Abstract Steel-concrete composite slabs, also known as steel decking floor slabs or popularly as steel decks® have recent development and are advancing in Brazilian construction. There are relatively few researches about the long-term effects on composite slabs, and it has been identified that they can be significant in the evolution of deflections, mainly due to the effects of non-uniform shrinkage. However, there are no Brazilian references on the subject and Brazilian Code ABNT NBR 8800:2008 does not indicate any procedure for its evaluation. This paper presents a study on the serviceability limit state of excessive deflection with the application of two simplified approaches: Eurocode 4:2004 (European code) and AS/NZS 2327:2017 (Australian code), also comparing them against experimental results by the authors and literature. Due to the impermeability of the soffit face promoted by the steel decking, the occurrence of non-uniform shrinkage is a relevant aspect. As a consequence, the deflections were underestimated by Eurocode 4. At the same time, the simplified approach of AS/NZS 2327, which explicitly takes into account the non-uniform shrinkage, presented good accuracy when compared to the experimental values. Finally, authors indicate the use of more robust prediction models for the evaluation of deflections in composite floors.

Keywords: composite structures; profiled steel decking; instantaneous and long-term deflections; creep and non-uniform shrinkage; cracking concrete

As lajes mistas, também chamadas de lajes com fôrma de aço incorporada e popularmente como steel deck®, apresentam desenvolvimento relativamente recente no Brasil e têm ganhado espaço na construção civil. Existem poucas pesquisas sobre os efeitos diferidos no tempo em lajes mistas e têm-se identificado que estes podem ser significativos na evolução das flechas, sobretudo devido aos efeitos da retração não-uniforme. No entanto, não há referências nacionais e a ABNT NBR 8800:2008 não indica qualquer consideração de análise estrutural na sua avaliação. O presente trabalho apresenta um estudo sobre esse estado limite de serviço, com aplicação e comparação de duas abordagens de avaliação simplificadas: Eurocode 4:2004 e AS/NZS 2327:2017, comparando-as ainda com resultados experimentais dos autores e da literatura. Reforça-se que devido à impermeabilidade da face inferior promovida pela fôrma de aço, a ocorrência da retração não-uniforme é um aspecto relevante. Como resultado, a previsão das flechas foi subestimada no modelo Eurocode 4, quando comparado com a abordagem da AS/NZS 2327. Os resultados mostram que a abordagem simplificada da AS/NZS 2327, que leva em conta explicitamente a ocorrência da retração não-uniforme, apresentou boa acurácia quando comparada com os valores experimentais. Dessa forma, indica-se o uso de modelos de previsão mais robustos na avaliação das flechas desse sistema de pisos.

Palavras-chave: estruturas mistas; fôrma de aço incorporada; flechas imediatas e diferidas no tempo; fluência e retração não-uniforme; fissuração do concreto

Abstract: The design of steel and steel and concrete composite columns in a fire situation is directly linked to the reduction of strength and stiffness, among other properties, which are manifested in response to rising temperatures. The normative codes that deal with the design of these elements under the action of fire consider the thermal action based on heating on the four faces of the column, an aspect that does not cover most cases in buildings due to the presence of walls. In this context, given the importance of the correct determination of the thermal field for design purposes, as well as given the simplification adopted by the normative codes, the present work deals exclusively with a study basically aimed at obtaining a representative thermal field for purposes of thermo-structural verification of steel and steel and concrete composite columns. With the focus on the analysis of cases that differ from the prescribed configurations in standards, purely thermal numerical models are proposed, validated through experimental results, whose analyses show an evident reduction in temperature in the steel column when encased with concrete, and with even greater evidence when additionally inserted into walls as a compartmentalizing element. To verify the simplified method proposed by ABNT NBR 14323: 2013, comparative analyses between the numerical thermal fields and obtained by the standardized model were carried out for steel and steel and concrete composite cross sections. For the isolated steel columns, as expected, the normative method proved to be consistent, but conservative when it came to columns inserted into walls. In relation to the composite columns, the results obtained indicate the need for adjustment in the standards for purposes of determining the thermal field and, consequently, of design these elements.

Keywords: steel and concrete composite columns partially encased, steel columns, walls, fire, fire resistance.

Resumo: O dimensionamento de pilares de aço e mistos de aço e concreto em situação de incêndio está diretamente atrelado à redução da resistência e da rigidez, entre outras propriedades, as quais se manifestam em resposta à elevação da temperatura. Os códigos normativos que tratam do dimensionamento desses elementos sob ação do fogo consideram a ação térmica com base em aquecimento nas quatro faces do pilar, aspecto que não abrange a grande maioria dos casos nas edificações em função da presença de paredes. Nesse mesmo contexto, dada a importância da correta determinação do campo térmico para fins de dimensionamento, bem como dada a simplificação adotada pelos códigos normativos, o presente trabalho se volta exclusivamente a um estudo basicamente direcionado à obtenção de campo térmico representativo para fins de verificação termoestrutural de pilares de aço e mistos. Tendo como foco principal a análise de casos que diferem das configurações prescritas em normas, são propostos modelos numéricos puramente térmicos validados por meio de resultados experimentais, cujas análises constatam uma evidente redução da temperatura no pilar de aço quando revestido com concreto, e ainda com maior evidência quando adicionalmente inseridos em paredes enquanto elemento de compartimentação. De modo a verificar o método simplificado proposto pela ABNT NBR 14323:2013, análises comparativas entre os campos térmicos numérico e obtido pelo modelo normatizado foram realizadas para seções transversais de aço e mistas de aço e concreto. Para os pilares de aço isolados, como esperado, o método normativo se mostrou consistente, porém conservador quando voltado a pilares inseridos em paredes. Em relação aos pilares mistos, os resultados obtidos sinalizam a necessidade de ajuste nas prescrições normativas para fins de determinação de campo térmico e, consequentemente, para fins de dimensionamento desses mesmos elementos.

Palavras-chave: pilares mistos de aço e concreto parcialmente revestidos, pilares de aço, paredes, incêndio, resistência ao fogo.

Abstract

Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete (SFRSCC) is a material that combines the benefits of self-compacting concrete in the fresh state and the greater durability, with the gains of fiberreinforced concrete in the hardened state, especially the gains in residual flexural strength. Results are presented in this paper of residual flexural strengths on 48 prenotched prisms conducted in accordance with RILEM TC 162 TDF for the Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concretes (SFRSCC). This article presents equations to estimate residual flexural stresses in SFRSCC. For this, SFRSCC prisms of two compressive strength classes, 20 MPa and 40 MPa, were produced with 3 different types of steel fibers with the contents volume of 0.5% and 1.0%. Based on the test results, equations were proposed to determine the residual flexural stresses established through regression analysis, which were, then, further validated with concretes produced in this work and results available in the literature. The equations found, despite showing an indication of the residual flexural strengths that will be achieved, obtained a relatively high error. In order for the equations to be applied in a technical way, further studies for a larger sample need to be carried out, seeking to optimize the equations.

Keywords: steel fiber reinforced self-compacting concrete (SFRSCC), flexural residual strength, three point bending test, hooked end fiber

O concreto autoadensável reforçado com fibra de aço (CAARF) é um material que combina os benefícios do concreto autoadensável no estado fresco e a maior durabilidade, com os ganhos do concreto reforçado com fibras no estado endurecido, principalmente os ganhos quanto as resistências residuais à flexão. São apresentados neste trabalho os resultados de ensaios das resistências residuais à flexão de 48 prismas entalhados, conduzidos de acordo com RILEM TC 162 TDF para concreto autoadensável reforçado com fibra de aço (CAARF). Este artigo propõe equações para estimar as resistências residuais à flexão nos CAARFs. Para isso, prismas de CAARFs de duas classes de resistência à compressão, 20 MPa e 40 MPa, foram produzidos com 3 tipos diferentes de fibras de aço com o teor de 0,5% e 1,0% em relação ao volume de concreto. A partir dos resultados dos ensaios, foram propostas equações para determinar as tensões de flexão residuais estabelecidas por meio de análise de regressão, as quais foram, então, validadas com os concretos produzidos neste trabalho e resultados disponíveis na literatura. As equações encontradas, apesar de mostrarem uma indicação das resistências à flexão residuais que serão alcançadas, obtiveram um erro relativamente alto. Para que as equações possam ser aplicadas de forma técnica, novos estudos para uma amostra maior precisam ser realizados, visando otimizar as equações.

Palavras-chave: concreto autoadensável reforçado com fibra de aço, tensões residuais de flexão, ensaio de flexão a três pontos, fibra com gancho na ponta

Abstract

This paper analyzes the structural behavior of reinforced concrete pile caps as onshore wind turbine foundations using eight models based on the finite element method (FEM). The variables adopted are: the type of finite element utilized; the soil representation; and, considering or not the soil under the pile cap base. All materials constituting the models were considered as linear elastic behavior. The results of interest are: reaction in piles; dividing the load between soil and piles; pile cap displacement; normal radial stress and bending moments in the pile cap. The models designed on solid elements and shell elements demonstrated good compatibility between the found values, such as dividing the load between soil and piles. In some models, the numerical analysis showed results against the structural safety of the foundation when the soil under the pile cap is not considered.

Keywords: pile cap; wind turbine foundation; structural analysis; finite element method

Este artigo analisa o comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre estacas como fundações de aerogeradores onshore por meio de oito modelos baseados no Método dos Elementos Finitos. Foram adotadas como variáveis: o tipo de elemento finito utilizado; o tipo de representação do solo; e, a consideração ou não da resistência do solo sob a base do bloco. Os materiais foram tratados com modelos constitutivos de comportamento elástico linear. Os resultados de interesse foram: reações nas estacas; divisão do carregamento entre o solo e as estacas; deslocamento do bloco; tensões normais radiais e momentos fletores no bloco. Na comparação entre os modelos em elementos sólidos e elementos de casca foi observado que houve boa compatibilidade entre os valores encontrados, tais como divisão do carregamento entre solo e estacas. Em alguns modelos, as análises numéricas revelaram resultados que podem ser contra a segurança estrutural da fundação, quando não se considera a presença do solo sob a base do bloco.

Palavras-chave: bloco sobre estacas; fundação de aerogerador; análise estrutural; método dos elementos finitos

Abstract

In this paper, the behavior of four beam-column connections in precast structures, without continuity reinforcement, subjected to negative bending moment was analyzed through numerical simulation using the ABAQUS®, which is based on the Finite Element Method. Nonlinear analysis was performed initially with calibration using an experimental model found in the literature. The analysis showed that the filling of the beam-pillar interfaces with rigid material allows for greater stiffness and bond strength, exhibiting a secant rotational flexural stiffness at the beginning of the yield of the anchor at least 5.5 times greater than in models without filling. There are benefits in considering the rotational stiffness of this type of connection in precast single-storey or small height structures in relation to their stress distribution that provide greater competitiveness to precast structures.

Keywords: finite element; ABAQUS; deformability; semi-stiffness.

Nesta pesquisa foi analisado o comportamento de quatro modelos de ligações viga-pilar em estruturas pré-moldadas, sem armadura de continuidade, submetidas a momento fletor negativo por meio de simulação numérica com a utilização do programa ABAQUS®, o qual é baseado no Método dos Elementos Finitos. A análise mostrou que o preenchimento das interfaces viga-pilar com material rígido proporciona maior rigidez e resistência à ligação, exibindo rigidez rotacional secante ao início do escoamento do chumbador pelo menos 5,5 vezes maior que em modelos sem o preenchimento. Considerar a rigidez desse tipo de ligação em projetos de estruturas pré-moldadas de um pavimento ou de pequena altura permite benefícios na distribuição de esforços das mesmas tornando-as mais competitivas.

Palavras-chave: elementos finitos; ABAQUS; deformabilidade; semirrigidez

Abstract

Research on behavior of flat slabs under punching shear, performed by Kinnunen, Regan and Muttoni influenced the main design recommendations. Meanwhile, studies about strut and tie model developed by Schlaich for beams, deep beams and corbels also influenced these design codes. This work aimed to adapt the strut and tie model for the punching shear resistance analysis in flat slabs. The punching shear resistance of 30 flat slabs verified through strut and tie model was compared to the one designed following Brazilian, American and European codes recommendation. Subsequently, this same model was validated by comparing the test results of 32 flat slabs. The strut and tie model results, when compared with the test results, showed a better average than those from codes, and the modified strut and tie model can become an alternative for punching shear strength prediction.

Keywords: flat slab, punching shear, strut and tie model.

Pesquisas sobre punção em lajes lisas, realizadas por Kinnunen, Regan e Muttoni influenciaram sobremaneira as principais recomendações normativas. Enquanto isso, os estudos sobre o modelo de bielas e tirantes desenvolvido por Schlaich para vigas, vigas paredes e consolos também influenciaram essas normas. Este trabalho teve o objetivo de adaptar o modelo de bielas e tirantes para a análise da resistência à punção em lajes lisas. Comparou-se a resistência à punção de 30 lajes lisas calculadas via modelo de bielas e tirantes com a resistência calculadas pelas normas brasileira, americana e européia. Posteriormente, este mesmo modelo foi validado comparando com os resultados experimentais de 32 lajes lisas. Os resultados do modelo de bielas e tirantes, quando comparados aos experimentais, apresentaram melhor média que as estimativas normativas, podendo o modelo modificado se tornar uma alternativa para estimar a resistência ao puncionamento.

Palavras-chave: laje lisa, punção, modelo de bielas e tirantes.

Abstract

Provided that the anchorage capacity is guaranteed at the supports, the bearing capacity of hollow core slabs depends on the shear capacity of the pretensioned concrete webs, wherein the critical section is in a region between h and 2h from the support. For line loads acting within 2h to 6h from the supports, especially for shallow slabs 150 to 200 mm deep, it is likely to have flexure-shear cracks within the transfer region, wherein the bearing capacity is highly affected by the actual prestressing forces at the critical section. Therefore, one of the major questions pondered by structural engineers is to determine the effective amount of prestressing force that affects the shear resistance mechanism near to the support. According to ABNT NBR14861:2011, the shear capacity is based on the flexure-shear mechanism, wherein the shear strength is a sum of the tensile concrete strength in the slab webs plus the contribution of the prestressing forces at the critical section, wherein a coefficient of 0.15 is considered. However, in both codes NBR14861 and NBR6118 it is required that this coefficient 0.15 should be further multiplied by an additional reduction factor in order to take into account the effect of the transmission length near to the support. Considering the current revision of the NBR14861, this paper presents a theoretical-experimental comparison from standard shear tests of hollow core slabs with nominal depths from 150 to 200 mm carried out in different research at NETPre-UFSCar. Based on the analytical study of each term of the equation for the flexure-shear capacity, it has been observed that the coefficient 0.15 provides a conservative limit for the contribution of the actual prestressing force. Therefore, there is no need to apply any additional reduction factor in order to guarantee a safe design limit for the shear capacity.

Keywords: hollow core slabs, precast concrete, flexure-shear, shear capacity.

A resistência ao cisalhamento das lajes alveolares protendidas sem armadura transversal é influenciada por diferentes fatores, como a altura útil da laje, a largura total das nervuras dos alvéolos, a resistência à tração do concreto e a tensão da protensão efetiva na seção crítica. A equação recomendada na NBR 14861:2011 está associada ao mecanismo flexo-cortante que ocorre na situação da presença de fissuração por flexão na laje alveolar fora da região do comprimento de transferência próxima aos apoios, sendo obtida pela soma da contribuição da seção transversal de concreto e da contribuição da força de protensão efetiva na região crítica próxima ao apoio. No caso da expressão normativa em questão, a parcela decorrente da contribuição da protensão é considerada multiplicando-se a tensão de protensão por um fator redutor (0.15) com a intenção de considerar a tensão atuante efetiva na seção crítica para a resistência à flexocortante. No entanto, nos textos normativos em vigência da NBR 14861:2011 e NBR 6118:2014, além desse fator de redução presente no equacionamento, é prescrita redução adicional na tensão de protensão com o intuito de considerar o efeito da protensão efetiva no comprimento de transferência. Assim, este artigo apresenta um estudo do fator redutor de multiplicação (0.15) da tensão de protensão na equação da resistência à flexo-cortante, baseado na comparação de resultados de ensaios padronizados de cisalhamento em lajes alveolares protendidas realizados em pesquisas no NETPreUFSCar. A partir do confronto dos resultados experimentais com as previsões teóricas, estudando os termos analíticos da equação em questão, foi possível demonstrar que o fator de redução 0.15 já representa um limite inferior para a contribuição da força atuante de protensão na seção crítica da região próxima ao apoio e, portanto, já considera o efeito da variação da protensão efetiva no comprimento de transferência, não necessitando de fatores adicionais.

Palavras-chave: lajes alveolares, concreto pré-moldado, flexo-cortante, capacidade ao cisalhamento.

Abstract

In the last decades, several studies have been developed regarding structures composed by frames infilled with masonry walls, proving the increase of lateral stiffness by the infill. In this work, an analysis was carried out, based on design codes which adopt the equivalent diagonal strut method, to compare theoretical results with experimental ones of tests performed on steel frames infilled with concrete block masonry. Two of the three assessed codes specify lateral stiffness smaller than that measured from experimental testing, as safety measures for design. Regarding the masonry ultimate loads, the two specifications analyzed yielded similar values of critical force, although they pointed out different failure modes. The equivalent diagonal strut method has been proved to be a simple and useful tool for considering masonry walls and it should be used in case of reduced horizontal loads, prior to initial cracks of the infill wall.

Keywords: structural masonry, infilled frame, equivalent diagonal strut method, theoretical evaluation.

Nas últimas décadas, inúmeros estudos têm sido desenvolvidos a respeito de estruturas de pórticos preenchidos com alvenaria participante, comprovando o aumento de rigidez lateral proporcionado por esta. Neste trabalho, análise foi realizada, baseada em prescrições normativas que adotam o método da barra diagonal equivalente, com o objetivo de comparação aos resultados experimentais de ensaios de pórtico de aço preenchido com alvenaria de blocos de concreto. Duas das três normas técnicas estudadas sugeriram valores de rigidez lateral inferiores aos resultados experimentais, como condição de segurança ao dimensionamento. Sobre as forças de ruptura da alvenaria, os dois procedimentos analisados apresentaram valores próximos de força crítica, embora tenham apontado modos críticos de colapso distintos. O método da barra diagonal equivalente se mostrou uma ferramenta útil e simples para a consideração da alvenaria participante, devendo ser empregado em caso de ações horizontais reduzidas, prévias ao estágio inicial de fissuração do painel.

Palavras-chave: alvenaria estrutural, pórtico preenchido, método da barra diagonal equivalente, avaliação teórica.

Abstract

: The fire poses a considerable risk to human safety and, therefore, fire protection is a solution that should be incorporated into the construction system of a building. Composite beams, when subjected to fire, lose strength and stiffness due to the degradation of the mechanical properties of their materials. This paper aims to perform the thermal analysis of steel and concrete composite beams in fire situation. The software ABAQUS Version 6.14 [1] was used to develop numerical methods, whose results were analyzed and compared with the values obtained by the simplified calculation method prescribed in ABNT NBR 14323:2013 [2]. Thereby, the thermal behavior of the composite cross-section and the influence of the material and the type of fire protection were analyzed. The results showed that, for a certain type of protection and size of the metallic profile, the temperatures given by the Brazilian Standard may differ substantially from those obtained by numerical simulation.

Keywords: steel and concrete composite beams; numerical models; fire; fire protection.

O incêndio constitui um risco considerável à segurança humana e, dessa forma, o revestimento contra fogo é uma solução que pode ser incorporada ao sistema construtivo de uma edificação. As vigas mistas, quando submetidas ao fogo, perdem resistência e rigidez devido à degradação das propriedades mecânicas de seus materiais. Este artigo tem como objetivo realizar a análise térmica de vigas mistas de aço e concreto em situação de incêndio. Foram elaborados modelos numéricos no software ABAQUS Versão 6.14 [1], cujos resultados foram analisados e comparados com valores obtidos pelo método simplificado de cálculo prescrito na ABNT NBR 14323:2013 [2]. Com isso, analisou-se o comportamento térmico da seção transversal mista e a influência do material e do tipo de revestimento contrafogo. Os resultados mostraram que, para certo tipo de revestimento e tamanho do perfil metálico, as temperaturas previstas pela Norma Brasileira podem diferir substancialmente daquelas obtidas pela simulação numérica.

Palavras-chave: vigas mistas aço e concreto; modelagem numérica; incêndio; revestimento contrafogo

Abstract

Carbon nanotubes (CNTs) are potential candidates to enhance the heat balance of concrete, reducing internal stresses caused by differential heating in massive concrete elements. The higher the aspect ratio (AR) and content of CNTs, the greater the expected thermal conductivity (TC). However, high AR may impair the proper dispersion of CNTs in cementitious matrix, potentially harming the workability and mechanical strength of the composite. This work evaluated the effect of the AR (35, 250, 900, and 3500) and content (0.05% and 0.10%) of CNTs on the TC, rheology (squeeze flow), and mechanical strength of cement paste. Results showed that 0.05% CNT increased the TC of paste by up to 15% for AR of 250, but further increasing AR progressively reduced the TC of the composite. In turn, 0.10% CNT incorporation did not result in significant TC gains. The yield stress and viscosity of the mixes progressively increased as CNTs content and AR increased, by up to 119% compared with plain cement paste. No significant differences were observed in 28-day compressive strength with 0.05% CNT incorporation, while 0.10% CNT led to slight strength reductions for some mixes. Regarding flexural strength, 0.05% incorporation of either CNT decreased the strength of the mixes while 0.10% incorporation generally compensated this reduction, except for the lowest aspect ratio. Overall, CNTs with intermediate AR (around 250) was effective in improving the thermal conductivity of cement paste, increasing it by 15% with relatively low content (0.05%) while did not significantly impair the fresh and mechanical performance of the composite.

Keywords: carbon nanotube, aspect ratio, Portland cement, rheology, thermal conductivity.

Nanotubos de carbono (NTCs) são potenciais candidatos a melhorar o balanço térmico do concreto, reduzindo as tensões internas causadas pelo aquecimento diferencial em elementos maciços de concreto. Quanto maior a relação de aspecto (RA) e o teor de NTCs, maior será a condutividade térmica (CT) esperada. Porém, uma RA elevada pode prejudicar a dispersão adequada do NTCs na matriz cimentícia, potencialmente prejudicando a trabalhabilidade e resistência mecânica do compósito. Este estudo avaliou o efeito do RA (35, 250, 900 e 3500) e teor (0,05% e 0,10%) de NTCs na CT, reologia (squeeze flow) e resistência mecânica das pastas de cimento. Os resultados mostraram que a incorporação de 0,05% NTC aumentou a CT da pasta em até 15% para uma RA de 250, mas o aumento da RA reduziu progressivamente a CT do compósito. Por sua vez, a incorporação de 0,10% NTC não resultou em ganhos significativos de CT. A tensão de escoamento e a viscosidade das misturas aumentaram progressivamente com o aumento do teor de NTC e da RA, em até 119% em comparação com a pasta de cimento sem NTCs. Nenhuma diferença significativa foi observada na resistência à compressão de 28 dias com incorporação de 0,05% NTCs, enquanto 0,10% NTCs levou a pequenas reduções de resistência para algumas misturas. Em relação à resistência à flexão, a incorporação de 0,05% de qualquer um dos NTCs diminuiu a resistência das misturas, enquanto a incorporação de 0,10% geralmente compensou essa redução, exceto pela RA mais baixa. No geral, os NTCs com RA intermediária (~250) foram eficazes em melhorar a condutividade térmica da pasta de cimento, aumentando-a em 15% com teor relativamente baixo (0,05%), enquanto não prejudicou significativamente o desempenho fresco e mecânico do compósito.

Palavras-chave: nanotubos de carbono, relação de aspecto, cimento Portland, reologia, condutividade térmica

Abstract

A Synthetic Aperture Focusing Technique-based ultrasound imaging software was developed and validated in this work. The software development process was discussed in detail. For validation, Jointed Plain Concrete Pavements were imaged with the evaluated software and a software assumed to yield standard images. The quality of the standard and evaluated images were analyzed and compared. The backwalls and dowels were recognizable in the standard and evaluated images. The thickness estimates obtained with each software was the same. The characteristics of objects and artifacts were explained in terms of the technology’s fundamentals and its implementations’ characteristics. The evaluated software resulted, therefore, in images of similar quality to the standard software’s images from a practical standpoint. The herein developed software was then validated for research on nondestructive evaluation of concrete pavements and can be used for testing and development of performance-improving signal and image processing techniques.

Keywords: concrete pavements, nondestructive evaluation, ultrasound imaging.

Um software de formação de imagem de ultrassom baseado na Synthetic Aperture Focusing Technique foi desenvolvido e validado neste trabalho. O desenvolvimento do software foi discutido em detalhes. Para validação, Pavimentos de Concreto Simples foram imageados com o software avaliado e um software que resulta em imagens consideradas referência. A qualidade das imagens avaliadas e referências foram analisadas e comparadas. As backwalls e a barras metálicas eram reconhecíveis nas imagens avaliadas e referências. As estimativas de espessura obtidas com os dois softwares eram iguais. As características dos objetos e artefatos nas imagens foram explicadas em termos dos fundamentos da tecnologia e das características de suas implementações. O software avaliado resultou, portanto, em imagens de qualidade similar àquelas do software referência para fins práticos. O software desenvolvido aqui foi, logo, validado e poderá ser utilizado para pesquisa sobre avaliação estrutural não-destrutiva de pavimentos de concreto e para teste e desenvolvimento de técnicas de processamento de sinais e imagens para melhorar o desempenho da tecnologia.

Palavras-chave: pavimentos de concreto, avaliação estrutural não-destrutiva, imagem de ultrassom.

Abstract

: Carbonation is one of the main deleterious effects of reinforced concrete structures, as it creates a favorable condition for the reinforcement depassivation and, thus, facilitates the onset of the corrosive process. The phenomenon is directly influenced by the material void’s structure, which is affected by the consolidation of the mass in the fresh state, subject evaluated in this study. For this purpose, samples were made using two water to cement ratios and defining two different consolidation methods. Compressive strength tests were carried out for the mechanical characterization of the specimens, in addition to accelerated carbonation tests, monitoring the progress of the carbonated thickness using the phenolphthalein colorimetric indicator, during 98 days. Microstructural differences were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The results indicate that the lower the workability of the mixture, the greater the impacts on the compressive strength of the material, resulting from failures in the consolidation stage. Nevertheless, another behavior is observed when evaluating this effect in the advancement of the carbonation front, indicating that the voids structure of the material should not be evaluated only according to its volume, but also in terms of the pattern of its distribution, its morphology and its connectivity.

Keywords: cementitious composites, durability, carbonation, consolidation.

A carbonatação é um dos principais efeitos deletérios das estruturas de concreto armado, por criar uma condição favorável à despassivação das armaduras e, assim, facilitar o início do processo corrosivo. O fenômeno é diretamente influenciado pela estrutura de vazios do material que, por sua vez, é afetada pelo adensamento da massa no estado fresco, variável avaliada nesse trabalho. Para tanto, foram moldados corpos de prova utilizando-se duas relações água/cimento e definindo-se dois padrões distintos de compactação das misturas. Foram realizados ensaios de resistência à compressão, para caracterização mecânica das amostras, e ensaios de carbonatação acelerada, fazendo-se o acompanhamento do avanço da espessura carbonatada por meio do indicador colorimétrico de fenolftaleína, durante 98 dias. Diferenças microestruturais foram avaliadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicam que quanto menor a trabalhabilidade da mistura, maiores serão os impactos na resistência à compressão do material, decorrentes de falhas na etapa de adensamento. Apesar disso, outro comportamento é observado ao avaliar esse efeito no avanço da frente de carbonatação, indicando que a estrutura de vazios do material não deve ser avaliada apenas em função do seu volume, mas também quanto ao padrão de sua distribuição, sua morfologia e conectividade.

Palavras-chave: compósitos cimentícios, durabilidade, carbonatação, adensamento