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ISSN 1983-4195

VOL.14 - Num.6 - Dez/2021
Vol.13 num3
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PAPERS - ARTIGOS
Evaluation of different fly ash samples on the production of alkali-activated materials
Avaliação de diferentes amostras de cinza volante na produção de materiais álcali-ativados
  Full Paper: Pdf
  Azevedo, Adriano Galvão Souza; Domingos, Luis Fernando Tonholo; Strecker, Kurt
  Abstract

In this work, different samples of fly ash (FA-A and FA-B) classified as type F as used to produce the AAM samples. The FA-A presented a higher Fe2O3 content than FA-B, 6.1 to 3.8 wt.%, and a slightly higher SiO2/Al2O3 ratio of 3.52 in comparison to 3.34 of FA-B. The average particle size (D50) of fly ash A was 19.7 µm and of fly ash B 30.8 µm, while the specific mass of the ashes A and B were 2.38 and 2.21 g/cm3, respectively. The results revealed that the mechanical strength of the AAM produced with fly ash A was higher than fly ash B, close to 80 and 44 MPa, respectively. The variation of the strength has been attributed to the different SiO2/Al2O3 ratios and different particle sizes. The mechanical strength decreased with increasing curing time, which is attributed to excess alkali in the system. Only very small differences in porosity and density have been found.

Keywords: alkali-activated materials; fly ash; alkali activation; mechanical strength

  Resumo

Neste trabalho, diferentes amostras de cinza volante (CV-A e CV-B) classificadas como tipo F foram usadas para a produção dos AAM. A amostra CV-A apresentou uma maior concentração de Fe2O3 (6,1%) em comparação a amostra CV-B (3,8%). A razão SiO2/Al2O3 foi de 3,52 e 3,34 para as amostras CV- A e CV-B, respectivamente. O tamanho médio das partículas (D50) foi de 19,7 µm (CV-A) e 30,8 µm (CV-B), enquanto a massa específica foram 2,38 e 2,21 g/cm3, respectivamente. A resistência mecânica das amostras produzidas com a CV-A foi de 80 MPa enquanto valores próximos de 44 MPa foram obtidos com a CV-B. Essa variação foi relacionada com os diferentes tamanhos médios das partículas da cinza. A diminuição da resistência foi relacionada com o álcali em excesso no sistema. Pequenas variações nos valores de porosidade e densidade foram observadas nas amostras produzidas.

Palavras-chave: materiais álcali-ativados; cinza volante; álcali-ativação; resistência mecânica

 
Analysis of mortar coating with different types and proportions of chemical admixtures that have water retentivity properties
Análise de argamassas de revestimento com variação do tipo e concentração de aditivos com propriedades retentoras de água
  Full Paper: Pdf
  Souza, Alessandra Tolentino; Carvalhais, Catharina de Almeida; Santos, White José dos
  Abstract

Water retaining agents are the main admixtures used to retain water against evaporation and substrate suction, and there are several chemical compounds for this purpose. To deepen the knowledge of mortar admixtures, several concentrations (0%, 1.5%, 5%, 10% and 15%) of three different types of admixtures were studied: an acrylic polymer, a cellulosic and ethylene vinyl acetate. Fresh properties (consistency, water retention, density and incorporated air), physical indexes (density and porosity) and compressive strength at 28 days were analyzed. It has been found that admixtures can act in different ways on mortars depending on the type of chemical agent used and can significantly affect the mechanical and durability characteristics in the fresh and hardened state. With this work it was verified the importance of searching references about the influence of chemical compounds before using it.

Keywords: coating mortar; water retaining; admixture proportion; performance

  Resumo

Os retentores de água são os principais aditivos utilizados para reter água frente a evaporação e a sucção do substrato, existindo diversos compostos químicos para essa finalidade. Com o intuito de aprofundar os conhecimentos dos aditivos nas argamassas, estudou-se várias concentrações (0%, 1.5%, 5%, 10% e 15%) de três tipos diferentes de aditivos: um polímero acrílico, um celulósico e um polímero de acetato vinil etileno. Foram analisadas propriedades no estado fresco (consistência, retenção de água, densidade e ar incorporado), índices físicos (densidade endurecida e porosidade) e a resistência à compressão com 28 dias. Verificou-se que os aditivos podem atuar de diversas formas nas argamassas dependendo do tipo de agente químico utilizado, podendo afetar significativamente as características mecânicas e de durabilidade no estado fresco e endurecido. Com o trabalho, verificou-se a importância de buscar referências sobre a influência dos compostos químicos antes da utilização.

Palavras-chave: argamassa; retentor de água; proporção dos aditivos; performance

 
A review on the evolution of Portland cement and chemical admixtures in Brazil
Uma revisão da evolução do cimento Portland e das misturas químicas no Brasil
  Full Paper: Pdf
  Natalli, Juliana Fadini; Thomaz, Eduardo Christo Silveira; Mendes, Júlia Castro; Peixoto, Ricardo André Fiorotti
 

Abstract

Over the years, Portland cement concretes have undergone increasing demands for constructability, cost, quality, and environmental impact. These demands were met, mainly, through changes in the cement composition and the introduction of chemical admixtures. In this sense, through a literature review, the authors sought to create a collection of information on the evolution of these materials and their standards from 1937 to 2020 in Brazil . This work is part of a research project that aims to elaborate a dating protocol for Brazilian concretes. From the review conducted, the authors observed that the absence of systematic records in the Brazilian civil construction sector hinders the attempt to create a chronology of the development of concrete in the country. In addition, we concluded that the knowledge of the evolution of Portland cement and chemical admixtures is relevant information that can assist in concrete dating processes. The reliable comparison data, posteriorly combined with microstructural characterisation techniques, may lay the basis for an effective dating methodology.

Keywords: Portland cement; chemical admixtures Brazil; cement industry; review; concrete dating

  Resumo

Ao longo dos anos, os concretos de cimento Portland têm sofrido demandas crescentes em termos de construtibilidade, custo, qualidade e impacto ambiental. Essas demandas foram atendidas, principalmente, por meio de mudanças na composição do cimento e introdução de aditivos químicos. Nesse sentido, por meio de uma revisão da literatura, os autores buscaram criar um conjunto de informações sobre a evolução desses materiais e seus padrões de 1937 a 2020 no Brasil. Este trabalho faz parte de um projeto de pesquisa que visa elaborar um protocolo de datação para concretos brasileiros. A partir da revisão realizada, os autores observaram que a ausência de registros sistemáticos no setor da construção civil brasileira dificulta a tentativa de se fazer uma cronologia do desenvolvimento do concreto no país. Além disso, concluiu-se que o conhecimento da evolução do cimento Portland e dos aditivos químicos é uma informação relevante que pode auxiliar em processos de datação de concretos. Os dados de comparação confiáveis, posteriormente ​​combinados com técnicas de caracterização microestrutural, podem servir de base para uma metodologia de datação eficaz.

Palavras-chave: cimento Portland; aditivos químicos no Brasil; indústria cimentícia; revisão; datação de concretos

 
Numerical analyses of two-pile caps considering lateral friction between the piles and soil
Análise numérica de blocos sobre duas estacas considerando o atrito lateral entre as estacas e solo
  Full Paper: Pdf
  Delalibera, Rodrigo Gustavo; Sousa, Gabriel Fernandes
 

Abstract

Pile caps are structural elements used to transfer loads from the superstructure to a group of piles. The design of caps is normally based on analytical formulations, considering the strut and tie method. Through the advance of computational technology, the use of an integrated soil and foundation model may suggest a behavioral trend to obtain a more realistic modeling for the structural element being studied. This work aimed at analyzing, in numerical fashion, the structural behavior of reinforced concrete two-pile caps considering the lateral friction between the piles and the ground through a continuous modeling, as well as to analyze the portion of the load that is transferred to the ground directly by the cap. The lateral friction was modeled considering node coupling and through contact elements. Simulations were performed considering three soil types (sandy, clayish, and soilless), three cap heights, and three pile lengths. Soil parameters were obtained through semi-empirical correlations. Through these analyses, the conclusion was reached that, on average, 4.50% of the force applied to the pillar is transferred directly to the ground by cap. In terms of the principal compression stresses, in the superior nodal region, the strut tends to form beyond the section of the column. Alternatively, increasing cap stiffness provided, on average, an increase in the load carrying capacity of the models.

Keywords: pile caps; reinforced concrete; soil; lateral friction; numerical analysis

  Resumo

Blocos sobre estacas são elementos estruturais usados para transferir ações da superestrutura para um conjunto de estacas. O dimensionamento de blocos é comumente realizado por meio de formulações analíticas, considerando-se o método de bielas e tirantes. Com o avanço da tecnologia computacional, a utilização de um modelo integrado, considerando a influência do solo e da rigidez das estacas, poderá surgir uma tendência de comportamento de modo a se obter uma modelagem mais próxima do comportamento real dos blocos. Este trabalho teve como objetivo analisar por meio de análises numéricas o comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre duas estacas, considerando o atrito lateral entre as estacas e o solo por meio de uma modelagem contínua, bem como analisar a parcela de força transferida ao solo diretamente através da base do bloco. O atrito lateral foi modelado considerando o acoplamento de nós e por meio de elementos de contato. Assim, foram realizadas simulações considerando três configurações: solo arenoso, solo argiloso e sem solo, três alturas de bloco e três comprimentos de estaca. Os parâmetros do solo, como módulo de elasticidade, ângulo de atrito e coeficiente de Poisson foram obtidos através de correlações semiempíricas, baseadas em ensaios de percussão simples. Constatou-se que, em média, 4,50% das forças aplicadas no pilar são transferidas diretamente ao solo por meio da base do bloco. Com relação às tensões principais de compressão, verificou-se que na região nodal superior, a biela tende a se formar além da seção do pilar. Já o aumento da rigidez do bloco proporcionou, em média, um aumento da capacidade portante dos modelos.

Palavras-chave: blocos sobre estacas; concreto armado; atrito lateral; análise numérica

 
Properties of recycled aggregates from different composition and its influence on concrete strength
Propriedades dos agregados reciclados de diferentes composições e sua influência na resistência do concreto
  Full Paper: Pdf
  Salgado, Fernanda de Andrade; Silva, Flávio de Andrade
 

Abstract

As a solution to the high depletion of natural resources and huge waste generated by the construction industry, the use of coarse recycled aggregate has become a trend in many countries. The construction and demolition waste is heterogeneous and mostly composed of concrete and masonry debris. The recycling process usually involves not only crushing and screening but also advanced techniques to separate these two fractions. These processes are costly and most frequently ineffective. Although most studies and international standards focused only on recycled concrete aggregate for structural use, it is possible to achieve similar characteristics with mixed recycled aggregates that have a ceramic fraction of up to 20%. This initiative can decrease recycling costs and make it more feasible. Therefore, this work presents an experimental investigation of a Brazilian recycled aggregate, which was separated into three fractions: mixed, concrete, and masonry aggregates. The analyses showed that the mixed recycled aggregate displayed geometric, physical, and mechanical properties similar to the recycled concrete aggregate. In addition, concrete made with 20% of mixed recycled aggregate presented a reduction of only 0.6% in maximum compressive strength and 36.8% in the modulus of elasticity compared with concrete made with the same amount of recycled concrete aggregate.

Keywords: sustainability; construction and demolition waste; recycled aggregate

  Resumo

Como solução para o esgotamento dos recursos naturais e o enorme desperdício gerado pela indústria da construção civil, o uso de agregado reciclado graúdo tornou-se uma tendência em muitos países. Os resíduos de construção e demolição são heterogêneos e compostos principalmente por detritos de concreto e cerâmicos. O processo de reciclagem geralmente envolve não apenas trituração e peneiramento, mas também técnicas avançadas para separar essas duas frações. Esses processos são caros e frequentemente ineficazes. Embora a maioria dos estudos e normas internacionais se concentrem apenas em agregados reciclado de concreto para uso estrutural, é possível obter características semelhantes utilizando-se agregados reciclados mistos com uma fração cerâmica de até 20%. Essa iniciativa pode diminuir os custos de reciclagem e torná-la mais viável. Portanto, este trabalho apresenta uma investigação experimental de um agregado reciclado brasileiro, que foi separado em três frações: agregado reciclado misto, de concreto e cerâmico. As análises mostraram que o agregado reciclado misto possui propriedades geométricas, físicas e mecânicas semelhantes ao agregado reciclado de concreto. Além disso, o concreto fabricado com 20% de agregado reciclado misto apresentou uma redução de apenas 0.6% na resistência máxima à compressão e 36.8% no módulo de elasticidade em comparação com o concreto fabricado com a mesma quantidade de agregado reciclado de concreto.

Palavras-chave: sustentabilidade; resíduos de construção e demolição; agregado reciclado

 
Influence of internal sulfate attack on cement paste properties: contamination by pyrite
Influência do ataque interno de sulfatos em pastas cimenticias: contaminação por pirita
  Full Paper: Pdf
  Capraro, Ana Paula Brandão; Hoppe Filho, Juarez; Medeiros, Marcelo Henrique
 

Abstract

The objective of this work was to evaluate the influence of the presence of sulfate in the microstructure and compressive strength of cement pastes. The lack of availability of more suitable aggregates, for reasons of distance or costs, sometimes leads to the use of materials that contain sulfate in their composition, which is harmful to cement mixtures. Currently, there are normative recommendations that limit the content of contaminants in the aggregates. However, there are still divergences as to the content that does not damage the concrete. In order to discuss the levels presented in the standards and the values above those allowed by them, tests were carried out on cementitious compounds contaminated by pyrite in different levels of sulfates (0.0%, 0.5%, 1.0% and 5.0% of SO3). SEM, XRD, compressive strength, ultrasonic pulse velocity and porosity analyses were performed in samples at different ages until 720 days of age. During early ages until the first year, the most contaminated samples presented an increase in their strength (1.0% and 5.0% of SO3). This behavior was explained by SEM, XRD and porosity analyses by filling the pores with products of sulfate attack, such as ettringite. At the end of the tests (720 days) the series that presented the lowest compressive strength, the presence of cracks and large amounts of ettringite was the one that had 5.0% SO3 contamination, proving the importance of a normative limit content.

Keywords: sulfate; normative limit content; porosity; ettringite; internal sulfate attack

  Resumo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da presença de sulfato na microestrutura e resistência à compressão de pastas de cimento. Por vezes, a falta de disponibilidade de agregados mais adequados, por razões de distância ou custos, leva à utilização de materiais que contenham em sua composição a presença de sulfato, prejudicial às misturas de cimento. Atualmente existem recomendações normativas que limitam os teores de contaminação dos agregados, entretanto, ainda existem divergências quanto ao teor que não agride o concreto. A fim de discutir os teores apresentados nas normas e também os valores acima dos permitidos por elas, foram realizados ensaios em compostos cimentícios contaminados por diferentes teores de sulfatos (0,0%, 0,5%, 1,0% e 5,0% de SO3). As análises de MEV, DRX, resistência à compressão, velocidade de ultrassom e porosidade foram realizadas em diferentes idades, até 720 dias de idade, nas amostras. Durante as primeiras idades, até o primeiro ano, as amostras mais contaminadas apresentaram aumento em sua resistência (1,0% e 5,0% de SO3). Este comportamento foi explicado pelas análises de MEV, DRX e porosidade pelo preenchimento dos poros por produtos do ataque de sulfato, como a etringita. Ao final dos ensaios (720 dias) a série que apresentou menor resistência à compressão, presença de fissuras e grande quantidade de etringita foi a que apresentou 5,0% de contaminação de SO3, comprovando a importância de um teor limite normativo.

Palavras-chave: sulfato; teor limite normativo; porosidade; etringita; resistência à compressão e ataque interno de sulfatos

 
Analysis of structural masonry buildings taking into account the construction sequence loads and soil-structure interaction
Análise de edifícios de alvenaria estrutural considerando a sequência construtiva e a interação solo-estrutura
  Full Paper: Pdf
  Lopes, Anna Christinna Secundo; Nascimento Neto, Joel Araújo do; Barros, Rodrigo
 

Abstract

The present study assesses conventionally used design standards, analyzing the effects caused by the construction loads, that is, a gradual increase in load and stiffness during construction, and soil-structure interaction (SSI), with soil represented by linear springs, in a structural masonry building over a support structure of reinforced concrete. The equivalent frame model, developed by Nascimento Neto, was used to simulate the support structure and the first masonry floor, and a specific three-dimensional frame model to simulate the other floors. Four analysis models were applied to assess stress distribution at the base of the walls, and the stresses and displacements of the support structure. The results show that introducing SSI and the construction loads causes relief or the possible need to reinforce elements designed in Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS), as well as uniform settlement.

Keywords: structural masonry; reinforced concrete support structure; soil-structure interaction; construction sequence loads

  Resumo

O presente estudo realiza uma avaliação crítica de critérios de projeto convencionalmente utilizados, consistindo em uma análise dos efeitos causados pela sequência construtiva, ou seja, incremento gradativo de carregamento e rigidez dos elementos com a evolução da construção, e pela interação solo-estrutura (ISE), representando o solo por molas lineares, em um edifício de alvenaria estrutural sobre estrutura de transição em concreto armado. Foi utilizado o modelo de barras equivalentes, desenvolvido por Nascimento Neto, para discretização da estrutura de transição e do primeiro pavimento em alvenaria, e o modelo de pórtico tridimensional específico para discretização dos demais pavimentos. Mediante quatro modelos de análises, foram avaliadas as distribuições das tensões na base das paredes, e os esforços e deslocamentos da estrutura de transição. Os resultados evidenciam que a introdução da ISE e do efeito construtivo provocam alívio ou possível necessidade de reforço em elementos dimensionados no Estado Limite Último (ELU) e no Estado Limite de Serviço (ELS), assim como uniformização de recalques.

Palavras-chave: alvenaria estrutural; estrutura de transição em concreto armado; interação solo-estrutura; efeito construtivo

 
Study of red ceramic residues as pigments in matrices based on white Portland cement
Estudo de resíduos de cerâmica vermelha como pigmentos em matrizes de cimento Portland branco
  Full Paper: Pdf
  Dias, Letícia Andreolli; Birck, Fernanda Boll; Kaefer, Lucas; Arnold, Daiana Cristina Metz; de Vargas, Alexandre Silva
 

Abstract

The present study evaluated the use of red ceramic residues (RCR) as pigments in matrices based on White Portland cement. Five mortars were prepared for the present study: control mortar (M0), at 1:2,3 ratio (cement: sand) and water/cement ratio of 0.60, other four mortars were prepared containing RCR in 10% (M10), 20% (M20), 50% (M50), 100% (M100) of volume in replace to the sand. Colorimetric tests indicated a significant increase in the coloring, due to the increase of the RCR used. Tests of resistance to compression strength indicated a significant increase in the results as there was an increase in the substitution content of the sand by RCR. In the flexural tensile strength was no significant influence for contents of up to 50%. Therefore, the RCR showed potential as a pigmentation product and can contribute to the increase in compressive strength in Portland cement-based matrices.

Keywords: sand; pigments for mortar; red ceramic residues

  Resumo

O presente estudo avaliou a utilização de resíduos de cerâmica vermelha (RCR) como pigmentos em matrizes à base de cimento Portland Branco. Para o presente estudo foram preparadas cinco argamassas: argamassa de controle (M0), com traço, em massa, de 1: 2,3 (cimento: areia) e relação água/cimento de 0,60; outras quatro argamassas foram preparadas contendo RCR, em substituição ao volume da areia, em teores de 10% (M10), 20% (M20), 50% (M50) e 100% (M100). Os testes colorimétricos indicaram um aumento significativo na coloração, devido ao aumento do RCR utilizado. Ensaios de resistência à compressão indicaram aumento significativo nos resultados, com o aumento da substituição da areia pelo RCV. Na resistência à tração na flexão não houve influência significativa para teores de até 50% do RCR. Portanto, o RCR apresentou potencial como produto de pigmentação e pode contribuir para o aumento da resistência à compressão em matrizes à base de cimento Portland.

Palavras-chave: areia natural; pigmento para argamassa; resíduo de cerâmica vermelha

 
Probabilistic analysis of slab-column connections subjected to punching shear according to the ABNT NBR 6118 (2014) recommendations considering the model error measure
Análise probabilística de ligações laje-pilar submetidas à punção segundo as recomendações da ABNT NBR 6118 (2014) considerando a medida do erro de modelo
  Full Paper: Pdf
  Marque, Náyra Louise Alonso; Nogueira, Caio Gorla
 

Abstract

Reinforced concrete flat slabs are structural systems in which slabs are directly supported by columns, without the use of beams. A structural phenomenon that deserves attention in these systems is the punching shear, characterized by the occurrence of shear stresses close to the slab-column interface, which can produce fragile rupture in those regions. This study presents some results of reliability index β obtained for slab-column connections based on FORM, according to the Brazilian standard’s model, considering the model error. The critical contours C and C’ without shear reinforcement are analyzed. The results showed that failure in the C contour is very unlikely, while the probabilities of rupture in the C' contour when considering the influence of the model error are greater than the target values recommended in the literature for the ULS.

Keywords: slab-column connection; punching shear; reliability; reinforced concrete

  Resumo

Lajes lisas de concreto armado são sistemas estruturais compostos por lajes diretamente apoiadas em pilares, sem o uso de vigas. Um fenômeno estrutural que merece atenção nesses sistemas é a punção, caracterizada pela ocorrência de tensões de cisalhamento nas proximidades da interface laje-pilar, que podem produzir ruptura frágil nessas regiões. Este estudo apresenta resultados do índice de confiabilidade β obtidos para ligações laje-pilar a partir de análises de confiabilidade utilizando o FORM, segundo o modelo da norma brasileira, considerando o erro de modelo. Os contornos críticos C e C’ sem armadura de punção são analisados. Os resultados mostraram que a falha no contorno C é muito improvável, enquanto que as probabilidades de ruptura no contorno C’ quando se considera a influência do erro de modelo são maiores que valores alvo recomendados na literatura para o ELU.

Palavras-chave: ligação laje-pilar; punção; confiabilidade; concreto armado

 
Optimization of slender reinforced concrete columns subjected to biaxial bending using genetic algorithms
Optimização de pilares esbeltos de concreto armado sujeitos a flexão biaxial utilizando algoritmos genéticos
  Full Paper: Pdf
  Pires, Susana de Lima; Silva, Maria Cecilia Amorim Teixeira da
 

Abstract

In this paper, a computational tool was developed to optimize the design of slender reinforced concrete columns subjected to biaxial bending considering the material and geometric nonlinearities rigorously. The optimization process utilizes the technique of genetic algorithms to find the best cross-sectional dimension and the best distribution and amount of reinforcement, to minimize the cost of the column subject to certain constraints of strength, stability, feasibility and regulatory. The analysis applies to rectangular cross-section of columns, and constant and symmetrical distribution of reinforcement. The results obtained by the developed software converge properly to an optimal solution or to a solution around the optimum in a significantly shorter time interval in relation to the results obtained when considering all solutions within the previously established domain. The effect of slenderness on the optimal design of reinforced concrete columns was also analyzed. The results showed that the column cost increases as the slenderness ratio increases, and steel becomes the predominant material to establish the equilibrium of the structural element.

Keywords: structural analysis; reinforced concrete design; material nonlinearity; geometric nonlinearity; second order effects

  Resumo

Neste trabalho, foi desenvolvida uma ferramenta computacional para otimizar o dimensionamento de pilares de concreto armado esbeltos sujeitos a flexão oblíqua, considerando-se rigorosamente as não-linearidades física e geométrica. O processo de optimização utiliza a técnica dos algoritmos genéticos para encontrar a melhor seção transversal, a melhor distribuição e a melhor quantidade de armadura, de modo a minimizar o custo do pilar sujeito a certas restrições de resistência, estabilidade, de exequibilidade e normativas. A análise se aplica a pilares de seção transversal retangular constante e com distribuição simétrica de armadura. Os resultados obtidos pelo programa computacional desenvolvido convergem adequadamente para uma solução ótima ou para uma solução em torno da ótima num intervalo de tempo significativamente menor comparativamente aos resultados obtidos quando todas as soluções dentro do domínio previamente estabelecido são considerados. Foi também analisado o efeito da esbeltez no dimensionamento ótimo de pilares de concreto armado. Os resultados mostraram que o custo do pilar aumenta à medida que a esbeltez aumenta, e o aço torna-se o material predominante para estabelecer o equilíbrio do elemento estrutural.

Palavras-chave: análise estrutural; dimensionamento de concreto armado; não linearidade física; não linearidade geométrica; efeitos de segunda ordem

 
Numerical and parametric study of the yield stress limits of reinforcement bars in clay block masonry structures
Estudo numérico e paramétrico sobre o limite da tensão de escoamento da armadura na alvenaria estrutural de blocos cerâmicos
  Full Paper: Pdf
  Izquierdo, Orieta Soto; Corrêa, Márcio Roberto Silva; Izquierdo, Indara Soto; Araújo, Iván Gómez
 

Abstract

The Brazilian Standard Structural Masonry considers for the maximum tensile stress (fs) of the reinforcements embedded in the grout in clay blocks with smooth surfaces several limits of the yield stress for the reinforcement (fyk). This work aims to analyze the limits of the yield stress of reinforcement bars in clay block masonry structures by numerical and parametric analysis in push-out and pull-out tests, varying the type of grout and reinforcement diameter. A numerical study was performed using a 3D-model with the DIANA® software based on the Finite Element Method. The parametric study confirmed that the limits obtained in this research for reinforcement diameter of 8 mm, 10 mm, 12.5 mm and 16 mm are in agreement with the limits specified by the Brazilian Standard, with exception of the 20 mm diameter, which limit was lower than indicated by the Standard. The tensile stress limits of the embedded reinforcement progressively reduce with increasing rebar diameter, being the failure is dominated by the bond strength of the block/grout interface.

Keywords: yield stress; bond strength; block/grout interface; finite element; clay blocks

  Resumo

A norma brasileira de alvenaria estrutural considera para a tensão máxima de tração das armaduras (fs) embutida no graute em blocos cerâmicos com superfícies lisas vários limites da tensão de escoamento do aço (fyk). Este trabalho teve como principal objetivo analisar os limites da tensão de escoamento das armaduras inseridas na alvenaria estrutural de blocos cerâmicos por meio de análises numéricas e paramétricas em corpos de provas push-out e pull-out, variando o tipo de graute e diâmetro das armaduras. O estudo numérico dos modelos analisados foi feito pelo Método dos Elementos Finitos utilizando o pacote computacional FX+DIANA®. A análise paramétrica confirmou que os limites obtidos nesta pesquisa para armaduras com diâmetros de 8 mm, 10 mm, 12.5 mm e 16 mm estão em concordância com os especificados pela norma brasileira, com exceção da armadura de 20 mm de diâmetro, cujo limite ficou menor que o apontado pela norma. Dessa maneira, a tensão de escoamento da armadura embebida no graute diminui progressivamente com o aumento do diâmetro das barras, sendo a falha dominada pela tensão de aderência da interface que se cria entre as paredes dos blocos cerâmicos e o graute.

Palavras-chave: tensão de escoamento; tensão de aderência; interface bloco/graute; elementos finitos; blocos cerâmicos

 
Load transfer on instrumented prestressed ground anchors in sandy soil
Transferência de carga em ancoragens protendidas instrumentadas em solo arenoso
  Full Paper: Pdf
  Sousa, Alex Micael Dantas de; Costa, Yuri Daniel Jatobá; Florêncio, Luiz Augusto da Silva; Costa, Carina Maria Lins
 

Abstract

This study evaluates load variations in instrumented prestressed ground anchors installed in a bored pile retaining wall system in sandy soil. Data were collected from instrumentation assembled in the bonded length of three anchors, which were monitored during pullout tests and during different construction phases of the retaining wall system. Instrumentation consisted of electrical resistance strain gauges positioned in five different sections along the bonded length. Skin friction distributions were obtained from the field load measurements. Results showed that the skin friction followed a non-uniform distribution along the anchor bonded length. The mobilized skin friction concentrated more intensely on the bonded length half closest to the unbonded length, while the other half of the bonded length developed very small skin friction. The contribution of the unbonded length skin friction to the overall anchor capacity was significant and this should be accounted for in the interpretation of routine anchor testing results. Displacements applied to the anchor head were sufficient to mobilize the ultimate skin friction on the unbonded length, but not on the bonded length. Performance of loading-unloading stages on the ground anchor intensified the transfer of load from the unbonded length to the bonded length. Long-term monitoring of the anchor after lock-off revealed that the load at the anchor bonded length followed a tendency to reduce with time and was not significantly influenced by the retaining wall construction phases.

Keywords: ground anchor; load transfer; skin friction; retaining wall; bored pile

  Resumo

O presente estudo avalia as variações de carga em ancoragens protendidas instrumentadas, instaladas em uma estrutura de contenção composta por estacas escavadas em solo arenoso. Os dados foram coletados a partir de instrumentação disposta no trecho ancorado de três ancoragens, monitoradas durante ensaios de arrancamento e durante diferentes etapas construtivas da contenção. As ancoragens foram instrumentadas com extensômetros elétricos de resistência em cinco seções distintas posicionadas ao longo do trecho ancorado. Distribuições de atrito lateral foram obtidas a partir das medições de carga em campo. Os resultados revelaram uma distribuição não uniforme do atrito lateral ao longo do trecho ancorado. O atrito lateral mobilizado concentrou-se mais intensamente na metade do trecho ancorado mais próxima ao trecho livre, ao passo que uma parcela muito pequena de atrito lateral foi mobilizada na outra metade do trecho ancorado. A contribuição do atrito lateral no trecho livre para a capacidade de carga da ancoragem foi significativa, o que deve ser levado em consideração na interpretação dos resultados de ensaios de rotina em tirantes. Os deslocamentos aplicados na cabeça da ancoragem foram suficientes para mobilizar o atrito lateral último no trecho livre, porém não no trecho ancorado. A execução de estágios de carga-descarga na ancoragem contribuiu para intensificar a transferência de carga do trecho livre ao trecho ancorado. O monitoramento de longo-prazo da ancoragem após incorporação do carregamento revelou que a carga no trecho ancorado seguiu uma tendência de redução ao longo do tempo, não tendo sido significativamente influenciada pelas etapas construtivas da contenção.

Palavras-chave: ancoragem; transferência de carga; atrito lateral; estrutura de contenção; estaca escavada