The intersections between beams and columns in a reinforced concrete building structure are called frame joints. It is a region with significant bending stiffness but subjected to large shear stresses. Appropriate modeling of the flexibility of reinforced concrete frames is essential to its design, in service limit states as well as in ultimate limit states. It has been shown, theoretically as well as experimentally, that the influence of joint flexibility may account for 20% of total structural lateral displacement. Models using only bar elements and rotational springs are proposed to consider the joint flexibility in linear analyses of building structures. In order to validate the proposed model, comparisons with experimental results found in the literature are made. Finally, the results of second order analyses using the proposed model are compared with those obtained by finite elements.

Keywords: reinforced concrete, frame joint, building structural analysis.

A zona de interseção de vigas e pilares em estruturas de edifícios é chamada nó de pórtico. Trata-se de região com rigidez significativa à flexão, porém sujeita a grandes solicitações de cisalhamento. A apropriada modelação da flexibilidade de pórticos é essencial ao seu dimensionamento, tanto nos estados limites de serviço quanto nos estados limites últimos. Foi verificado tanto teoricamente quanto experimentalmente que a influ- ência da flexibilidade dos nós pode alcançar 20% do deslocamento total da estrutura. Modelo utilizando apenas elementos de barras e molas é proposto para levar em consideração a flexibilidade dos nós na análise de estruturas de edifícios correntes. De forma a validar o modelo proposto, são realizadas comparações com resultados experimentais encontrados na literatura. Por fim, os resultados da análise considerando os efeitos de segunda ordem utilizando o modelo proposto são comparados com aqueles obtidos por elementos finitos.

Palavras-chave: concreto armado, nós de pórtico, análise estrutural de edifícios.

Reinforced concrete waffle slabs have become a common option for designers due to a need of rationalization in construction with reduction in costs and deadlines. To better understand the behavior of this structural system, and more realistically quantify stresses and displacements, a full scale waffle slab was tested. The structure, designed to serve as a tennis court floor, was submitted to a load of 12 kN/m2 and instrumented to measure strains and deflections at different locations. The loading process used the floor’s constructive base filling material and readings were taken at different loading stages and arrangements during the floor’s construction. Test data was compared to results obtained from the matrix analysis program Sistema Computacional TQS v11.0 and from the finite element model program SAP2000 v14.2.2. Slab behavior was as expected, with deflection and bending moments close to those determined by the numerical analysis.

Keywords: waffle slab, reinforced concrete, matrix analysis of grids, finite element method.

A necessidade de racionalização na construção civil com a minimização de custos e prazos vem fazendo das lajes nervuradas de concreto armado uma opção cada vez mais adotada pelos projetistas. Com o objetivo de compreender melhor o comportamento desse sistema estrutural e quantificar as tensões e deslocamentos da estrutura de uma forma mais realista, foi realizado um programa experimental em uma laje nervurada em escala natural. O estudo mediu deformações no concreto e deslocamentos verticais em diversos pontos da estrutura, submetida a um carregamento de 12 kN/m2 , correspondente a várias camadas de enchimento necessárias para servir de base para quadras de tênis. Devido à impossibilidade de aplicação do carregamento experimental de forma regular e em etapas, optou-se pela realização de leituras em diferentes situações de carga. Os dados coletados experimentalmente foram comparados com os resultados de duas análises computacionais, empregando-se um modelo de análise matricial de grelhas do programa Sistema Computacional TQS v11.0 e um modelo em elementos finitos do programa SAP2000 v14.2.2. O comportamento da laje esteve dentro do previsto, com deslocamentos verticais e momentos fletores próximos aos determinados pelas análises numéricas.

Palavras-chave: laje nervurada, concreto armado, análise matricial de grelhas, elementos finitos.

The aim of this study was to evaluate cementitious matrices properties by partial replacement of Portland cement by silica fume (SF) or by rice husk ash (RHA), and their application in nonbearing hollow blocks, tested by destructive and non-destructive methods. The following mixtures were produced: reference (100% of Portland cement) and Portland cement replacement (10% by mass) with SF or RHA. The non-destructive testing showed that the highest values of UPV were obtained for SF-based blocks and RHA-based blocks. The destructive test showed better results for SF-based blocks, but there was no statistical difference between the RHA-based and control ones.

Keywords: concrete hollow blocks, rice husk ash, pozzolan, non-destructive testing.

O objetivo desse estudo foi o de avaliar as propriedades de matrizes cimentícias com a substituição parcial do cimento Portland por sílica ativa (SA) ou cinza de casca de arroz (CCA) e suas aplicações em blocos de concreto não estruturais, avaliados por métodos destrutivos e não destrutivos. As seguintes misturas foram produzidas: referencia (100% de cimento Portland), e mistura de cimento com SA ou CCA (10% de substituição, em massa). O ensaio não destrutivo mostrou que maiores valores de velocidade do pulso ultra-sônico (VPU) foram dos blocos com SA e com CCA. No ensaio destrutivo, os melhores resultados foram obtidos para os blocos com SA, mas não há diferença estatisticamente significativa entre os blocos com CCA e os blocos controle.

Palavras-chave: blocos de concreto vazados, cinza de casca de arroz, pozolana, ensaio não destrutivo

Rheology studies the deformation and flow of matter and seeks to describe the deformations of material depending on the time they are exposed to mechanical actions. This paper proposes to understand the behavior of fresh mortar adhesives in Squeeze Flow tests based on rheological characterization of different commercial compositions. In the tests, flow of material results from the application of a compressive load on the sample in the fresh state which causes displacement due to stresses generated during radial shear flow. We performed further physical characterizations of mortars and viscosity on material passing the through a sieve with a 0.075 mm sieve opening with the objective of basing the analysis of the results obtained from Squeeze Flow tests. It was observed that the mortars studied showed differences in rheological behavior, probably resulting from synergistic action of some of the composition parameters, especially the particle size distribution and particle morphology.

Keywords: rheology; squeeze flow test; particle size distribution; morphology; adhesive mortar.

A reologia estuda a deformação e o escoamento da matéria buscando descrever as deformações dos materiais dependentes do tempo, quando os mesmos são expostos a ações mecânicas. O presente trabalho propõe o entendimento do comportamento no estado fresco de argamassas colantes, com base na caracterização reológica de diferentes composições comerciais, a partir do ensaio “Squeeze Flow”. Neste ensaio, o escoamento do material decorre da aplicação de uma carga de compressão sobre a amostra no estado fresco, a qual ocasiona deslocamentos no seu interior, devido a esforços de cisalhamento radiais originados durante o fluxo. Foi realizada ainda a caracterização física das argamassas e a viscosidade da fração passante na peneira da fração passante na peneira de abertura 0,075 mm, com o objetivo de embasar a análise dos resultados obtidos com o Squeeze Flow. Observou-se que as argamassas estudadas apresentam diferenças de comportamento reológico, decorrente provavelmente, de ação sinérgica de alguns parâmetros da composição, com destaque para a distribuição granulométrica e morfologia das partículas.

Palavras-chave: reologia; squeeze flow teste; distribuição granulométrica; morfologia; argamassa colante

This paper proposes an automatic method based on the computing vision, implemented in a mobile platform, to inspect cracks in masonry and concrete. The developed algorithm for image processing performs this task from images of the cracks evolution. The contribution of this paper is the development of a mobile tool with quick response aiming to assist technicians in periodic visits when monitoring the crack opening in masonry and concrete. The obtained results show, successfully, the dimensional alterations of cracks detected by mobile phone in a faster and accurate way compared with the conventional measurement technique. Regardless the irregular shape of the cracks, the proposed method has the advantage of producing results statistically significant in measurement repetition by decreasing the subjectivity inherent to manual measurement technique.

Keywords: computational vision, image processing, mobile platform, cracks.

Este artigo propõe um método automático com base em visão computacional, implementado em uma plataforma móvel, para inspecionar fissuras em alvenaria e concreto. O algoritmo desenvolvido para processamento de imagem realiza esta tarefa a partir de imagens da evolução de fissuras. A contribuição deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta móvel, com resposta rápida visando auxiliar os técnicos em visitas periódicas no monitorameto da abertura de fissuras em alvenaria e concreto. Os resultados obtidos mostram, com sucesso, as alterações dimensionais de fissuras detectadas pelo telefone celular de uma maneira mais rápida e precisa em comparação com a técnica de medição convencional. Independente da forma irregular das fissuras, o método proposto tem a vantagem de produzir resultados estatisticamente significativos na repetição de medição, diminuindo a subjetividade inerente à técnica de medição manual.

Palavras-chave: visão computacional, processamento de imagem, plataforma móvel, fissuras.

The structural behavior of pile caps with sockets embedded is influenced by interface of column-socket, which can be smooth or rough. With intent to analyze the behavior of two pile caps with embedded socket, considering the friction between the column and the socket, with eccentric normal load, the numerical simulations were carried out, using a program based on the Finite Element Methods (FEM). In the numerical analysis the non-linear behavior of materials was considered, also the friction between the column and the socket. It was considered perfect bond between the reinforcement and the concrete around. It was observed that the embedded length is preponderant factor in the structural behavior of the analyzed element.

Keywords: pile caps, foudations, precast concrete.

O comportamento estrutural dos blocos sobre estacas com cálice embutido é influenciado pelo tipo de interface pilar-cálice, a qual pode ser lisa ou rugosa. Com o objetivo de analisar o comportamento de blocos sobre duas estacas com cálice embutido, considerando a rugosidade da interface pilar-cálice, submetido à ação de força normal excêntrica, realizaram-se simulações numéricas, desenvolvidas em programa de computador baseado no método dos elementos finitos – MEF. Na análise numérica as não-linearidades físicas dos materiais concreto e aço foram consideradas, como também o atrito nas interfaces entre as paredes do pilar e do cálice. Considerou-se aderência perfeita entre as barras de aço das armaduras com o concreto do entorno. Observou-se que o comprimento de embutimento do pilar no interior do bloco é fator preponderante no comportamento estrutural do elemento em análise.

Palavras-chave: blocos sobre estacas; fundações; concreto pré-moldado.

Innovative procedures for monitoring experimental tests using photogrammetry and image processing have been recently proposed. This manuscript aims at providing a practical demonstration of the advantages of using these new techniques in experimental tests up to failure. In this scope, focus is given to the curvature, rotation and to the tension stiffening effect, i.e., the contribution of the concrete between cracks to increase the bending stiffness. These parameters are crucial to describe the structural behavior of reinforced concrete beams both in serviceability and in ultimate limit states. These new techniques allow monitoring a high number of points, enhancing the traditional monitoring methods and providing more information which would be impossible to obtain using the traditional methods.

Keywords: curvature, plastic rotation, experimental tests, photogrammetry, image processing.

A monitorização de ensaios experimentais tem registado desenvolvimentos significativos nos últimos anos mediante o recurso à fotogrametria e ao processamento de imagem. Neste artigo pretende-se demostrar a aplicabilidade prática destas novas técnicas na monitorização de ensaios até à rotura. Neste trabalho é dada especial atenção à curvatura, à rotação plástica e à contribuição do betão entre fendas para o aumento da rigidez à flexão, i.e., o “tension stiffening effect”, os quais são fundamentais para caracterizar o comportamento estrutural de vigas de betão armado, tanto em serviço como em estado limite último. Verifica-se que estas novas técnicas permitem monitorizar um número muito elevado de pontos, complementando os métodos tradicionais de monotorização, e possibilitando a determinação de informação impossível de obter através dos métodos tradicionais.

Palavras-chave: rotação plástica, ensaios experimentais, fotogrametria, processamento de imagem.

The present study evaluates the bond behavior between steel bars and concrete by means of a numerical analysis based on Finite Element Method. Results of a previously conducted experimental program on reinforced concrete beams subjected to monotonic loading are also presented. Two concrete types, self-compacting concrete and ordinary concrete, were considered in the study. Non-linear constitutive relations were used to represent concrete and steel in the proposed numerical model, aiming to reproduce the bond behavior observed in the tests. Experimental analysis showed similar results for the bond resistances of self-compacting and ordinary concrete, with self-compacting concrete presenting a better performance in some cases. The results given by the numerical modeling showed a good agreement with the tests for both types of concrete, especially in the pre-peak branch of the load vs. slip and load vs. displacement curves. As a consequence, the proposed numerical model could be used to estimate a reliable development length, allowing a possible reduction of the structure costs.

Keywords: bond strength, self-compacting concrete, beam, numerical approach, steel-concrete interface.

O presente estudo avalia o comportamento da aderência entre barras de aço e concreto por meio de uma simulação numérica utilizando o método dos elementos finitos. Os resultados de um estudo experimental anteriomente realizado de vigas em concreto armado submeticas a um carregamento monotônico são também apresentados. Foram utilizados nesta pesquisa dois tipos de concreto, sendo eles: o concreto auto- -adensável e o concreto convencional (vibrado). Foram utilizadas relações constitutivas não-lineares para o concreto e o aço para representar o comportamento do modelo numérico proposto com o objetivo de simular o comportamento da aderência dos ensaios. A análise experimental mostrou resultados similares para a resistência de aderência no concreto auto-adensável e no concreto convencional com os modelos em concreto auto-adensável com um melhor comportamento em alguns casos. Os resultados fornecidos pela simulação numérica mostraram boa concordância com os ensaios realizados para os dois tipos de concreto, especialmente na fase de pré-pico do diagram força vs. deslizamento e força vs. deslocamento.Finalmente, o modelo numérico proposto pode ser utilizado para estimar o comprimento de ancoragem mais adequado, permitindo uma possível um redução nos custos da estrutura.

Palavras-chave: resistência de aderência, concreto auto-adensável, viga, aproximação numérica, interface aço-concreto