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ISSN 1983-4195

VOL.11 - Num.4 - Ago/2018
Vol.11 num4
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PAPERS - ARTIGOS
Study of brazilian structural concrete block conformity
Um estudo da conformidade de blocos estruturais vazados de concreto simples fabricados no Brasil
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Wagner Carvalho Santiago, André Teófilo Beck
  Abstract

This paper presents a study of the conformity of structural concrete blocks manufactured and used in masonry construction in Brazil. It is based on compressive strength tests, on dimensional analysis and absorption tests of over six thousand samples from three classes (A, B and C) and two modular sizes (M-15 and M-20). National results show that blocks tend to have an estimated compressive strength higher than specified, except blocks from class A. Regional results show that blocks manufactured in the northeast (NE) are consistently non-conforming, for all block classes. The study also shows that dimensional variations and absorption tests results are within code tolerances.

Keywords: structural concrete blocks, structural masonry, structural safety.

  Resumo

Este artigo apresenta um estudo da conformidade de blocos estruturais vazados de concreto simples fabricados e empregados na execução de estruturas de alvenaria no Brasil. O estudo está baseado em resultados de ensaios de resistência à compressão, de análises dimensionais e de ensaios de absorção realizados em mais de seis mil amostras pertencentes a três classes (A, B e C) e duas famílias de modulação (M-15 e M-20). Resultados nacionais mostram que os blocos tendem a apresentar resistência característica estimada superior à resistência característica especificada, exceto aqueles pertencentes à classe A. Resultados regionais revelam que blocos fabricados na região nordeste estão sistematicamente não-conformes, em todas as classes de resistência investigadas. O estudo ainda revela que a variação nas dimensões dos blocos é desprezível, que os desvios encontrados atendem com folga às tolerâncias de referência e que valores de absorção média estão dentro do permitido.

Palavras-chave: blocos estruturais de concreto, alvenaria estrutural, segurança das estruturas.

 
Verification of the flexion and shear behavior in masonry panels accordance to ABNT NBR 15961-1 (2011), EN 1996-1-1 (2005) and ACI TMS 530 (2013)
Verificação do comportamento à flexão e cisalhamento em painéis de alvenaria conforme a ABNT NBR 15961-1 (2011), EN 1996-1-1 (2005) e ACI TMS 530 (2013)
  Full Paper:    
  Rodrigo Carvalho da Mata, Mauro Lukas Cardoso da Silva, Caio Silva Ramos
  Abstract

This paper presents a numerical analysis of the mechanical behavior of structural masonry panels submitted to horizontal and vertical stresses. To evaluate the design process of these structures, the results obtained by the computer simulations were compared with the results determined by the design criteria of ABNT NBR 15961-1 (2011), ACI TMS 530 (2013) and EN 1996-1-1 (2005). The finite element software DIANA v.9.3 was used to simulate two-dimensional models with the simplified micro modelling procedure. The results obtained by the normative standards were more conservative than the results of the numerical model, as expected. With the increase of the pre-compression level, the computer simulation has demonstrated the increasing trend of the values of resistant forces, besides the change of the way of rupture of the panels. Among the three standards evaluated, the American Standard was the most conservative.

Keywords: structural masonry, numerical analysis, FEM, standards criteria.

  Resumo

O presente trabalho apresenta uma análise numérica do comportamento mecânico de painéis de alvenaria estrutural submetidos a esforços horizontais e verticais. Para avaliar o processo de dimensionamento destas estruturas, foram confrontados os resultados obtidos pelas simulações computacionais com os resultados determinados pelos critérios de dimensionamento da ABNT NBR 15961-1 (2011), do ACI TMS 530 (2013) e do EN 1996-1-1 (2005). Foi utilizado o software de elementos finitos DIANA v.9.3 para simular os modelos bidimensionais com o procedimento de micromodelagem simplificada. Os resultados obtidos pelos padrões normativos foram mais conservadores que os resultados do modelo numérico, conforme o esperado. Com o aumento do nível de pré-compressão, a simulação demonstrou a tendência de aumento dos valores dos esforços resistentes, além da mudança do modo de ruptura dos painéis. Dentre as três normas avaliadas, a norma americana foi a mais conservadora.

Palavras-chave: alvenaria estrutural, análise numérica, MEF, critérios normativos.

 
Conception of cable-stayed curved deck: the effects of unilateral suspension
Concepção de tabuleiros curvos e estaiados: os efeitos da suspensão unilateral
  Full Paper:    
  Gabriela Mariana Chung, Fernando Rebouças Stucchi
 

Abstract

In systems of suspended cable bridges, the cable-stayed bridges have been widely used because of its capacity to overcome large spans and not require large areas of support during their execution, minimizing interference with existing vehicle flow or overcoming large spans in rivers and channels that require space to the passage of vessels. In addition to this structural advantages, they are aesthetically well accepted by society, valuing the urban space and often making it a landmark. This paper aims to describe the influence of unilateral suspension of decks on the behavior of cable-stayed bridges with curved decks through structural models in order to evaluate whether structural gains or losses are relevant to project considerations. Results indicated that stresses variation in the deck depends not only on the position of the cables and their forces (which depends on the stiffness of the deck), but also on the cable itself and the central pylon.

Keywords: cable-stayed bridge, footbridge, curved deck, concrete.

  Resumo

Dos sistemas de pontes suspensas por cabos, as estaiadas têm sido largamente utilizadas devido à sua capacidade de vencer grandes vãos e não demandarem grandes áreas de apoio durante sua execução, minimizando as interferências com o fluxo de veículos já existente ou vencendo grandes vãos em rios e canais que necessitam de espaço para passagem de embarcações. Além dessas vantagens estruturais, são esteticamente bem aceitas pela sociedade, valorizando o espaço urbano e muitas vezes tornando-o ponto de referência. Este trabalho visa descrever a influência da suspensão unilateral do tabuleiro no comportamento de pontes estaiadas curvas através de modelos estruturais aplicados a passarelas, a fim de avaliar se os ganhos ou perdas estruturais são relevantes para as considerações de projeto. Os resultados indicaram que a variação dos esforços no tabuleiro depende, além do posicionamento dos cabos e suas forças (que por sua vez dependem das rigidezes do tabuleiro), dos próprios cabos e do mastro central.

Palavras-chave: ponte estaiada, passarela, tabuleiro curvo, concreto.

 
Customization of a software of finite elements to analysis of concrete structures: long-term effects
Customização de um programa de elementos finitos para análise de estruturas de concreto: efeitos de longa duração
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Felipe Quevedo, Rebeca Schmitz, Inácio Morsch, Américo Campos Filho, Denise Bernaud
 

Abstract

Concrete is a material that presents time-delayed effects associated with creep and shrinkage phenomena. The numerical modeling of the creep is not trivial because it depends on the age of the concrete at the time of loading, which makes necessary to store the history of loads to apply the principle of superposition. However, a problem formulated in finite elements has many points of integration, making this storage impossible. The Theory of Solidification, together with incremental algorithm developed by Bazant e Prasannan ([1], [2]), solves this problem. Therefore, this paper presents the adaptation of this algorithm to a finite element commercial software (ANSYS) considering the creep, according to the CEB-FIP Model Code 1990 [3]. The results demonstrate that the deformations provided by this adaptation are in accordance with the analytical solution given by the CEB-FIP MC90, including cases where the loads are applied at different ages of the concrete.

Keywords: concrete long-term effects, creep and shrinkage on concrete, finite element method.

  Resumo

O concreto é um material que apresenta efeitos diferidos no tempo, que estão associados aos fenômenos de fluência e retração. A modelagem numérica da fluência não é trivial, pois depende da idade do concreto no instante de aplicação do carregamento, o que torna necessário armazenar a história de carga para posterior aplicação do princípio da superposição dos efeitos. Contudo, um problema formulado em elementos finitos possui muitos pontos de integração, tornando esse armazenamento impossível. A Teoria da Solidificação, juntamente com o algoritmo incremental desenvolvido por Bazant e Prasannan ([1], [2]), permitem resolver esse problema. Esse artigo apresenta a adaptação desse algoritmo em um programa de elementos finitos (ANSYS), considerando a fluência conforme formulado pelo Código Modelo CEB-FIP 1990 [3]. Os resultados comprovam que as deformações previstas por esta adaptação estão em conformidade com a solução analítica dada pelo CEB-FIP MC90, incluindo situações em que as cargas são aplicadas ao longo de diferentes idades do concreto.

Palavras-chave: efeitos diferidos do concreto, fluência e retração do concreto, método dos elementos finitos.

 
Lateral-distortional buckling of continuous steel-concrete composite beam
Flambagem Lateral com Distorção de Vigas Mistas de Aço e Concreto Contínuas
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Thais Vervloet Amaral, Janaina Pena Soares Oliveira, Adenilcia Fernanda Grobério Calenzani, Felipe Barbosa Teixeira
 

Abstract

In hogging bending moment regions of continuous composite beams the collapse by lateral-distortional buckling (LDB) can occur. The design against LDB according to ABNT NBR 8800:2008 begins with the determination of the elastic critical moment, which depends, among other factors, of the distribution of the bending moment in the analyzed span, taken into account in the formulation through the modification parameter Cdist. To assess the analytical formulations prescribed by ABNT NBR 8800:2008, numerical FE models that simulate the LDB behavior of continuous steelconcrete composite beams were developed in this paper. The different boundary conditions presented in ABNT NBR 8800:2008 were checked using two different models: a simplified model, with a single simply supported span; and models with multiple internal supports and more than one span. It was observed that the Cdist values prescribed by ABNT NBR 8800:2008 can be unsafe, and therefore new values for Cdist are proposed in this paper.

Keywords: elastic critical moment, lateral-distortional buckling, continuous composite beams

  Resumo

Nas regiões de momento negativo de vigas mistas contínuas pode ocorrer a flambagem lateral com distorção (FLD). A verificação à FLD pela ABNT NBR 8800:2008 tem como procedimento inicial determinar o momento crítico elástico que depende, dentre outros fatores, da distribuição do momento fletor no vão analisado, considerada por meio do parâmetro de modificação Cdist. Para avaliar a formulação analítica prescrita pela norma ABNT NBR 8800:2008, nesse trabalho, modelos numéricos em elementos finitos, que representam o comportamento à FLD de vigas mistas foram desenvolvidos. As diferentes condições de contorno apresentadas na ABNT NBR 8800:2008 foram verificadas, considerando duas modelagens distintas: modelo simplificado com um vão biapoiado e modelos com mais de um vão. Foi notado que os valores de Cdist da ABNT NBR 8800:2008 podem conduzir a resultados contrários à segurança, por isso, propõem-se, neste trabalho, novos valores para Cdist.

Palavras-chave: momento crítico elástico, flambagem lateral com distorção, vigas mistas contínuas.

 
Evaluation of the chloride penetration and service life of self-healing concretes activated by crystalline catalyst
Análise numérica do efeito da interação parcial na avaliação da largura efetiva de vigas mistas
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Amilton Rodrigues da Silva, Luís Eduardo Silveira Dias
 

Abstract

Most of the engineering problems involving structural elements of steel-concrete composite beam type are approximations of the structural problem involving concrete plates connected by connectors to steel beams. Technical standards allow the replacement of the concrete plate element by a beam element by adopting a reduction in the width of the plate element known as effective width. The effective width is obtained, in most technical norms, taking into account only the parameters of beam span length and distance between adjacent beams. Numerical and experimental works found in the literature show that this effective width depends on several other parameters, such as the width and thickness of the concrete slab, and the type of loading. The objective of this work is to verify the influence of the partial interaction in the evaluation of the effective width of composite beams formed by a concrete slab connected to a steel beam with deformable connection, being used in numerical simulation three types of finite elements: a plate element for nonlinear analysis of the concrete slab; a bar element for non-linear analysis of beams with crosssection defined by a polygon; and an interface element which connects the plate and beam elements, simulating the deformation effect of the shear connectors. In the studied examples, it was found that the reduction of the shear connection stiffness at the interface between the concrete slab and the steel beam leads to a decrease in the shear lag effect and, consequently, makes the effective width of the concrete slab closer to the its real width. In another example, curves are constructed to define the effective width of a composite beam with medium stiffness. Considering maximum stresses and maximum displacements, these curves are obtained by forcing the equivalence of the approximate model with the model closest to the real problem.

Keywords: effective width, parcial interaction, stiffened concrete plate.

  Resumo

A maioria dos problemas de engenharia envolvendo elementos estruturais do tipo viga mista de aço e concreto são aproximações do problema estrutural envolvendo placas de concreto ligadas por meio de conectores a vigas de aço. Normas técnicas permitem a substituição do elemento de placa de concreto por um elemento de viga adotando uma redução na largura do elemento de placa, conhecida como largura efetiva. A largura efetiva é obtida, na maioria das normas técnicas, levando em consideração apenas os parâmetros de comprimento do vão da viga e distância entre vigas adjacentes, porém alguns trabalhos numéricos e experimentais encontrados na literatura mostram que essa largura efetiva depende de vários outros fatores como, por exemplo, a largura e espessura da laje de concreto, e o tipo de carregamento. O objetivo desse trabalho é verificar a influência da interação parcial na determinação da largura efetiva de vigas mistas formadas por uma laje de concreto ligada a viga de aço com conexão deformável, sendo usado na simulação numérica três tipos de elementos finitos: um elemento de placa para análise não linear da laje de concreto; um elemento de barra para analise não linear de vigas com seção transversal definida por um polígono qualquer; e um elemento de interface que faz a ligação entre os elementos de placa e viga simulando o efeito de deformação dos conectores de cisalhamento. Nos exemplos analisados verificou-se que a redução da rigidez da conexão na interface entre a laje de concreto e a viga de aço leva a uma diminuição do efeito “shear lag” e, consequentemente, torna a largura efetiva da laje de concreto mais próxima da sua largura real. Em um dos exemplos são construídas curvas para definição da largura efetiva de uma viga mista com rigidez média. Considerando análises de tensões e flechas máximas, essas curvas são obtidas forçando a equivalência do modelo aproximado com o modelo mais próximo do problema real.

Palavras-chave: largura efetiva, interação parcial, placa de concreto enrijecida.

 
Analysis and validation of correlation curves between sclerometry and compression tests for the evaluation of compressive strength of concretes
Análise e validação de curvas de correlação entre a esclerometria e ensaios de compressão para avaliação da resistência à compressão de concretos
  Full Paper:    
  Thaís Mayra Oliveira, Michèle Cristina Resende Farage, Leonardo Goliatt, Thiago Cunha Bittencourt
 

Abstract

The present work consists in obtaining correlation curves between compressive tests and sclerometry tests from an extensive experimental program comprising 630 concrete cylindrical samples cast in laboratory, employing materials and methods available in Brazil. The concretes, with compressive strengths ranging from 20~MPa to 50~MPa, were submitted to sclerometry tests and mechanical compressive tests. The results were used to obtain correlation curves. which were adopted in measurements of structural elements molded in a construction site, indicating that the curves provided by the equipment manufacturer are not suitable for the material in study. This is the first stage of a broader study aiming to contribute to the improvement of the Brazilian code regulating the application of the sclerometry to obtain concrete compressive strength.

Keywords: concrete, sclerometry, compressive strength, correlation curves.

  Resumo

Este trabalho consiste na obtenção de curvas de correlação entre ensaios mecânicos e testes de esclerometria a partir de um programa experimental extenso realizado em 630 corpos de prova de concreto. empregando materiais e métodos disponíveis no Brasil. Os concretos, com resistências a compressão variando de 20 MPa a 50 MPa, foram submetidos a ensaios de esclerometria e a testes mecânicos de compressão, cujos resultados foram empregados na obtenção de curvas de correlação. Tais curvas foram adotadas em medições de elementos estruturais moldados em um canteiro de obras, indicando que as curvas fornecidas pelo fabricante do equipamento não são adequadas para o material em estudo. Trata-se da primeira etapa de um amplo estudo visando contribuir para o aprimoramento das normas brasileiras que estabelecem os procedimentos para a aplicação da esclerometria para medir a resistência a compressão de concreto.

Palavras-chave: concreto, esclerometria, resistência a compressão, curva de correlação.

 
Experimental study of RC beams strengthened for bending by reinforced grout layer and connectorsel Design
Estudo experimental em vigas de CA reforçadas à flexão por encamisamento e conectores
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Júnior Henrique Canaval, Turibio José da Silva, Antonio Carlos dos Santos
 

Abstract

This work is based on an experimental investigation of reinforced concrete beams strengthened to flexure for wrapping applying a type of metallic connector in the bond substrate/groute. The experimental program consisted of 5 beams used for reference (without strengthening), 5 beams reinforced with surface brushed texture substrate and 5 beams with metal connectors bonded to the substrate. The beams were submitted to four-point load bending test. Initially with a partial loading, executed the strengthening and were finally tested until the break. The strengthening was made up by the increase by graute, on the sides and bottom of the beam and reinforcing. The applied force, the displacement, deformations in steel and in concrete were measured. The reference beams failure by flexing with the calculated charges. The bending strengthening proved efficient, increasing the bearing capacity in 44% and the failure was by shear in the stretch without strengthening. Beams with connectors the increase was higher.

Keywords: reforço estrutural, estruturas de concreto armado, interface concreto-graute, conectores.

  Resumo

Este trabalho é relativo a uma investigação experimental sobre reforço à flexão de vigas de concreto armado por encamisamento aplicando-se um tipo de conector metálico na ligação substrato/concreto novo. O programa experimental foi constituído de 5 vigas utilizadas para referência (sem reforço), 5 vigas reforçadas com superfície do substrato de textura escovada e 5 vigas com conectores metálicos colados no substrato. A aplicação de força foi em dois pontos, inicialmente com um carregamento parcial, executou-se o reforço e finalmente foram ensaiadas até a ruptura. O reforço foi composto pelo acréscimo parcial, por graute, nas laterais e fundo da viga e armaduras. A força aplicada, os deslocamentos, as deformações no aço e no concreto foram medidas. As vigas de referência romperam por flexão com cargas próximas às calculadas. O reforço à flexão mostrou-se eficiente, elevando a capacidade portante em 44 % e a ruptura foi por cisalhamento no trecho sem reforço. Nas vigas com conectores o aumento foi superior.

Palavras-chave: structural strengthening, reinforced concrete structures, concrete-grout interface, connectors.

 
Pullout performance of steel bars partially bonded in concrete with epoxy resin
Influência da rigidez das ligações viga-pilar na análise estrutural de edificíos em concreto armado
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Gerson Moacyr Sisniegas Alva, Júlia Borges dos Santos, Turíbio José da Silva
 

Abstract

Conventional structural analysis of buildings in reinforced concrete is performed considering beam-column connections as rigid. However, experimental results prove the existence of relative rotations in beam-column connections of reinforced concrete structures, showing the partial transfer of bending moment. In this study the influence of the stiffness of beam-column connections on the global stability and in the column bending moments of buildings in reinforced concrete was investigated. A building was designed with rigid connections and deformable connections to identify the importance of considering the influence of the stiffness of the beam-column connections in the overall stability of monolithic and in the redistribution efforts in reinforced concrete structures. In order to determine the stiffness rotation of deformable connections, two analytical models available in literature were used, and a comparison between the results obtained by each analytical model was also performed. Based on the results, it is concluded that neglecting the influence of the stiffness of the beam-column connections on the analysis of monolithic reinforced concrete structures may result in different solutions compared to the real behavior of the structure. The stiffness values obtained with the analytical models usually differ from the condition of rigid connections, suggesting an adjustment on the standard consideration of rigid connections adopted by the computer programs of structural calculation.

Keywords: reinforced concrete structures, beam-column connection, stiffness rotation, partially rigid conections, monolithic connections.

  Resumo

A análise estrutural convencional de edifícios em concreto armado é realizada considerando as ligações viga-pilar como rígidas. Entretanto, resultados experimentais comprovam a existência de rotações relativas nas ligações viga-pilar de estruturas de concreto armado, evidenciando a transmissão parcial de momento fletor. Neste trabalho foi investigada a influência da rigidez das ligações viga-pilar na estabilidade global de edifícios em concreto armado, e também, nos esforços dos pilares. Com o auxílio do programa comercial TQS, uma edificação foi calculada considerando ligações rígidas e ligações deformáveis, visando identificar a importância da consideração da influência da rigidez das ligações viga-pilar na estabilidade global e na redistribuição de esforços de estruturas monolíticas de concreto armado. Para determinação da restrição à rotação das ligações deformáveis, utilizaram-se dois modelos analíticos disponíveis na literatura, realizando-se, também, uma comparação entre os resultados obtidos pelos modelos. Com base nos resultados, conclui-se que negligenciar a influência da rigidez das ligações viga-pilar na análise de estruturas monolíticas em concreto armado pode gerar soluções muito diferentes do comportamento real da estrutura na prática. Os valores de rigidez obtidos pelos modelos analíticos utilizados diferem de forma não negligenciável da condição de ligações rígidas, sugerindo-se a adequação na consideração padrão de ligações rígidas adotada pelos programas computacionais de cálculo estrutural.

Palavras-chave: estruturas de concreto armado, ligação viga-pilar, rigidez à rotação, engastamento parcial, ligações monolíticas.

 
Experimental analysis of the spalling phenomenon in precast reinforced concrete columns exposed to high temperatures
Análise experimental do fenômeno de desplacamento em pilares de concreto armado pré-fabricados submetidos a elevadas temperaturas
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Augusto Gil, Bruno Fernandes, Fabrício Bolina, Bernardo Fonseca Tutikian
 

Abstract

Among the processes that involve the degradation of concrete structures subject to the high temperatures of a fire there is the spalling phenomenon. Its mechanisms are related to the thermal stress of the materials dilatations and pore pressure the process of vaporization of water during heating. The factors that influences in its occurrence are related to concrete properties, structural member characteristics or the exposure conditions, and their parameters are not clearly known yet. This paper aimed to study the influence of three concrete mixtures, four coating thicknesses and two bars diameters of longitudinal reinforcement in the spalling phenomena exposed to ISO 834 fire curve. The characterization of concrete were performed either of the axial compression strength tests, water absorption by capillary and mercury intrusion porosimetry, besides the fire resistance tests in real-scale specimens. It was concluded that the diameter of the bar does not have influence, while the mixture and the concrete cover thickness does. More spalling was recorded for the columns with thicker concrete cover and concrete compressive strength at 61,9 MPa, and although higher strength concrete have less permeability, this characteristic can be balanced with the higher tensile strength of this type of concrete.

Keywords: fire resistance, precast columns, fire, spalling.

  Resumo

Dentre os processos que envolvem a degradação das estruturas de concreto submetidas às elevadas temperaturas tem-se o fenômeno de desplacamento, amplamente conhecido como spalling. Seus mecanismos estão relacionados às tensões térmicas da dilatação dos materiais e às poropressões do processo de vaporização da água. Dentre os fatores que influenciam em sua ocorrência, destacam-se as propriedades do concreto, características do elemento estrutural e condições de exposição, sendo seus parâmetros ainda não conhecidos claramente. O presente artigo teve como objetivo avaliar a influência que três composições de concreto, quatro espessuras de cobrimento e dois diâmetros de barras da armadura longitudinal exercem no fenômeno de desplacamento em pilares de concreto armado pré-fabricados expostos à curva de aquecimento padrão ISO 834:2014. Para tanto, foram procedidas caracterizações das misturas através de ensaios de resistência à compressão axial, absorção de água por capilaridade e porosimetria por intrusão de mercúrio, além do ensaio de resistência a altas temperaturas em amostras em escala real. Foi possível concluir que o diâmetro da barra não exerce influência sobre o desplacamento, diferentemente da relação água / cimento e da espessura de cobrimento, para os materiais desta pesquisa. Constatou-se maior desplacamento ocorreu nos pilares com maior espessura de cobrimento, com resistência à compressão de 61,9 MPa, sendo que, apesar de concretos de elevada resistência possuírem menor permeabilidade, esta característica pode ser balanceada com maiores valores de resistência à tração.

Palavras-chave: resistência a altas temperaturas, pilares pré-fabricados, incêndio, desplacamento.

 
Numerical comparison between the thermo-structural behavior of steel and partially encased steel and concrete composite columns in fire
Comparação numérica entre o comportamento termoestrutural de pilares de aço e mistos de aço e concreto parcialmente revestidos em situação de incêndio
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Yagho de Souza Simões, Fabio Martin Rocha, Jorge Munaiar Neto
 

Abstract

The bare steel structural members have a low fire resistance. However, in steel and concrete composite members, the concrete encasement, besides the contribution to the stiffness of the whole system, reduces the amount of heat that reaches the steel profile, increasing the its fire resistance. The aim of this paper is to conduct a numerical study on the behavior of steel and steel and concrete composite columns in fire, in order to compare their performance based on the variation of parameters such as the stiffness of the surrounding structure, geometric imperfection and load ratio. It has been found that, in general, the intensity of the geometric imperfection and stiffness of the surrounding structure does not affect the fire resistance of steel and composite columns. However, the stiffness of the surrounding structure raised the maximum value of the restraining forces generate throughout the heating. Regarding the load ratio, when increased, the fire resistance and critical temperature decreased.

Keywords: steel and concrete composite columns, steel columns, numerical study, fire, fire resistence.

  Resumo

Os elementos construtivos de aço sem proteção possuem baixa resistência ao fogo. Apesar disso, nos elementos mistos de aço e concreto, o revestimento de concreto, além da contribuição de rigidez para o sistema, reduz a quantidade de calor que chega ao elemento de aço aumentando assim a sua resistência ao fogo. Diante disso, o artigo tem como objetivo realizar um estudo numérico acerca do comportamento de pilares isolados de aço e mistos de aço e concreto em elevadas temperaturas, visando comparar o desempenho dos mesmos a partir da variação de parâmetros como rigidez da estrutura circundante, imperfeição geométrica inicial e fator de carga. Foi constatado que, em geral, a intensidade da imperfeição geométrica e da rigidez da estrutura circundante não afeta a resistência ao fogo de pilares de aço. Entretanto, a rigidez da estrutura circundante elevou o valor máximo das forças de restrição geradas. Em relação ao nível de carga, quando aumentado, diminuiu o tempo e a temperatura críticos.

Palavras-chave: pilares mistos de aço e concreto, pilares de aço, estudo numérico, incêndio, resistência ao fogo

 
Influence of crusher type in the shape of fine crushed aggregate grains
Influência do tipo de britador na forma dos grãos de agregados miúdos de britagem
  Full Paper: Trabalho Completo:
  Guilherme Cardoso Hickel, Giovane Carlos Boaventura, Rafael Andrade de Souza, Luciana Maltez L. Calçada, Juliana Machado Casali, Andrea Murilo Betiolli, Alexandre Lima de Oliveira
 

Abstract

Quarries have invested in equipment to increase production and improve the quality of their products, such as vertical shaft impact crushers (VSI). This type of crusher works with autogenous comminution of the material to improve the shape of the coarse aggregates. However, there are few studies about the influence of crushers in the shape of fine aggregate grains. In this context, gneiss and granite fine crushed aggregates, produced in cone crushers and VSI were studied. Parameters such as coefficient of volumetric shape, aspect ratio, and circularity were used to compare these aggregates with the river sand. The results showed that there is a difference between the shape of the sand river and the fine crushed aggregates. Among the crushed aggregates, those from the VSI showed improvements in grain shape, compared to aggregates from cone crushers. However, this improvement decreases with the reduction of grain size. Mortars produced with the studied aggregates were also evaluated. It was verified their influence on the consistency, the air content and compressive strength at 28 days. For the study in the mortar, the crushed aggregates were separated in fractions by sieving and composed to obtain the same granulometric distribution for all the aggregates. The mortars made with the crushing aggregates from the VSI showed higher fluidity, lower air content and higher compressive strength when compared to the crushed aggregates produced in the cone crusher.

Keywords: crushed aggregates, grain shape, crushers.

  Resumo

As pedreiras têm investido na aquisição de equipamentos para aumentar a produção e melhorar a qualidade dos seus produtos, como os britadores de eixo vertical – VSI (Vertical Shaft Impact). Esse tipo de britador realiza a cominuição autógena do material melhorando o formato dos grãos dos agregados graúdos. Contudo, existem poucos estudos sobre a influência dos britadores na forma dos grãos para os agregados miúdos. Nesse contexto, foram estudados agregados miúdos de britagem de gnaisse e de granito, produzidos em britadores cônicos e VSI. Foram avaliados parâmetros de forma como coeficiente de forma volumétrico, relação de aspecto e arredondamento em comparação com as mesmas propriedades obtidas para uma areia de rio. Os resultados mostraram que existe diferença entre a forma dos grãos da areia de rio e a dos agregados de britagem. Entre os agregados de britagem, os provenientes do VSI apresentaram melhorias na forma dos grãos, frente aos agregados provenientes dos britadores cônicos. Entretanto, essa melhora diminui com a redução do tamanho dos grãos. Avaliou-se, também, argamassas produzidas com os agregados estudados, verificando sua influência sobre a consistência, o teor de ar incorporado e a resistência à compressão aos 28 dias. Para o estudo em argamassa os agregados miúdos de britagem foram separados em frações por peneiramento para posterior composição da mesma curva granulométrica para todos os agregados. As argamassas confeccionadas com os agregados de britagem provenientes do VSI apresentaram uma maior fluidez, menor teor de ar incorporado e maior resistência à compressão, se comparado com os agregados de britagem produzidos no britador cônico.

Palavras-chave: agregado de britagem, forma dos grãos, britadores.