In this study we present the methodology and the results from the analysis of behavior of reinforced beams and externally strengthened until the flexural with sheet of CFRP (carbon fiber reinforced polymer).The strengthening behavior of common concrete beams is analyzed and compared with the strengthening of beams molded with mortar cement composite and short steel fibers. The main objective was to investigate the influence of cement composite (chosen without major criteria) on the behavior and failure mode of the strengthened beams. Flexural tests in three points of six beams and characterization tests of materials (flexural tests in three points in engraved prismatic bodies-of-proof, strain tests in steel bars and axial compression tests in cylindrical bodies-of-proof) were carried out. In addition, a finite element analysis has been performed to compare to experimental results. The increase of toughness and crack strength lead to significant changes in the structural behavior of beams with fibers and strengthened when compared to strengthened common concrete beams.

Keywords: cement composite; strengthened beams; bending; toughness

Neste trabalho, apresenta-se a metodologia utilizada e os resultados da análise do comportamento de vigotas armadas e reforçadas externamente à flexão com manta de PRFC (polímeros reforçados com fibras de carbono). Avalia-se o comportamento do reforço de vigotas de concreto comum e compara-o com o do reforço de vigotas moldadas com um compósito cimentício à base de argamassa e fibras curtas de aço. O objetivo principal foi investigar a influência do compósito cimentício (escolhido sem maiores critérios) sobre o comportamento e o modo de ruína das vigotas reforçadas. Para tanto, uma série de ensaios de flexão em três pontos em seis vigotas foi conduzida, além dos ensaios de caracterização dos materiais: ensaios de flexão em três pontos em corpos-de-prova prismáticos entalhados, ensaios de tração em barras de aço e ensaios de compressão axial em corpos-de-prova cilíndricos. Adicionalmente, uma análise de elementos finitos foi desenvolvida com objetivo de comparar os resultados obtidos com os experimentais. O ganho de tenacidade e de resistência à fissuração provocou mudanças significativas no desempenho da vigota moldada com fibras e reforçada quando comparada com a vigota reforçada de concreto comum.

Palavras-chave: compósito cimentício, vigotas reforçadas, flexão, tenacidade.

This paper presents a proposal of thermal performance evaluation of a one-storey housing typology (TI24A) executed by CDHU - Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo, considering the use of cast-in-place monolithic panels of concrete, with different thicknesses panels (8, 10 and 12 cm) and density between 1600 and 2400 kg/m³. In this study, the specific purpose was discussing the influence of the characteristic of concrete walls on the housing thermal performance without slab. Was defined of first parameters of study (definition of the one-storey housing typology, survey about housing users behavior and cities choose) and executed computational simulation (winter and summer), for four São Paulo State cities (São Paulo, São Carlos, Santos e Presidente Prudente), with the software Arquitrop 3.0 in a one-storey housing. Was observed that in winter and summer the typologies analyzed, the panels thickness variation had more influence about results than different concrete densities. The minimum level of thermal performance (M) in winter has been granted for some cities, with exception of Santos. In summer one of São Paulo city’s typology was attended the minimum level of thermal performance in agreement with standard “NBR 15575 Residential buildings up to five storied – Performance, Part 1: General requirements”.

Keywords: Thermal performance; Low-cost one-storey housing; Cast-in-place monolithic panels of concrete.

Neste artigo apresenta-se a avaliação do desempenho térmico de uma tipologia habitacional térrea (TI24A) executada pela CDHU - Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo, utilizando o sistema construtivo de painéis monolíticos de concreto moldados in loco, com painéis de diferentes espessuras (8, 10 e 12 cm) e massas específicas variando entre 1600 e 2400 kg/m³. Analisou-se especificamente a influência dos tipos de vedação no desempenho térmico de habitações sem laje. Foram determinados os critérios iniciais de estudo (definição da tipologia habitacional térrea, levantamento de dados comportamentais dos usuários e determinação das cidades) e executadas simulações computacionais (inverno e verão), para 4 cidades do Estado de São Paulo (São Paulo, São Carlos, Santos e Presidente Prudente), empregando o software Arquitrop 3.0. Observou-se que para inverno e verão, nas tipologias térreas analisadas, a variação de massa específica do concreto pouco influenciou nos resultados, já a variação das espessuras dos painéis representou maiores diferenças nas temperaturas internas. Para o inverno foi atendido o nível mínimo de desempenho térmico para grande parte das cidades, com exceção de Santos. Para o verão, somente para a cidade de São Paulo o nível mínimo de desempenho térmico foi atendido de acordo com a norma “NBR15575-1 Edifícios habitacionais de até 5 pavimentos – Desempenho, Parte 1: Requisitos Gerais”.

Palavras-chave: Desempenho térmico; Habitação térrea de interesse social; Painéis de concreto moldados in loco.

This study was carried out to investigate the behavior of self-compacting concrete beams reinforced with steel fibers subjected to the bending. For such, steel fibers with a ratio l/d of 50, in a volume fraction of 1% were used. Reinforced concrete beams with dimensions of 12,5 x 23,5 x 132 cm were in four-point bending, at 28 days of age. During the test were taken strain measurements in the stirrups and the longitudinal reinforcement bars, besides measurements of the strain in the compressed region of concrete and of deflections at mid-span. The data collected showed that the addition of steel fibers in self-compacting concrete (SCC) promotes a notable increase in the beam’s resistant capacity, resulting in lower deflections at mid-span, lower deformations of the reinforcement bars, both transversal as longitudinal, and improved cracking control, compared to control beams produced with conventional concrete, with or without steel fibers.

Keywords: Self-compacting concrete; Steel fibers; Reinforced concrete beams; Four-point bending test.

Este estudo foi desenvolvido para avaliar o comportamento de vigas de concreto autoadensável (CAA) reforçado com fibras de aço submetidas à flexão. Para tal, foram utilizadas fibras de aço com fator l/d = 50, em uma fração volumétrica de 1%. Foram confeccionadas vigas armadas de dimensões (12,5 x 23,5 x 132) cm, as quais foram ensaiadas por flexão a quatro pontos, aos 28 dias de idade, sendo feitas medições das deformações apresentadas nos estribos e armadura longitudinal, além de medições das deformações do concreto na região comprimida e das flechas no meio do vão. Os resultados dos ensaios mostraram que a adição das fibras de aço ao CAA promoveu sensível ganho na capacidade resistente da viga, com menores flechas, menores deformações das armaduras, longitudinal e transversal, e melhorado controle da fissuração, em comparação às demais vigas produzidas com concretos convencionais, com e sem fibras de aço.

Palavras-chave: Concreto autoadensável; Fibras de aço; Vigas de concreto armado; Ensaio de flexão a quatro pontos.

This work shows the consequences of the emergence of erosions on concrete structures of urban stormwater channels, based on inspections in over 180 km of channels in the drainage system in Belo Horizonte (Brazil). The article describes the origins of erosion, which can be abrasion, cavitation and chemical attacks, and shows the formation and evolution processes of pathologies, stressing the fact that they can cause the structures to collapse. Safety inspection procedures and the high risks involved are presented. The article also addresses the main characteristics materials should have to be erosion resistant, and establishes relationships between the different pathologies and the operational hydraulic characteristics of the channels, aiming at the future development of a patrimonial management program.

Keywords: Stormwater channels, concrete pathologies, erosions.

Este trabalho apresenta as conseqüências do surgimento das erosões no interior das estruturas de concreto das galerias de águas pluviais urbanas, com base em inspeções feita em mais de 180 km na rede de drenagem da cidade de Belo Horizonte (Brasil). O artigo descreve a gênese das erosões que podem ser por abrasão, por cavitação e por ataque químico, mostrando os processos de formação e evolução das patologias, chamando a atenção que elas podem levar as estruturas ao colapso. São apresentados os procedimentos de segurança para a realização das inspeções e os altos riscos envolvidos no trabalho. O artigo também aborda as principais características que os materiais devem ter para resistir às erosões e procura estabelecer relações entre as diferentes patologias e as características hidráulicas operacionais, visando o desenvolvimento ulterior de um programa de gestão patrimonial.

Palavras-chave: Galerias de águas, patologias de concreto, erosões.

This paper shows the development of a mechanical model to reinforced concrete analysis based on the finite element method, taking into account the non-linear material behavior with shear strength mechanisms, such as shear reinforcement and dowel action. These mechanisms are coupled to a damage model for concrete to better represent the material stiffness loss, as well as the global response of beams. Numerical examples are presented to validate the model, verifying the importance of these contributions, mainly for hyperstatic beams with high span-to-depth ratio.

Keywords: Finite element method, damage, complementary mechanisms, shear strength, beams.

Este trabalho apresenta um modelo mecânico para análise de vigas em concreto armado com base no método dos elementos finitos, considerando a não-linearidade física dos materiais em conjunto com mecanismos específicos de resistência ao cisalhamento do concreto armado, tais como a armadura transversal e o efeito de pino. Esses mecanismos são acoplados a um modelo de dano para o concreto com o objetivo de representar melhor as perdas de rigidez do material, bem como a resposta global das vigas. Foram apresentados exemplos numéricos para validação do modelo, verificando-se a importância dessas contribuições, principalmente em vigas hiperestáticas com elevada relação altura/comprimento.

Palavras-Chave: Método dos elementos finitos, dano, mecanismos complementares, resistência ao cisalhamento, vigas.

The use of precast lattice-reinforced joist slabs in reinforced concrete structures has advanced since the 1990s. Such slabs are produced in two steps: one at the manufacturing plant where the joists are made, and the other on site, when concrete topping is applied. These slabs offer several advantages over other systems, such as reduced consumption of building materials, lower labor costs, simplicity and speed of erection, easy installation of service conduits, lower self-weight of the concrete structure, versatility in use, and economy. The procedures involved in manufacturing the joists and assembling the slabs in various types of buildings in the region of São Carlos, state of São Paulo, Brazil are described and analyzed, and the results of interviews with manufacturers, designers and builders are reported. The data collected show that in most cases this system has been executed inadequately, without taking simple precautions that would have prevented many of the problems of quality and durability that usually arise during use.

Keywords: Lattice-reinforced joists, production, construction, quality, durability.

O emprego de lajes pré-moldadas treliçadas nas estruturas de concreto armado ganhou impulso a partir dos anos 90. Sua construção passa por duas etapas principais: uma industrial na fabricação das joists treliçadas e outra, na obra, quando recebe o concreto para a confecção da capa. Seu uso se justifica pelas vantagens que apresenta em relação a outros sistemas, tais como a redução do consumo de materiais e da mão-de-obra, facilidade, agilidade e rapidez na execução, praticidade na confecção de instalações prediais, alívio do peso próprio da estrutura, versatilidade de aplicação e economia. Analisam-se os procedimentos de fabricação das joists e montagem dessas lajes em diversos tipos de edificações na região de São Carlos, São Paulo, além de feitas entrevistas com fabricantes, projetistas e construtores. Verificou-se que o sistema tem sido executado na maioria das vezes de maneira inadequada, sem cuidados simples que, se adotados, certamente melhorariam em muito os problemas de qualidade e durabilidade que quase sempre surgem na fase de utilização.

Palavras-Chave: Lajes treliçadas, produção, execução, qualidade, durabilidade.

Damage reports after recent earthquakes proves that slippage between steel reinforcing bars and the surrounding concrete is one the common causes of damage and collapse of existing RC building structures. The bond-slip mechanism assumes particular importance in RC building structures built until the 70’s, with plain reinforcing bars, previously to the enforcement of modern seismic codes. This type of structures is usually characterized by poor reinforcement detailing, poor bond properties and inadequate concrete confinement. In RC buildings subjected to cyclic loads, as the induced by earthquakes, high stress concentration occurs at the beam-column joints, making this regions prone to the occurrence of severe damage. Beam-column joints are particularly sensitive to the bond-slip mechanism due to the stress concentration, but also due to the fact that anchorage of beam and column longitudinal reinforcing bars is typically made in the joint vicinity. In this paper are presented the main results of the cyclic tests performed on two full-scale beam-column joints with the same geometry and reinforcement detailing, representative of interior joints in RC building structures built until the mid-70’s, without adequate seismic detailing. One specimen was built with plain reinforcing bars (poor bond properties) and the other with deformed bars (good bond properties). For a better comprehension of the bond properties influence on the cyclic behavior of the beam-column joints, a comparison is established between the main experimental results obtained for the two specimens. The comparative analysis shows that the bond-slip mechanism has a strong influence in the cyclic response of RC structural elements.

Keywords: Beam-column joints; Cyclic behaviour; Concrete-steel bond; Plain reinforcing bars; Experimental tests.

Da observação dos danos provocados por diversos sismos recentes, verifica-se que o escorregamento aço-betão é uma das principais causas de dano e colapso de edifícios existentes de betão armado. Em muitos países, este fenómeno assume particular importância nos edifícios construídos até aos anos 70, com armadura lisa e anteriormente à introdução dos primeiros regulamentos que contemplam a acção sísmica com maior detalhe. Este tipo de estruturas apresenta, geralmente, pormenorização deficiente da armadura, fracas condições de aderência e confinamento inadequado do betão. As ligações viga-pilar nas estruturas de betão armado são pontos onde ocorrem danos significativos quando as estruturas estão sujeitas a carregamentos cíclicos, uma vez que nestas zonas ocorre a maior concentração de esforços. O fenómeno do escorregamento assume particular relevância nas ligações viga-pilar, devido aos maiores esforços que aqui se desenvolvem mas também ao facto de nestas zonas se realizar tipicamente a ancoragem dos varões longitudinais dos pilares e/ou vigas. Neste artigo são apresentados os principais resultados dos ensaios cíclicos de dois nós viga-pilar à escala real com igual geometria e igual pormenorização da armadura, representativos de nós interiores de edifícios de betão armado construídos até meados dos anos 70 sem pormenorização adequada para fazer face à acção sísmica. Um dos nós foi construído com armadura lisa (com fracas condições de aderência) e o outro nó com armadura nervurada (com boas condições de aderência). Faz-se também a comparação dos resultados obtidos para compreender a influência das condições de aderência na resposta cíclica de nós interiores viga-pilar deste tipo de estruturas de betão armado. Dos resultados obtidos, conclui-se que o fenómeno do escorregamento condiciona significativamente o desempenho das estruturas com armadura lisa quando solicitadas por acções cíclicas.

Palavras-Chave: Nós viga-pilar; Comportamento cíclico; Aderência aço-betão; Armadura lisa; Ensaios experimentais.