the skewed pad rotation, top flange width and the span of the beam.

Keywords: precast beam, lift-off effect, bearing pads, rollover instability, nonlinear behavior, numerical analysis, eigenvalue analysis.

Durante a construção de pontes em vigas há a preocupação com a instabilidade por tombamento de vigas quando estão sobre aparelhos de apoio. Este tipo de colapso tem sido foco de pesquisas devido a uma série de acidentes reportados. No entanto, estes estudos não têm considerado o comportamento não-linear dos aparelhos de apoio e a perda de contato entre a viga e o neoprene (lift-off). Portanto, este artigo apresenta um estudo paramétrico com um modelo em elementos finitos, calibrado com resultados experimentais da literatura, através de análise não-linear geométrica. Além disso, os resultados experimentais são comparados com modelos analíticos simplificados que levam em conta o efeito lift-off pela utilização da rigidez secante à rotação do aparelho de apoio. A partir dos resultados, a diferença entre a carga de instabilidade experimental e a obtida pela análise não-linear geométrica foi de 8.7 % e para o modelo de auto-valor simplificado foi 11.4 % que apresentou a melhor aproximação comparado a outros modelos analíticos. Das análises paramétricas, a carga de instabilidade decresceu significativamente pelo aumento do deslocamento lateral inicial, da rotação do aparelho de apoio relativa ao eixo da viga, diminuição da largura da mesa superior da viga e pelo aumento do vão.

Palavras-chave: viga pré-moldada, efeito de lift-off, aparelho de apoio, instabilidade ao tombamento, comportamento não-linear, análise numé- rica, análise de auto-valor.

Abstract

This article presents a model for penetration of chloride by diffusion in reinforced concrete structures based on the solution of the Fick's 2nd Law, using the finite element method (FEM) in two-dimensional domain. This model predicts the time, in a given situation, so that a certain limit of chlorides for depassivation of reinforcement is reached, characterizing the end of service life. Several approaches for the chloride surface concentration and for the diffusion coefficient are used, parameter which must be corrected due to the effects of temperature, solar radiation, exposure time, and relative humidity. Moreover, a parametric analysis is carried out in order to study the factors involved and their impact on the ingress of chlorides by diffusion, contributing to a better understanding of the phenomenon. In addition, the developed model is applied to the cities of Vitória (ES) and Florianópolis (SC) to analyze the service life for different concrete covers, making a comparison with the Brazilian standard.

Keywords: chlorides, corrosion, diffusion, finite element method, service life.

Este trabalho apresenta um modelo de penetração de cloretos por difusão em estruturas de concreto armado baseado na solução da 2ª Lei de Fick, utilizando o método dos elementos finitos (MEF) no domínio bidimensional. Este modelo prevê o tempo necessário, em determinada situa- ção, para que um determinado limite de cloretos para a despassivação da armadura seja atingido, caracterizando o fim da vida útil. Utilizam-se diversas abordagens para a concentração superficial de cloretos e para o coeficiente de difusão, parâmetro que deve ser corrigido devido aos efeitos da temperatura, da radiação solar, do tempo de exposição e da umidade relativa. Além do mais, é realizada análise paramétrica visando o estudo dos fatores intervenientes e seus impactos na penetração de cloretos por difusão, de modo a contribuir para uma maior compreensão do fenômeno. Ademais, o modelo desenvolvido é aplicado às cidades de Vitória (ES) e Florianópolis (SC) analisando-se a vida útil para diferentes cobrimentos de concreto, fazendo um paralelo com a norma brasileira.

Palavras-chave: cloretos, corrosão, difusão, método dos elementos finitos, vida útil.

Abstract

This work presents a study on the behavior of reinforced concrete beams strengthened in bending by the addition of concrete and steel on their tension side and having expansion bolts as shear connectors at the junction between the beam and the jacket, subjected to a cyclic loading. The experimental program included tests on six full scale reinforced concrete beams, simply supported, initially with rectangular cross section 150 mm wide and 400 mm high, span of 4000 mm and total length of 4500 mm. All the beams, after receiving two cycles of static loading in order to create a pre-cracking condition, were strengthened in bending by partial jacketing and then subjected to cyclic loading until the completion of 2x106 cycles or the occurrence of fatigue failure. Following the cyclic loading, the beams that did not fail by fatigue were subjected to a static load up to failure. The main variables were the beam-jacket interface condition (smooth or rough), the flexural reinforcement ratio in the beam and in the jacket, and cyclic load amplitude. On the basis of the obtained test results and the results of previous studies of similar beams tested only under static loading, the behavior of the strengthened beams is discussed and a proposal for the beam-jacket connection design is presented, for the cases of predominantly static and cyclic loading.

Keywords: flexural strengthening, partial jacketing, fatigue, beams, cyclic loading.

Este trabalho apresenta estudo sobre o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas à flexão, pela adição de concreto e barras de aço na região tracionada e chumbadores de expansão na ligação viga-reforço, submetidas a carregamento cíclico. O programa experimental incluiu ensaios em seis vigas de concreto armado em escala real, simplesmente apoiadas, inicialmente com seção transversal retangular com 150 mm de largura e 400 mm de altura, comprimento entre os apoios de 4000 mm e comprimento total de 4500 mm. Todas as vigas, depois de receber dois ciclos de carga estática, de modo a criar uma condição de pré-fissuração, foram reforçadas à flexão por encamisamento parcial e, em seguida, submetidas a uma carga cíclica até ao final de 2x106 ciclos ou da ocorrência de ruptura por fadiga. Após a aplicação das cargas cíclicas, as vigas que não romperam por fadiga foram submetidas a uma carga estática até a ruptura. As principais variáveis foram a condição de interface de ligação entre viga e reforço (lisa ou rugosa), a taxa de armadura de flexão na viga e no reforço, e amplitude do carregamento cíclico. Com base nos resultados obtidos nos ensaios e em estudos anteriores de vigas semelhantes testadas apenas com carga estática, é feita uma discussão do comportamento dessas vigas reforçadas e apresentada uma proposta para dimensionamento da ligação viga-reforço, para os casos de carregamento predominantemente estático e cíclico.

Palavras-chave: reforço à flexão, encamisamento parcial, fadiga, vigas, concreto armado.

Abstract

Although the use of high strength concrete blocks for the construction of tall buildings is becoming common in Brazil, their mechanical properties and behavior are not fully understood. The literature shows a gap in experimental studies with the use of high strength concrete blocks, i.e., those with compressive strength greater than 16 MPa. The work presented herein was conducted in order to study the behavior of high strength structural masonry. Therefore, the compressive strength and modulus of elasticity of concrete block walls tested under axial load were assessed. The specimens included grouted and ungrouted walls and walls with a mid-height bond beam; ungrouted walls were constructed with faceshell and full mortar bedding. The walls were built and tested in the laboratory of CESP and in the Structures Laboratory of the UNESP Civil Engineering Department in Ilha Solteira (NEPAE). Concrete blocks with nominal compressive strength of 16 (B1), 24 (B2) and 30 (B3) MPa were used. Ungrouted masonry walls had a height of 220 cm and a width of 120 cm while grouted masonry walls had a height of 220 cm and a width of 80 cm. Traditional Portland cement, sand and lime mortar was used. The testing program included 36 blocks, 18 prisms, 9 ungrouted walls (6 with face-shell mortar bedding and 3 with full mortar bedding), 9 grouted masonry walls, and 12 ungrouted walls with a bond beam at mid-height. The experimental results were used to determine the compressive strength ratio between masonry units, prisms and masonry walls. The analyses included assessing the cracking pattern, the mode of failure and the stress-strain curve of the masonry walls. Tests results indicate that the prism-to-unit strength ratio varies according to the block strength; that face-shell mortar bedding is suitable for high strength concrete masonry; and that 20% resistance decrease for face-shell mortar bedding when compared with full mortar bedding is a conservative consideration. The results also show that using a bond beam at the mid-height of the wall does not lead to a compressive strength decreased but it changes the failure mode and the shape of the stress-strain curve. In addition, the results show that estimating E = 800 fp is conservative for ungrouted masonry walls but reasonably accurate for grouted masonry walls and that there is no reason to limit the value of E to a maximum value of 16 GPa. Furthermore, the results show that, for design purposes, a wall-to-prism strength ratio value of 0.7 may be used for high strength concrete masonry.

Keywords: structural masonry, concrete block, high strenght, compressive strenght, high-rise buildings.

Ainda que o uso de blocos de concreto de alta resistência para a construção de edifícios altos esteja se tornando comum no brasil, as características e alguns aspectos do comportamento não são totalmente conhecidos. A literatura mostra uma lacuna em estudos experimentais com a utilização de blocos de concreto de alta resistências, acima de 16 MPa. O trabalho aqui apresentado foi realizado com o objetivo de estudar o comportamento da alvenaria estrutural de alta resistência. Para tanto foram estudadas a resistência a compressão e o modulo de elasticidade em paredes de blocos de concreto ensaiadas sob carregamento axial, divididas em paredes ocas, paredes grauteadas, paredes com cinta grauteada a meia altura e paredes com assentamento parcial e total. As paredes foram construídas e ensaiados no laboratório da CESP e no laboratório de Estruturas do Dep. De Engenharia Civil da UNPESP de Ilha Solteira (NEPAE). Foram utilizados blocos de concreto com valores nominais de resistência à compressão de 16 (B1), 24 (B2) e 30 (B3) MPa. As paredes ocas foram construídas com altura de 220 cm e largura de 120 cm, enquanto as paredes grauteadas foram construídas com altura de 220 cm e largura de 80 cm, utilizando argamassa tradicional de cimento, areia e cal. Foram ensaiados 36 blocos, 18 prismas, 9 paredes ocas (6 com argamassa apenas na lateral dos blocos e 3 com argamassa sobre toda a face desses), 12 paredes grauteadas, e 12 paredes ocas onde foi introduzida uma canaleta grauteada a meia altura. A análise dos resultados experimentais possibilitou verificar a relação entre a resistência a compressão das unidades de alvenaria, dos prismas e das paredes de alvenaria. Foi também analisada a fissuração, modo de ruptura e curva tensão – deformação das alvenarias ensaiadas. Através dos resultados dos ensaios verificou-se que o valor da relação de resistência prisma/bloco varia conforme a resistência do bloco; que o procedimento executivo com argamassa apenas na lateral é adequado para blocos de concreto de alta resistência, sendo conservadora a consideração de diminuição de resistência de 20% quando comparada com casos com argamassa disposta sobre toda a face dos blocos; que o uso de cinta grauteada à meia altura das paredes não levou a diminuição da resistência a compressão, mas alterou a forma de ruptura e a forma da curva tensão-deformação; que os módulos de elasticidade medidos nas paredes ensaidas foram sempre maiores que 800 fp para paredes ocas e entre 688 e 848 fp para paredes grauteadas, não sendo verificado a necessidade de limitar E ao valor máximo de 16 GPa. Por último, foi verificado que o valor da relação de resistência parede/prisma igual a 0,7 pode ser adotado para blocos de concreto de alta resistência.

Palavras-chave: alvenaria estrutural, bloco de concreto, alta resistência, resistência a compressão, edifícios altos.

Abstract

The addition of ash, initially classified as waste in cement matrices, is essential to achieve the requirements of National Policy of Solid Waste. However, technologies that enable such applications should be sought, especially when the material has adequate pozzolanic activity. The aim of this study was to verify the pozzolanic activity of fly ash from coal burning, from the aluminum manufacturing process, such as mineral admixture in mortars and conventional concrete. For that, physicochemical characterization of the ash sample and the mechanical behavior of mix dosage of mortar and commercially used concrete tests were carried out. Results showed the ash in evaluation has pozzolanicity as relevant standards employed and when inserted in the studied cementitious matrices, showed the expected performance for this type of addition (higher mechanical strength at older ages).

Keywords: fly ash, concrete, mortar, waste, aluminum.

A adição de cinzas em matrizes cimentícias é essencial para se alcançar os requisitos da Política Nacional dos Resíduos Sólidos. Entretanto, deve-se buscar tecnologias que viabilizem tais aplicações, principalmente quando o material apresenta adequada atividade pozolânica. O objetivo deste trabalho foi verificar a atividade pozolânica da cinza volante proveniente da queima de carvão mineral, proveniente do processo de fabricação de alumínio, como adição mineral em argamassas e concretos convencionais. Para isso foram realizados ensaios de caracterização físico-química da amostra de cinza e do comportamento mecânico de traços de argamassas e concretos comercialmente empregados. Os resultados demonstraram que a cinza em questão possui atividade pozolânica conforme normas ABNT empregadas e quando inserida nas matrizes cimentícias estudadas, apresentaram o desempenho esperado para este tipo de adição (maior resistência mecânica em idades mais avançadas).

Palavras-chave: cinza volante, concreto, argamassa, resíduo, alumínio.

Abstract

The vehicles that travel on Brazilian highways have changed a lot in the last decades, with an increase in the traffic load and in the amount of trucks. This fact is not exclusive to our country, so much that in order to assess the structural safety of bridges, there was a great development in bridge weigh-in-motion systems (B-WIM) the last decade, especially in developed countries. Moses, in 1979, was the first one to introduce the BWIM concept. This work presents the results of a B-WIM system applied on a bridge over the Lambari river, located at BR 153 in Uruaçu (Goiás). The weigh-in-motion technique used is based on Moses' Algorithm and uses influence lines obtained direct from traffic. Traffic characterization of that particular highway, as well as the effects introduced in the bridge structure and the experimental dynamic amplification factor are also discussed. At the end it is concluded that the system used is capable of detecting, with good precision, the axle spacing and the gross vehicle weight shows errors inferior to 3% when compared with the gross weight acquired with static scale.

Keywords: B-WIM, monitoring, traffic characteristics, bridges, safety.

Os veículos que trafegam nas rodovias brasileiras mudaram muito nas últimas décadas, ocorrendo um aumento na capacidade de carga e na quantidade de caminhões. Esse fato não é exclusivo do nosso país, tanto que na última década houve um grande desenvolvimento dos sistemas de pesagem em movimento em pontes (bridge weigh-in-motion, B-WIM), especialmente nos países desenvolvidos, para avaliação da segurança estrutural de pontes. Moses em 1979 foi o primeiro a introduzir o conceito de B-WIM e o algoritmo por ele desenvolvido continua sendo o mais popular nos sistemas comerciais. No presente estudo são mostrados os resultados da utilização de um sistema B-WIM no monitoramento de uma ponte sobre o rio Lambari, na BR 153, no município de Uruaçu (Goiás). A técnica de pesagem em movimento empregada é baseada no algoritmo de Moses e utiliza linhas de influência obtidas diretamente do tráfego. A caracterização do tráfego atuante nessa rodovia, bem como os esforços introduzidos na estrutura da ponte e um coeficiente de impacto obtido de forma experimental são também discutidos. Ao final conclui-se que o sistema empregado é capaz de detectar com boa precisão o espaçamento entre os eixos e o peso bruto total dos veículos apresenta erros inferiores a 3% quando comparados com os pesos obtidos em balança estática.

Palavras-chave: B-WIM, monitoramento, característica do tráfego, pontes, segurança.

Abstract

During the construction of bridges, cantilever roofs and eaves, assembling formworks and scaffold that will support the slabs is a point of difficulty in the construction phase. Therefore, it is relevant the study of the lattice joists which serve as self-supporting formwork, supporting its weight, the weight of the fresh concrete, the weight of workers and the weight of concreting equipment. The analysis of the bearing capacity of lattice joists subject to negative bending with base concrete opening enables checking the maximum span that each lattice truss model bears, either cantilevered or between continuous spans with reduced or no scaffold. The concrete opening enables the monolithism between the slab and its support. This paper presents the results of tests on lattice joist with concrete opening. By the results analysis, formulations for designing the spacing between prop lines were found. The results are promising and indicate great possibilities of using lattice joists with concrete opening over the supports (beams), in order to optimize the slab shuttering.

Keywords: self-supporting, shuttering, negative bending, lattice joist, mini lattice panel, buckling.

Em construção de pontes, marquises e beirais, uma das dificuldades encontradas é a montagem de formas e escoramento que darão apoio à laje na fase construtiva. Portanto, apresentam-se relevantes os estudos de vigotas treliçadas que servem como formas autoportantes, suportando, além de seu peso, o peso do concreto fresco, de operários e equipamentos de concretagem. A análise da capacidade portante das vigotas treliçadas sujeitas à flexão negativa com abertura no concreto da base, possibilita a verificação do vão máximo que cada modelo de armadura treliçada suporta em balanço ou entre vãos contínuos com reduzido ou nenhum escoramento. A abertura de concretagem possibilita o monolitismo entre a laje e o seu apoio. Neste artigo são apresentados os resultados de ensaios em vigotas treliçadas com abertura de concretagem na base. Com a análise dos resultados realizada foram encontradas as formulações que permitem o dimensionamento do espaçamento entre linhas de escora. Adianta-se que os resultados encontrados são promissores e indicam grandes possibilidades da utilização de vigotas treliçadas com abertura de concretagem sobre os apoios (vigas), com o objetivo de otimizar o cimbramento da laje.

Palavras-chave: autoportância, cimbramento, momento negativo, vigota treliçada, minipainel treliçado, flambagem