Insulated pre-cast concrete wall panels, also called sandwich panels, consist in two external concrete layers, in which an internal layer of thermal insulation material is inserted between, aiming better acoustic and thermal performance. One of the main concerns regarding the performance of these panels refers to the elimination of thermal bridges caused by metallic connectors, which jeopardize the panels’ thermal efficiency. One of the proposals to solve this problem consists in the use of PERFOFRP connectors, which are plane plates with perforated holes through its thickness, which are embedded into the concrete plates, creating anchorage pins that enhance the shear strength and the layers’ debonding resistance. This research had the objective of evaluating the production quality of this type of connector, produced with a low-cost and easy-to-use vacuum assisted resin infusion system; considering the effects of: (a) resin plate homogeneity, by taking samples from various locations on the plate; (b) fabrication repeatability; and (c) raw production materials’ origin; on the results of: (I) ultimate tensile stress, (II) modulus of elasticity, and (III) volume fraction of fibre. Also, 18 specimens in the form of representative models of the shear connector in insulated pre-cast concrete wall panels, with six different hole configurations achieved by varying the holes’ diameter and spacing, were subjected to push-out tests, to assess the holes’ diameter and spacing effects on the mechanical performance of the connection in terms of ultimate load capacity and stiffness. The results indicated a production quality with a satisfactory level of characteristics variation, considering: the variability in different parts of a single composite plate, the variability between composite plates from different infusion process, and the variability between different production batches. Furthermore, the push-out tests demonstrated that the perforated connectors presented, when compared to non-perforated connectors: a gain in shear strength from 8% to 25%, lower relative displacements, and higher levels of stiffness. It was also observed that connectors with 25.40 mm diameter holes presented better performance than connectors with 31.75 mm diameter holes; and that the reducing the hole spacing from 2.00 to 1.75, for the 25.40 mm diameter specimens, caused a decrease in the load capacity of the connector. Thus, it was verified that variations on the hole’s diameter and spacing influenced the load carrying capacity of the connection.

Keywords: composite structures; sandwich panels; shear connectors; PERFOFRP connectors; fibre reinforced polymers

Paredes de concreto pré-moldado com isolamento incorporado, também chamadas de painéis sanduíche, consistem em duas camadas externas de concreto, entre as quais uma camada interna de material isolante é inserida, visando melhorar os desempenhos acústico e térmico. Uma das principais preocupações em relação ao desempenho desses painéis refere-se à eliminação de pontes térmicas causadas por conectores metálicos, que comprometem a eficiência térmica dos painéis. Uma das propostas para resolver esse problema consiste no uso de conectores PERFOFRP, que consistem em placas planas perfuradas, embebidas em ambas as camadas externas de concreto, que criam pinos de ancoragem que aumentam a resistência ao cisalhamento dos painéis e à separação das camadas de concreto. Esta pesquisa objetivou avaliar a qualidade de produção desse tipo de conector, produzido com um sistema de infusão por resina à vácuo de baixo custo e de fácil uso; considerando os efeitos da: (a) homogeneidade da placa de PRFV; (b) repetibilidade de fabricação; e (c) origem das matérias-primas; sobre os resultados de: (I) tensão última à tração, (II) módulo de elasticidade, e (III) fração volumétrica de fibras. Além disso, 18 espécimes na forma de modelos representativos do conector de cisalhamento em painéis sanduíche, com seis configurações diferentes de perfuração obtidas por meio da variação do diâmetro e do espaçamento entre os furos, foram submetidos à ensaios push-out, para avaliar o efeito que essas variações produzem no desempenho mecânico da conexão em termos de capacidade de carga final e de rigidez. Os resultados indicaram uma qualidade de produção com um nível satisfatório de variação das características, considerando: a variabilidade em diferentes pontos de uma única placa, a variabilidade entre placas compostas por diferentes processos de infusão e a variabilidade entre diferentes lotes de produção. Além disso, os testes push-out demonstraram que os conectores perfurados apresentaram, quando comparados com conectores não perfurados: um ganho na resistência ao cisalhamento variando entre 8% e 25%, deslocamentos relativos mais baixos e níveis mais elevados de rigidez. Observou-se também que os conectores com furos de 25.40 mm de diâmetro apresentaram melhor desempenho do que os conectores com furos de 31.75 mm de diâmetro; e que a redução do espaçamento entre furos de 2.00 para 1.75, para as amostras de 25.40 mm de diâmetro, causou uma diminuição na capacidade de carga do conector. Assim, verificou-se que as variações no diâmetro e no espaçamento do furo influenciaram a capacidade de carga da conexão.

Palavras-chave: estruturas compósitas; painéis sanduíche; conectores de cisalhamento; conectores PERFOFRP; polímeros reforçados com fibras

Although Brazilian seismic activity is defined as low to moderate, it is known that intraplate earthquakes can also be associated to high intensities. In Brazil, the state of Rio Grande do Norte (RN) is one of the most seismically active areas, but there is no specific study to evaluate the seismic hazard in this region. This paper presents analyses towards improving the seismic hazard map, the peak ground acceleration value and the response spectrum of RN. The methodology is based on Probabilistic Seismic Hazard Analysis, comparing the results to the design criteria defined in the Brazilian code NBR 15421:2006 (Design of seismic resistant structures – Procedure). The analyses show that, in general, the code sets conservative values for the peak ground acceleration and for the design response spectrum; however, related to this last one, the shape is quite different.

Keywords: seismic design; seismic hazard; response spectra; PSHA

Embora a atividade sísmica no Brasil seja definida como baixa a moderada, sabe-se que os terremotos intraplaca também podem produzir grandes intensidades. No Brasil, o estado do Rio Grande do Norte (RN) é uma das áreas sísmicas mais ativas, em relação ao qual inexiste qualquer estudo de avaliação do perigo sísmico. Este artigo apresenta análises em busca da melhoria do mapa de perigo sísmico, do valor da aceleração de pico, e do espectro de resposta do RN. A metodologia é baseada na Análise Probabilística de Perigo Sísmico, comparando os resultados com os critérios de projeto estabelecidos na norma Brasileira NBR 15421:2006 (Projeto de estruturas resistentes a sismo – Procedimento). As análises comprovam, em geral, que a norma define valores conservadores para a aceleração de pico e para o espectro de resposta de projeto, em relação ao qual o formato é muito diferente.

Palavras-chave: projeto sísmico; perigo sísmico; espectro de resposta; PSHA

Abstract

Self-leveling mortars (SLM) have a high filler content in their composition to achieve fluidity, without component separation. These mortars are mainly used in floor systems and have a large area exposed to the external environment, which facilitates water loss and increases the risk of cracking due to drying shrinkage. This study, in order to verify the influence of filler on the production of SLMs, used for comparative effect, quartz filler (QF) and crushed basalt filler (BF), in addition to limestone filler (LF), in contents of 5%, 10% and 20% of the mass of total solid. For that purpose, the tests of spreading in the fresh state and flexural strength, compressive strength, dynamic modulus of elasticity, drying shrinkage and desorption isotherm in the hardened state were carried out. SLMs microstructure was evaluated through isothermal calorimetry. The results show that the use of LF provides higher compressive strengths (up to 18% and 14% higher than QF and BF, respectively, in the first ages, and up to 13% and 22% higher than QF and BF, respectively, at 28 days), probably due to the better physical effect of this filler. In formulations with 20% of filler, LF and QF SLMs showed lower shrinkage when compared to BF SLMs (shrinkage 44% higher than LF mixture and 64% higher than QF mixture). It is concluded that the ideal content of filler to be used in SLMs must be between 10% and 20% of the mass of total solid and varies according to the filler.

Keywords: self-leveling mortar; filler; mechanical behavior; hygroscopic; drying shrinkage

As argamassas autonivelantes apresentam elevado teor de fílers em sua composição para o alcance da fluidez, sem separação dos componentes. Essas argamassas são utilizadas principalmente em sistemas de pisos e apresentam uma grande área exposta ao ambiente externo, o que facilita a perda de água e aumenta o risco de fissuração devido a retração por secagem. O presente estudo, com o intuito de verificar a influência do fíler no comportamento mecânico e na retração por secagem de argamassas autonivelantes, utilizou para efeito comparativo, os fílers quartzoso (QF) e de britagem basáltico (BF), além do fíler calcário (LF), em teores que correspondem a 5%, 10% e 20% em massa. Para tanto, foram realizados os ensaios de espalhamento no estado fresco e resistência à tração na flexão, resistência à compressão, módulo de elasticidade dinâmico, retração por secagem e isoterma de dessorção no estado endurecido. A microestrutura das argamassas foi avaliada por meio de calorimetria isotérmica. Os resultados obtidos mostram que a utilização do LF proporciona resistências à compressão superiores (até 18% e 14% maior que QF e BF, respectivamente, nas primeiras idades, e até 13% e 22% maior que QF e BF, respectivamente, aos 28 dias), provavelmente devido ao melhor efeito físico desse fíler. Em formulações com 20% de fino, argamassas de LF e QF apresentaram menor retração, se comparadas com argamassas de BF (retração 44% maior que a formulação com LF e 64% maior que a com QF). Conclui-se que o teor ideal de fíler a ser empregado nessas argamassas deve estar entre 10% e 20% da massa de sólidos e varia conforme o fíler.

Palavras-chave: argamassa autonivelante; fíler; comportamento mecânico; higroscopia; retração por secagem

Abstract

This is a study about the size effect on the methodology with concrete cylinder specimens for analysis of the debonding phenomenon at the interface between concrete and carbon fiber reinforced polymer (FRP). The influence of the concrete specimen size variation is analyzed by maintaining the same geometry in adhered FRP. Direct tensile experiments were performed with three dimensions of cylindrical concrete specimens (diameter × height) for analysis of size effect: 50 mm × 100 mm, 100 mm × 200 mm, and 150 mm × 300 mm. Ten different geometries of the composite material were tested. Two failure modes were observed in the experiments: debonding between the two materials and tensile failure in concrete specimens. In experiments with interface failure, the size of concrete specimens has no significant influence on maximum force, shear stress to peak, and stiffness in debonding between concrete and FRP. However, the use of smaller specimens for analysis of interface collapse is limited because the concrete reaches its normal stress capacity with a lower tensile force, and therefore, the failure often occurs in the concrete.

Keywords: size effect; debonding; FRP; direct tensile experiments

Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito de escala na metodologia para análise do fenômeno do colapso de interface entre concreto e polímero reforçado com fibra (PRF) de carbono por meio de corpos de prova cilíndricos. Buscou-se analisar a influência da variação da dimensão do corpo de prova ao manter a mesma geometria de PRF aderida. Para a análise do efeito de escala, foram realizados experimentos de tração direta com três dimensões de corpos de prova cilíndricos (diâmetro × altura): 50 mm × 100 mm, 100 mm × 200 mm, e 150 mm × 300 mm. Dez geometrias diferentes do material compósito foram testadas. Dois modos de falha foram observados nos experimentos: deslizamento entre os dois materiais e falha por tração no concreto. Nos experimentos com falha na interface, não se notou uma influência da dimensão do corpo de prova na força máxima, tensão de cisalhamento até o pico, e rigidez no descolamento entre concreto e PRF. No entanto, o uso de corpos de prova menores é limitado, pois muitas vezes é atingida a tensão normal limite que o concreto resiste, causando sua ruptura.

Palavra-chave: efeito de escala; descolamento; PRF; ensaios de tração direta

Abstract

Reinforced concrete shell elements are relevant in several civil and industrial structures. It is important to know the methods for designing and verifying such elements. In this context, the present paper aims at describing the iterative three-layer method proposed by Colombo et al. This method is based on the Model Code/1990, and it can be applied in the design of shell elements. An additional method for verifying reinforced concrete shell elements is also proposed and discussed. This one is based on the multilayer method proposed by Kollegger et al. Formulations as well as numerical examples are presented for both methods. The design proposed by Colombo et al. is verified by using the methodology based on the multilayer method. Although both methods lead to the equilibrium between applied and resistance loads using approximately the same amount of reinforcement, especially for small neutral axes in relation to the element thickness, one may conclude that the three-layer design method has limitations due to not considering strain compatibility along the thickness of the element and due to the impossibility to calculate the compression reinforcement. Although the multilayer method overcomes such limitations, it is a verification method, and more studies about its use in the design of reinforced concrete shell elements are necessary.

Keywords: reinforcement; reinforced concrete; design; shell elements; verification

Os elementos de casca de concreto armado podem ser aplicados em diversas estruturas civis e industriais, sendo importante conhecer os métodos de dimensionamento e verificação desses elementos. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo descrever o método iterativo das três chapas proposto por Colombo et al., o qual se baseia nas ideias do Model Code/1990 e é aplicado no dimensionamento dos elementos de casca. Um método adicional para verificação de elementos de casca de concreto armado também é proposto e discutido. Esse último se baseia no método das multicamadas de Kollegger et al. Tanto as formulações quanto exemplos numéricos de aplicação são apresentados para ambos os métodos. O dimensionamento proposto por Colombo et al. é verificado utilizando a metodologia baseada no método das multicamadas. Embora ambos os métodos levem ao equilíbrio entre esforços solicitantes e resistentes com aproximadamente a mesma quantidade de armadura, sobretudo para linhas neutras pequenas em relação à espessura do elemento, pode-se concluir que o método das três chapas possui limitações devido a não consideração da compatibilidade de deformações ao longo da espessura do elemento e à impossibilidade de dimensionar armaduras de compressão. O método das multicamadas supera tais limitações, mas é, a princípio, um método de verificação, havendo necessidade de mais estudos sobre a sua utilização no dimensionamento de elementos de casca de concreto armado.

Palavras-chave: armadura; concreto armado; dimensionamento; elementos de casca; verificação

Abstract

There is a recurring need to construct in places where environmental aggressiveness is very high, such as tidal-splash sites, chemical industries, etc. In these places, steel bars, commonly used for concrete reinforcement, can suffer deterioration, losing cross-sectional area and consequently the resistant capacity. In this regard, Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) bars can replace steel because of its high strength to harsh environments, low weight and high tensile strength. Thus, this work aimed to compare reinforced concrete beams with steel bars and GFRP bending bars using the procedures indicated in ABNT:NBR 6118 and ACI 440.1R-15, respectively. Experimental three-point flexural tests were performed on six concrete beams, three reinforced with steel bars and three reinforced with GFRP bars. The beams were designed for centered point loads of 23.5 kN, 37.5 kN and 57 kN, and for each load one beam was reinforced in steel and one in GFRP. As main conclusions, it can be said that the beams reinforced with GFRP bars presented greater transverse displacements due to the low modulus of elasticity of this material. In addition, the beams presented rupture loads close to each design load, showing agreement in the recommendations of the two normative documents. Comparing the maximum loads of steel and GFRP beams, ratios of +9.3%, -3.2% and -3% were obtained for beams designed for 23.5 kN, 37.5 kN and 57 kN, respectively. Also, that variations in design loads cause greater variation in the longitudinal reinforcement rate of GFRP bar-beams compared to steel-bar beams.

Keywords: GFRP bars; reinforced concrete beams; bending moment design; bending moment test

É recorrente a necessidade da realização de construções em locais onde a agressividade ambiental é muito elevada, como locais propensos a respingos de maré, indústrias químicas, etc. Nesses locais, as barras de aço, comumente utilizadas para a armação do concreto, podem sofrer deterioração, perdendo área da seção transversal e consequentemente a capacidade resistente. Nessa questão, as barras de GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers/polímeros reforçados com fibras de vidro) podem substituir o aço por conta de sua alta resistência a ambientes agressivos, baixo peso e elevada resistência à tração. Assim, esse trabalho teve como objetivo comparar vigas de concreto armadas com barras de aço e com barras de GFRP dimensionadas à flexão através dos procedimentos indicados nas normas ABNT:NBR 6118 e ACI 440.1R-15, respectivamente. Foram realizados ensaios experimentais à flexão por três pontos em seis vigas de concreto, sendo três armadas com barras de aço e três armadas com barras de GFRP. As vigas foram dimensionadas para cargas pontuais centradas de 23,5 kN, 37,5 kN e 57 kN, sendo que para cada carga uma viga foi armada em aço e outra em GFRP. Como principais conclusões, pode-se dizer que as vigas armadas com barras de GFRP apresentaram maiores deslocamentos transversais em virtude do baixo módulo de elasticidade desse material. Ademais, as vigas apresentaram cargas de ruptura próximas para cada carga de dimensionamento, mostrando a concordância nas recomendações dos dois documentos normativos. Se comparadas as cargas máximas das vigas armadas com aço e com GFRP, foram obtidas relações de +9,3%, -3,2% e -3%, para as vigas dimensionadas para 23,5 kN, 37,5 kN e 57 kN, respectivamente. Também, que variações nas cargas de dimensionamento provocam maior variação da taxa de armadura longitudinal das vigas armadas com barras de GFRP quando comparadas com vigas armadas com barras de aço.

Palavras-chave: barras de GFRP; vigas de concreto armado; dimensionamento à flexão; ensaio à flexão

Abstract

Shear design models in reinforced concrete structures depend on stress transfer through cracks. Such mechanism is influenced by the displacement and roughness of the opposite faces generated during cracking. Shear is reduced when an aggregate particle is fractured leading to a smoother crack as found in lightweight and high strength concrete. This study evaluated the ultimate shear strength of sand-lightweight and conventional high strength concrete as well as the differences in their behavior. Results from Pereira and Soares with 29 push-off test specimens were used. Transverse clamping stress ranged from 4.79 to 12.71 MPa while fcm was 30 and 50 MPa. The experimental results showed significant differences in the concrete studied. A tri-linear model was proposed to calculate the ultimate shear strength. An overall mean value of τu, exp/τu, cal was 0.96.

Keywords: shear-friction; lightweight concrete; high-strength concrete

Os modelos de dimensionamento ao cisalhamento em estruturas de concreto armado dependem da transferência de esforços através das fissuras, tal mecanismo é influenciado pelo deslocamento e rugosidade das faces opostas geradas durante a fissuração. O cisalhamento é reduzido quando a partícula do agregado se fratura, levando à fissura mais lisa, como ocorre em concretos leve e de alta resistência. O trabalho objetiva avaliar a resistência última de cisalhamento de concretos leve e convencional de alta resistência, mostrando-se as diferenças no comportamento dos mesmos. Para tal, foram utilizados os resultados de Pereira e Soares, com 29 corpos de prova push-off, com tensão de confinamento variando de de 4,79 a 12,71 MPa e fcm de 30 e 50 MPa. Os resultados experimentais exibiram diferenças significativas nos concretos estudados. Foi proposto um modelo trilinear para calcular resistência última de cisalhamento, com valor de média geral da relação τu, exp/τu, cal de 0,96.

Palavras-chave: atrito-cisalhamento; concreto leve; concreto alta resistência

Abstract

This study involved analyzing several natural sands to ascertain the possible causes for distress due to ASR. The analyses were performed using the following techniques: X-ray diffractometry, accelerated mortar bar tests (AMBT), electron backscattering diffraction and elementary chemistry analyses, by FEG-SEM/EBSD/EDS. These experiments allowed identifying the presence of several mineral composites (such as microcline, anorthite, among others), as well as the microstructural-crystallographic planes of quartz (such as the Dauphiné type). From the results it could be inferred that the multiple techniques used, especially the FEG-SEM / EBSD, proved to be promising in the analysis of the ASR potential of sands for use in Portland cement mortars and concretes.

Keywords: ASR; EBSD; natural sand; microstructural-crystallographic quartz planes; potential reactivity

Este estudo envolveu a análise de várias areias naturais para verificar as possíveis causas de manifestações patológicas pela ASR. As análises foram realizadas utilizando as seguintes técnicas: difratometria de raios X, testes acelerados de barra de argamassa (AMBT), a difração de elétrons retroespalhados e as análises químicas elementares, por FEG-SEM / EBSD / EDS. Esses experimentos permitiram identificar a presença de vários compósitos minerais (como microclina, anortita, entre outros), bem como os planos microestruturais-cristalográficos de quartzo (como o tipo Dauphiné). Dos resultados se pode inferir que as múltiplas técnicas utilizadas, especialmente a FEG-SEM/EBSD, mostraram ser promissoras na análise da reatividade potencial de areais para uso em argamassas e concretos de cimento Portland.

Palavras-chave: RAS; EBSD; areia natural; planos microestruturais e cristalográfico do quartzo; reatividade potencial

Abstract

The Alkali-Activated Materials (AAM) are defined as materials obtained through the reaction between precursors and activators, and are separated into two classes depending on the products formed in the reaction, those rich in calcium, as the blast furnace slag, whose Ca/(Si+Al) ratio is higher than 1; and poor in calcium, which is the geopolymers subclass. In this review article, some bibliographical aspects were discussed regarding the discovery of these materials, through research conducted by Victor Glukhovsky and through the characterization of historical monuments by Davidovits, which began in the 50s and 60s and persist to the present day. The main products obtained in the alkaline activation reaction were also addressed, using the definition of polysialates and zeolites, in the case of geopolymers, and the tobermorite structure, in the case of materials rich in calcium. The main steps of the alkali-activated reaction, such as dissolution, condensation, polycondensation, crystallization, and hardening, were discussed. Some techniques for characterizing the AA reaction products were also examined, such as X-ray diffraction (XRD), nuclear magnetic resonance spectrometry (NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). Finally, the main factors that interfere in the kinetics of AA reactions were explored, in which the type of cure and the activating solution used in the alkali-activated materials production stands out.

Keywords: alkali-activated materials; geopolymers; precursors

Os materiais álcali ativados (MAA) são definidos como materiais obtidos por intermédio da reação entre precursores e ativadores, e são separados em duas classes dependendo dos produtos formados na reação, os ricos em cálcio, como é o caso da escória de alto forno, cuja relação Ca/(Si+Al) é maior do que 1; e pobres em cálcio, que constitui a subclasse dos geopolímeros. Nesse artigo de revisão foram discutidos alguns aspectos bibliográficos a respeito da descoberta desses materiais, por meio de pesquisas realizadas por Victor Glukhovsky e por meio da caracterização de monumentos históricos por Davidovits, que se iniciaram nas décadas de 50 e 60 e persistem até os dias atuais. Também foram abordados os principais produtos obtidos na reação de ativação alcalina, utilizando a definição de polissialatos e zeólitas, no caso dos geopolímeros, e da estrutura da tobermorita, no caso dos materiais ricos em cálcio. As principais etapas da reação álcali ativadas, como dissolução, condensação, policondensação, cristalização e endurecimento, foram debatidas. Algumas técnicas para caracterização dos produtos da reação AA também foram examinadas, tais como difração de raios-X (DRX), espectrometria de ressonância magnética nuclear (RMN), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, foram explorados os principais fatores que interferem na cinética das reações AA, onde destaca-se o tipo de cura e de solução ativadora utilizada na produção dos MAA.

Palavras-chave: materiais álcali ativados; geopolímeros; precursores

Abstract

Ultra-high-performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is a new material developed to present superior properties, as high compressive strength (higher than 130 MPa), high durability, and satisfactory ductile behavior. This paper reports the procedure to design precast UHPFRC beams, subject to flexural loads. First, an I-girder AASHTO Type II was designed, and simulated. Next, I-beams with diverse depths and steel ratios were designed, and simulated considering a four-point bending load test. It was found that the classical design equations used to predict the strength bending moment (Mrd) showed good accuracy with the simulated models with a 4.5% error.

Keywords: UHPFRC; design; precast; flexural failure

O Concreto de ultra alto desempenho reforçado por fibras (CUADRF ou Ultra-high performance fiber reinforced concrete - UHPFRC) é um novo material desenvolvido para apresentar propriedades superiores, tais como altas resistências à compressão (superior a 130 MPa), grande durabilidade, além de comportamento dúctil satisfatório em situações de flexão. Atualmente, nota-se a crescente tendência de aplicação deste material na indústria de pré-moldados, sendo necessário o entendimento sobre o procedimento básico que rege o dimensionamento destas peças. O presente artigo reporta sobre o procedimento de cálculo para dimensionamento de uma viga pré-moldada protendida constituído de UHPFRC, sob condições de Estado Limite Último flexional. A viga estudada é do tipo “I” AASHTO Tipo II, com 26 cabos protendidos. Esta viga é simulada numericamente via software de elementos finitos e comparada com um resultado experimental reportado na literatura, verificando-se os mecanismos de falha para o elemento estrutural, e assim validando o modelo numérico proposto. Em seguida, são simuladas vigas I com altura e armaduras ativas variáveis. Após as simulações, equações clássicas de dimensionamento são utilizadas para previsão de momento resistente (MRd), apresentando grande precisão com erro relativo menor que 4,5%.

Palavras-chave: UHPFRC; dimensionamento; pré moldados; estado limite último de flexão

Abstract

This work aims to evaluate the residual strength of reinforced concrete stub columns subjected to moderate temperatures. To accomplish this task, an experimental program was carried out including compression tests on plain concrete specimens exposed to temperatures up to 600 ºC and on reinforced concrete stub columns with two different tie configurations heated at a constant rate for up to 120 min. The results show a loss of residual compressive strength with temperature and the beneficial influence of ties to prevent the spalling phenomenon, although samples with more ties exhibited lower capacity. Finally, the results were compared to the analytical prediction using a cross-sectional approach with idealized stress-strain relations, showing a good correlation. The applicability of the Isotherm 500 ºC method is discussed for moderate temperatures.

Keywords: residual strength; columns; reinforced concrete; moderate temperatures

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a resistência residual de colunas curtas de concreto armado submetidas a temperaturas moderadas. Para isso, foi realizado um programa experimental incluindo ensaios de compressão em corpos-de-prova cilíndricos de concreto simples de 5x10 cm submetidos a temperaturas de até 600 ºC e de colunas curtas de concreto armado de 15x30 cm com duas diferentes configurações de estribos e submetidos a distintos tempos de exposição de até 120 min sob uma taxa de aquecimento constante. Os resultados comprovam a perda de resistência residual à compressão com a temperatura e a influência benéfica dos estribos na prevenção do fenômeno de spalling, embora amostras com mais estribos tenham apresentado menor resistência. Por fim, os resultados foram comparados a previsão analítica utilizando abordagem seccional com diagramas tensão-deformação idealizados, tendo apresentado boa correlação. A aplicabilidade do método da isoterma 500 ºC é discutida para temperaturas moderadas.

Palavras-chave: resistência residual; colunas; concreto armado; temperaturas moderadas

Abstract

Structural health monitoring can detect anomalies in time, allowing the implementation of more efficient maintenance and repair actions in special engineering structures. An alternative in the monitoring and evaluation of structures in civil engineering is the use of optical fibers inscribed with Bragg gratings (FBG or Fiber Bragg Grating). This paper aims to compare available techniques to estimate the elastic module of cementitious composites, as well as contribute to the application of optical fiber sensors in the monitoring of strain, natural vibration frequency, damping coefficient and elastic modulus of mortar beams. The FBG sensors manufactured and calibrated by the authors presented a good precision for measuring those parameters in mortar samples. The results show that FBG sensors and strain gauge sensors present a similar result for strain and estimation of the elastic module (static and dynamic), therefore, bare FBGs could be further investigated for non-destructive testing.

Keywords: modulus of elasticity; structural analysis; impulse excitation of vibration; non-destructive testing; optical fiber sensors

O monitoramento estrutural pode detectar anomalias no tempo, permitindo a implementação de ações de manutenção e reparação mais eficientes em estruturas de obras de arte. Uma alternativa no monitoramento e avaliação de estruturas em engenharia civil é a utilização de fibras óticas inscritas com redes de Bragg (FBG ou Fiber Bragg Grating). Este trabalho visa comparar as técnicas disponíveis para estimar o módulo elástico de compósitos cimentícios, bem como contribuir para a aplicação de sensores de fibra ótica na avaliação da tensão, frequência natural de vibração, coeficiente de amortecimento e módulo elástico de vigas de argamassa. Os sensores FBG fabricados e calibrados pelos autores apresentaram uma boa precisão na medição destes parâmetros em amostras de argamassa. Os resultados mostram que os sensores FBG e strain gauges apresentam resultados semelhantes para a deformação específica e estimativa do módulo elástico (estático e dinâmico), portanto, FBGs nuas poderiam ser investigadas mais detalhadamente em testes não-destrutivos.

Palavras-chave: módulo de elasticidade; análise estrutural; impulso de excitação de vibração; ensaio não destrutivo; sensores em fibra ótica

Abstract

The behavior of continuous flight auger (CFA) piles and steel H-section piles to lateral loading is investigated using numerical analyses supported by field tests. A three-dimensional finite element numerical model to lateral load is presented. The numerical model was validated with the results of twelve lateral load tests performed on CFA and steel H-section piles installed in two deposits of sandy soils. The three-dimensional approach proposed in this study is in good agreement with the response observed with the field tests, and thus represents a reliable soil-pile interaction for laterally loaded piles in sandy soil. Parametric analyses were used to assess the influence of relevant variables to lateral soil-pile interaction. Major findings of this paper indicate that the ultimate lateral load of short rigid piles is considerably more influenced by changes in soil-pile relative stiffness than that of long flexible units. Pile diameter and soil-pile interface friction are found to exert a marked effect on the lateral load of CFA piles, while soil dilatancy is found to play a minor influence on the response of CFA piles.

Keywords: laterally loaded pile; soil-pile interaction; three-dimensional finite element method; field test; p-y curve

O comportamento de estacas escavadas com trado em hélice contínua (CFA) e estacas metálicas de seção H sujeitas à cargas horizontais é investigado através de análises numéricas baseadas em resultados experimentais. O modelo numérico foi validado com os resultados de 12 ensaios de carregamento lateral de estacas realizados em estacas CFA e estacas metálicas de seção H instaladas em duas regiões de solos arenosos. A abordagem tridimensional proposta neste estudo está de acordo com a resposta observada nos ensaios de campo e, portanto, representa uma interação solo-estaca confiável para estacas carregadas lateralmente em solo arenoso. Análises paramétricas foram utilizadas para avaliar a influência de variáveis relevantes para a interação lateral solo-estaca. As principais descobertas deste trabalho indicam que a capacidade de carga lateral última de estacas rígidas curtas é consideravelmente mais influenciada por mudanças na rigidez relativa do solo-estaca do que no caso de estacas flexíveis longas. O diâmetro da estaca e o atrito da interface solo-estaca tem efeito significativo na capacidade de carga lateral das estacas CFA, enquanto a dilatância do solo exerce uma menor influência na resposta destas.

Palavras-chave: estacas carregadas lateralmente; interação solo-estaca; método dos elementos finitos tridimensional; ensaios de campo; curva p-y

Abstract

Concern with the maintenance of natural resources has increased research about recycled aggregates for concrete production. However, the heterogeneity of recycled aggregates is one of the main constraints for their use in practice, because it can generate variability in concrete properties, hence reducing their final quality. Then, the jigging has been seen as a promising way of improving recycled aggregate quality. This paper aimed to evaluate its use for better application in concrete. A modified jig was used to sort recycled coarse aggregates. Concrete were produced with water/cement ratio from 0.5 and 100% of recycled coarse aggregate. The recycled aggregate properties upgrade were achieved and the results of compressive strength and modulus of elasticity of recycled concrete made with aggregate which were submitted to jigging were increased, indicating a potential application in wide scale.

Keywords: construction and demolition waste; aggregate; variability and hydraulic jigging

A preocupação com a manutenção dos recursos naturais tem elevado a quantidade de pesquisas sobre agregados reciclados para a produção de concretos. Contudo, a heterogeneidade desses agregados é uma das principais restrições para sua utilização na prática, pois pode gerar variabilidade nas propriedades do concreto, reduzindo assim sua qualidade final. Assim, a jigagem tem sido vista como um instrumento promissor de melhoria dos agregados reciclados. Esse artigo teve como objetivo avaliar o uso da jigagem de agregados reciclados visando sua melhor aplicação em concreto. Um jigue modificado para separar agregados graúdos reciclados foi utilizado. Os concretos foram produzidos com relação água/cimento de 0,5 e com 100% de agregado graúdo reciclado. O incremento das propriedades dos agregados graúdos reciclados foi alcançado e os resultados de resistência à compressão e módulo de elasticidade do concreto produzido com agregados que foram submetidos a jigagem foram mais elevados, indicando ter uma aplicação potencial em larga escala.

Palavras-chave: resíduos de construção e demolição; agregados; variabilidade e jigagem hidráulica

Abstract

In this paper, seismic analyses are performed of a reinforced concrete frame building with participating masonry walls are carried out. The spectral method of the Brazilian code – ABNT 15421:2006 – was used to obtain the lateral seismic loads. The equivalent diagonal-strut model was employed to simulate the axial stiffness of the masonry walls in the frames, according to different formulations founded in literature. The main purpose is to evaluate the differences implemented by the different formulations for the equivalent strut on the seismic response. This paper also aims at comparing results obtained when the masonry stiffness is not considered under seismic loads. The results obtained are analyzed with the purpose of providing contributions for structural engineers in the design of framed structure buildings with participating masonry walls subjected to seismic loads.

Keywords: participating masonry, infilled frames, dynamic analysis; structural analysis

Neste trabalho são realizadas análises sísmicas em edifício de concreto armado com sistema estrutural de pórticos preenchidos com alvenarias participantes. Para a determinação das forças sísmicas, utiliza-se o método espectral da ABNT NBR 15421:2006. Para a simulação da rigidez axial das alvenarias nos pórticos emprega-se o modelo de diagonal equivalente, segundo diversas expressões encontradas na literatura. O principal objetivo é avaliar as diferenças entre essas expressões da literatura para a diagonal equivalente na resposta sísmica. Outro objetivo é de comparar resultados ao se desconsiderar a rigidez das alvenarias sob a ação sísmica. Os resultados são comentados e fornecem contribuições a engenheiros estruturais para o projeto de estruturas aporticadas de edifícios com alvenarias participantes submetidos a ações sísmicas.

Palavras-chave: alvenarias participantes; pórticos preenchidos; análise dinâmica; análise estrutural