Different FPR post-strengthening techniques have been developed and applied in existing structures aiming to increase their load capacity. Most of the FRP systems used nowadays consist of carbon fibers embedded in epoxy matrices (CFRP). Regardless of the advantages and the good results shown by the CFRP post-strengthen technique, experimental studies show that, in most cases, the failure of post-strengthened structures is premature. Aiming to better use the tensile strength of the carbon fiber strips used as post-strengthening material, the application of prestressed CFRP strips started to be investigated. The main purpose of this paper is to analyze the effects of the composite prestressing in the performance of the CFRP post strengthening technique. The experimental program was based on flexural tests on post-strengthened reinforced concrete beams subjected to static – part 1 and cyclic – part 2 loading. Experimental results allowed the analysis of the quality and shortcomings of post-strengthen system studied, which resulted in valuable considerations about the analyzed post-strengthened beams.

Keywords: prestressing, FRP, strips, carbon fiber, concrete structure, fatigue.

Diferentes técnicas de reforço que utilizam sistemas PRF formados com fibras de carbono envolvidas em matriz epoxídica (PRFC) têm sido aplicadas em todo o mundo em estruturas que necessitam aumentar recuperar sua capacidade resistente. Apesar dos bons resultados obtidos e das vantagens associadas a estas técnicas, estudos experimentais mostram que a ruptura das estruturas reforçadas freqüentemente acontece de forma prematura, sem o esgotamento da capacidade resistente do PRFC. Recentemente, a utilização de PRFC protendidos começou a ser investigada, visando a um melhor aproveitamento da resistência à tração dos laminados de fibra de carbono. Dentro deste propósito, este artigo busca analisar a eficiência da técnica de protensão de compósitos laminados, através da realização de ensaios à flexão com carregamento estático – parte 1 e cíclico – parte 2. Os resultados obtidos possibilitaram a análise das qualidades e fraquezas do sistema de reforço estudado, permitindo a obtenção de considerações relevantes sobre as estruturas reforçadas estudadas.

Palavras-chave: protensão, PRF, laminados, fibra de carbono, estruturas de concreto, fadiga.

This paper addresses the analysis of probabilistic corrosion time initiation in reinforced concrete structures exposed to ions chloride penetration. Structural durability is an important criterion which must be evaluated in every type of structure, especially when these structures are constructed in aggressive atmospheres. Considering reinforced concrete members, chloride diffusion process is widely used to evaluate the durability. Therefore, at modelling this phenomenon, corrosion of reinforcements can be better estimated and prevented. These processes begin when a threshold level of chlorides concentration is reached at the steel bars of reinforcements. Despite the robustness of several models proposed in the literature, deterministic approaches fail to predict accurately the corrosion time initiation due to the inherently randomness observed in this process. In this regard, the durability can be more realistically represented using probabilistic approaches. A probabilistic analysis of ions chloride penetration is presented in this paper. The ions chloride penetration is simulated using the Fick’s second law of diffusion. This law represents the chloride diffusion process, considering time dependent effects. The probability of failure is calculated using Monte Carlo simulation and the First Order Reliability Method (FORM) with a direct coupling approach. Some examples are considered in order to study these phenomena and a simplified method is proposed to determine optimal values for concrete cover.

Keywords: reliability algorithms, durability, reinforced concrete, concrete cover

Este artigo aborda a análise probabilística do tempo de início da corrosão em estruturas de concreto armado expostas à penetração de íons cloretos. Durabilidade estrutural é um critério importante que deve ser avaliado em cada tipo de estrutura, especialmente quando estas estruturas são construídas em ambientes agressivos. Considerando os elementos em concreto armado, o processo de difusão de cloreto é amplamente utilizado para avaliar a durabilidade. Dessa forma, com a modelagem deste fenômeno, a corrosão das armaduras pode ser mais bem estimada e evitada. Estes processos começam quando um nível limite de concentração de cloretos é alcançado nas barras de aço da armadura. Apesar da robustez dos vários modelos propostos na literatura, as abordagens determinísticas não conseguem prever com precisão o tempo de início de corrosão, devido à aleatoriedade inerentemente aos parâmetros que controlam este processo. A este respeito, a durabilidade pode ser representada de forma mais realista utilizando abordagens probabilísticas. Uma análise probabilística da penetração de íons cloreto é apresentada neste artigo. A penetração de íons cloreto é simulada usando a segunda lei de Fick da difusão. Esta lei representa o processo de difusão de cloreto, considerando efeitos dependentes do tempo. A probabilidade de falha é calculada usando simulação de Monte Carlo e o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM) com uma abordagem via acoplamento direto. Alguns exemplos são considerados, a fim de estudar estes fenômenos e um método simplificado é proposto para determinar os valores ótimos para o cobrimento de concreto.

Palavras-chave: algoritmos de confiabilidade, durabilidade, concreto armado, cobrimento de concreto.

Red mud, the main waste generated in aluminum and alumina production from bauxite ore by the Bayer process, is considered “hazardous” due to its high pH. The high pH also provides greater protection of rebars, which is reflected in the low corrosion potential and high electrical resistivity (filler effect) of concrete. The corrosion potential was monitored by electrochemical measurements and the electrical resistivity was evaluated using sensors embedded in concrete test specimens. The results showed that the addition of red mud is beneficial to concrete, reducing its corrosion potential and increasing its electrical resistivity. Red mud proved to be a promising additive for concrete to inhibit the corrosion process.

Keywords: concrete, red mud, concrete, corrosion potential, electrical resistivity

A lama vermelha é um resíduo sólido gerado no processo de beneficiamento da bauxita e, devido a seu elevado pH, é considerado “perigoso”. O elevado pH da lama vermelha proporciona uma maior proteção à armadura do concreto, o que é refletido no baixo potencial de corrosão da armadura e elevada resistividade elétrica (efeito filler) do concreto. O potencial de corrosão foi monitorado por medidas eletroquímicas e a resistividade elétrica foi avaliada com o uso de sensores embutidos nas amostras de concreto. Os resultados obtidos mostraram que a adição da lama vermelha é benéfica ao concreto, reduzindo o potencial de corrosão e aumentando a resistividade elétrica. Assim, a lama vermelha apresenta-se como uma promissora adição ao concreto armado, no intuito de inibir o processo corrosivo.

Palavras-chave: concreto, lama vermelha, concreto, potencial de corrosão, resistividade elétrica.

The studied connections are composed of concrete filled steel tubes (CFT) connected to composite beams by passing through bolts, endplates and steel deck, which also contributes to support the applied loads. The parametric analysis presented in this work is based on numerical simulations performed with software TNO Diana, using experimental results to calibrate the reference numerical model. The influence of three main parameters, being them the bolts diameter, the slab height and the beams cross section, was evaluated. According to the obtained bending moment versus rotation curves, it was concluded that, among the three parameters analyzed, the most important one was the bolts diameter. About the beams cross section, inconclusive results were achieved, probably due to the incompatibility between the 16 mm bolts and the robust beam cross sections considered in the parametric analysis.

Keywords: composite connection, numerical simulation, mixed column (CFT).

A ligação em estudo é constituída por pilar misto preenchido com concreto ligado às vigas mistas por meio de parafusos passantes, chapa de topo e laje com forma de aço incorporada, que também contribui no combate aos esforços aplicados. O estudo paramétrico do presente trabalho é baseado em simulações numéricas realizadas no programa TNO Diana. O modelo numérico de ligação considerado como referência foi calibrado a partir de resultados experimentais e para o estudo do seu comportamento foram variados parâmetros importantes como o diâmetro dos parafusos, altura da laje e seção da viga. Como resultado das análises concluiu-se que dentre os três parâmetros analisados o que mais influenciou o comportamento da ligação, tendo como base a curva momento fletor versus rotação, foi o diâmetro dos parafusos, obtendo resultados inconclusivos no caso da seção da viga, pois seções mais robustas não foram compatíveis com os parafusos de 16 mm de diâmetro utilizados no modelo de ligação de referência.

Palavras-chave: ligação mista, simulação numérica, pilar misto.

The composition of a self-compacting concrete (SCC) should be defined to fulfills a number of requirements, such as self-compactibility, strength and durability. This study aims to compare three methods of dosage for SCC with local materials, so as to determine which one is the most economical and rational, thus assisting the executor in making a decision and enabling economic and technical feasibility for its application. The methods used in the experimental program were: Nan Su et al., which was developed in 2001 [1]; Repette-Melo, which was proposed in 2005 [2]; and Tutikian & Dal Molin, which was developed in 2007 [3]. From the results obtained in the experimental program, it was observed that the method which presented the lowest cost and highest compressive strength at the ages of 7, 28 and 91 days was Tutikian & Dal Molin, while the one which reached the lowest chloride ion penetration, best compactness and highest elasticity modulus was Repette-Melo. In tests carried out in the fresh state, all tested methods yielded mixtures which comply with the self-compactibility levels required by ABNT NBR 15823:2010 [4].

Keywords: self-compacting concrete, methods of dosing, properties in the fresh and hardened state.

A composição de um concreto autoadensável (CAA) deve ser definida de forma a satisfazer um conjunto de requisitos, como a autocompactabilidade, resistência e durabilidade. O objetivo deste artigo é comparar três métodos de dosagem para CAA com materiais locais, a fim de determinar o mais econômico e racional, auxiliando a tomada de decisão por parte do executor e proporcionando a viabilidade econômica e técnica para aplicações. Os métodos utilizados no programa experimental foram: o de Nan Su et al., desenvolvido em 2001 [1], o de Repette-Melo, proposto em 2005 [2] e o de Tutikian & Dal Molin, elaborado no ano de 2007 [3]. A partir dos resultados obtidos no programa experimental, observou-se que o método que apresentou os menores custos e maiores resistências à compressão nas idades de 7, 28 e 91 dias foi o de Tutikian & Dal Molin e o que atingiu menor penetração de íons cloretos, melhor compacidade e maior módulo de elasticidade foi o de Repette-Melo. Nos ensaios realizados no estado fresco todos os métodos experimentados obtiveram misturas que se enquadraram na classe de autoadensabilidade requerida pela ABNT NBR 15823:2010 [4].

Palavras-chave: concreto autoadensável. métodos de dosagem. propriedades no estado fresco e endurecido.

The growing demand for knowledge about the effect of high temperatures on structures has stimulated increasing research worldwide. This article presents experimental results for short composite steel and concrete columns subjected to high temperatures in ovens with or without an axial compression load, numerically analyzes the temperature distribution in these columns after 30 and 60 minutes and compares them with experimental results. The models consist of concrete-filled tubes of three different thicknesses and two different diameters, and the concrete fill has conventional properties that remained constant for all of the models. The stress-strain behavior of the composite columns was altered after exposure to high temperatures relative to the same columns at room temperature, which was most evident in the 60-minute tests due to the higher temperatures reached. The computational analysis adopted temperature rise curves that were obtained experimentally.

Keywords: fire, composite columns, steel, concrete

A crescente demanda por conhecimento sobre a ação de altas temperaturas nas estruturas vem impulsionando pesquisas em todo o mundo. Este artigo tem por objetivo apresentar resultados experimentais de pilares mistos curtos de aço e concreto submetidos a altas temperaturas em fornos, com e sem ação de carregamento de compressão centrada, assim como analisar numericamente a distribuição da temperatura nesses pilares, nos tempos de 30 e 60 minutos e compará-los aos resultados experimentais. Os modelos adotados são tubos preenchidos com concreto, com três espessuras e dois diâmetros diferentes para os tubos, e o concreto de preenchimento com propriedades convencionais que se mantiveram constantes para todos os modelos. O comportamento força – deformação dos pilares mistos foi alterado após exposição à altas temperaturas em relação aos mesmos pilares em temperatura ambiente, sendo mais evidente nos ensaios de 60 minutos, os quais atingiram temperaturas mais elevadas. Na análise numérica adotaram-se curvas de elevação de temperatura que foram obtidas experimentalmente.

Palavras-chave: concreto autoadensável. métodos de dosagem. propriedades no estado fresco e endurecido

Reinforced concrete codes worldwide establish that the design of slender columns must ensure that under the most unfavorable load combination, there is neither instability nor material failures. Thus, it is mandatory to consider material as well as geometrical nonlinearities. The consideration of second order effects can be done using simplified methods or the general method. This work analyses second order effects based on the approximate methods shown in NBR 6118 [1]: approximate curvature method and approximate stiffness procedure. Due to the importance of the columns in the stability of buildings is essential that these simplified design methods provide safe solutions for the design of columns. In this scenario, the objective of this study is to evaluate these simplified design procedures in terms of safety, precision and economy with respect to test results of RC slender columns subjected to eccentric loads found in the literature. The comparative analysis reveals that the approximate stiffness procedure provides better results.

Keywords: reinforced concrete slender columns, eccentric loads, second order effects, simplified design methods

Normas para projeto de estruturas de concreto armado estabelecem que a análise dos efeitos de 2ª ordem em pilares esbeltos deve ser feita de modo a assegurar que para as combinações mais desfavoráveis das ações de cálculo, não ocorra perda de estabilidade, nem esgotamento da capacidade resistente de cálculo. Para isso é obrigatório considerar a não-linearidade física dos materiais, juntamente com a não-linearidade geométrica. Os cálculos dos efeitos de 2ª ordem podem ser feitos por métodos aproximados ou pelo método geral. Neste trabalho o foco será no cálculo desses efeitos de 2ª ordem com base nos métodos aproximados prescritos na NBR 6118: método do pilar-padrão com curvatura aproximada e método do pilar-padrão com rigidez aproximada. Dada a importância dos pilares e de sua estabilidade é importante que os métodos aproximados sejam capazes de apresentar soluções seguras para o dimensionamento destes. Neste cenário, o objetivo desse trabalho é avaliar estes métodos aproximados em termos de segurança, precisão e economia com relação a resultados de ensaios de pilares encontrados na literatura. A análise deste estudo comparativo revela que o emprego do método da rigidez aproximada apresenta resultados mais próximos dos encontrados nos ensaios de pilares.

Palavras-chave: pilares esbeltos de concreto armado, cargas excêntricas, efeitos de segunda ordem, métodos aproximados de cálculo