This article presents the study of reinforced concrete columns strengthened using a partial jacket consisting of a 35mm self-compacting concrete layer added to its most compressed face and tested in combined compression and uniaxial bending until rupture. Wedge bolt connectors were used to increase bond at the interface between the two concrete layers of different ages. Seven 2000 mm long columns were tested. Two columns were cast monolithically and named PO (original column) e PR (reference column). The other five columns were strengthened using a new 35 mm thick self-compacting concrete layer attached to the column face subjected to highest compressive stresses. Column PO had a 120mm by 250 mm rectangular cross section and other columns had a 155 mm by 250mm cross section after the strengthening procedure. Results show that the ultimate resistance of the strengthened columns was more than three times the ultimate resistance of the original column PO, indicating the effectiveness of the strengthening procedure. Detachment of the new concrete layer with concrete crushing and steel yielding occurred in the strengthened columns.

Keywords: columns, strengthening, concrete, bolts.

Este artigo apresenta um estudo do comportamento de pilares de concreto armado reforçados por encamisamento parcial, com o uso de uma camada de 35 mm de concreto auto adensável na face mais comprimida submetidos à flexo-compressão até à ruptura. Foram utilizados parafusos conectores como armadura de ligação entre as duas camadas de concreto de diferentes idades. Foram ensaiados 7 pilares de 2000 mm de altura, sendo 2 peças concretadas monoliticamente nomeadas de PO (pilar original) e PR (pilar de referência). Os outros 5 pilares foram reforçados utilizando uma camada de 35 mm de concreto moldada na face submetida a maior compressão. O pilar PO tinha uma seção transversal retangular de 120x 250 mm e as demais colunas 155 x 250 mm após executado o reforço. Os resultados alcançados mostram que os pilares reforçados atingiram uma resistência de aproximadamente três vezes maior com relação ao pilar PO, demostrando eficiência da técnica utilizada. Os pilares apresentaram o desplacamento da camada de reforço nas cargas finais, com tendências ao esmagamento do concreto e escoamento do aço.

Palavras-chave: pilares, reforço, concreto, parafusos.

This study presents an analytical model for evaluation of the reinforced beams under simple bending based on recommendations of the Brazilian Concrete Code (NBR-6118) and a study published by the International Federation of Concrete (fib). In this paper are considered two different section types, rectangular and “T” sections and the beam´s deformation are analyzed considering the moment-curvature diagram taking into consideration the limits of deformation of materials. The results obtained by both Codes are confronted each other, showing great similarity. Additionally, destructive tests of reinforced beams have been made in the laboratory and were compared to results obtained by the analytical model, showing excellent performance of the proposed model. The objective of this publication is to present the analytical model. Analysis comparing the field results and the analytical model were presented in another publication mentioned in this study.

Keywords: CFRP, analytical model, reinforced beams, fib, NBR-6118.

Este estudo apresenta um modelo analítico para avaliação do reforço de vigas sobre flexão simples com base nas recomendações da Norma Brasileira de Concreto (NBR-6118) e de um estudo publicado pela Federação Internacional do Concreto (Federation International of Betton-fib). São consideradas no estudo seções do tipo retangular e “T” e as deformações das vigas são analisadas considerando o diagrama momento - curvatura respeitando os limites de deformação dos materiais no estado elástico. Os resultados obtidos por ambas as normas são confrontados entre si, mostrando grande similaridade. Além disso, ensaios destrutivos de vigas reforçadas realizados em laboratório foram confrontados com os obtidos pelo modelo analítico, mostrando excelente desempenho do modelo proposto. O foco dessa publicação está na apresentação do modelo analítico. As análises confrontando os resultados de campo com o modelo analítico foram apresentadas em outra publicação citada nesse estudo.

Palavras-chave: PRFC, modelo analítico, vigas reforçadas, fib, NBR-6118.

When added to concrete in appropriate content, silica fume may provide an increase in the mechanical strength of the material due to its high pozzolanic reactivity. In addition to the chemical contribution, physical changes can also be observed in concretes with silica fume due to an improvement in the particle packing of the paste. This is a result of their small size spherical particles, which fill the voids between the larger cement grains. However, it is necessary to properly establish the cement replacement content by silica fume, because at high amounts, which exceed the volume of voids between the cement particles, silica fume can promote the loosening of these particles. Thus, instead of filling the voids and increasing the packing density, the addition of silica fume will increase the volume of voids, decreasing the solid concentration. Consequently, this will impair the properties of the concrete. The objective of this paper is to use a particle packing analytical model, the CPM (Compressible Packing Model), to verify the maximum packing density of cement and silica fume, which could be associated with the silica fume optimum content in pastes. The ideal content of silica fume in pastes, mortars and concretes is usually experimentally determined. However, a theoretical study to contrast experimental data may help understanding the behaviour of silica fume in mixes. Theoretical results show maximum amounts of silica fume in the order of 18 to 20% of the cement weight, which is high considering recommendations on literature of 15%. Nevertheless, the packing model does not consider the effect of silica fume high specific surface on the agglomeration of particles or water demand. Hence, the packing density predicted by this model cannot be used as the single parameter in determining the optimum amount of silica fume in pastes.

Keywords: silica fume; packing of fine particles; wet packing; analytical model; CPM.

Pela sua pozolanicidade e alta reatividade, a sílica ativa, quando adicionada ao concreto em porcentagens adequadas, pode proporcionar um aumento na resistência mecânica do material. Além da contribuição química, alterações físicas no concreto com sílica ativa também são observadas pela melhora no empacotamento de partículas na pasta, resultado de suas pequenas partículas esféricas que preenchem os vazios entre os grãos de cimento, de maior tamanho. Para tanto, é necessário prever o teor de substituição adequadamente, pois em teores muito elevados, que superem o volume de vazios entre as partículas de cimento, a sílica pode promover o afastamento destas partículas. Assim, ao invés de preencher os vazios e aumentar a densidade de empacotamento, a adição de sílica irá aumentar o volume de vazios, diminuindo a concentração de sólidos na pasta e, consequentemente, prejudicando as propriedades do concreto. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é utilizar um modelo analítico de empacotamento de partículas, o CPM (do inglês Compressible Packing Model), para verificar a densidade de empacotamento máxima de pastas de cimento e sílica ativa. Esta poderia estar associada ao teor ótimo de sílica ativa em pastas. A porcentagem ideal de sílica ativa em pastas, argamassas e concretos é comumente determinada experimentalmente. Porém, um estudo teórico para contrastar os valores experimentais poderia auxiliar no entendimento do comportamento da sílica ativa em misturas. Os resultados teóricos apontam para quantidades máximas na ordem de 18 a 20% sobre a massa de cimento. Estes valores são elevados se considerada a recomendação máxima da literatura de 15%. No entanto, o modelo de empacotamento não considera o efeito da elevada superfície específica da sílica ativa na aglomeração das partículas e na demanda de água, de modo que não se recomenda a utilização deste como parâmetro único para a determinação do teor ótimo de sílica ativa em pastas.

Palavras-chave: sílica ativa; empacotamento de partículas finas; empacotamento na condição úmida; modelo analítico; CPM.

Several cases of alkali-silica reaction involving granitic aggregates have been diagnosed in damaged concrete structures in Portugal. Nonetheless, this kind of rock is usually regarded as slow/late reactive or even non-reactive to alkalis. Granitic rocks are widely exploited in Northern and Central Portugal, representing almost half of the produced aggregates in this country. Project IMPROVE rose from the need to accurately diagnose the potential reactivity of granites to alkalis. The study involved about forty granites collected from different regions in Portugal, from which the results of eight samples are being presented in this paper. The tests carried out include the petrographic analyses of the aggregates and mortar and concrete expansion tests. It was concluded that the content of microcrystalline quartz correlates better with the results of AAR-4.1 than with the other expansion tests.

Keywords: alkali-silica reaction; granites; petrography; expansion tests; performance.

Diversos casos de reação álcalis-sílica têm sido diagnosticados em estruturas de concreto nas quais foram utilizadas rochas graníticas. No entanto, este tipo de rocha é geralmente considerado como inócuo ou de reactividade pouco provável aos álcalis. As rochas graníticas são amplamente exploradas no norte e centro de Portugal, representando quase metade da produção total de agregados no país. O Projeto IMPROVE surgiu da necessidade de diagnosticar corretamente a potencial reatividade aos álcalis de granitos. No âmbito desse projeto foram estudadas diversas amostras colhidas em diferentes regiões de Portugal, apresentando-se neste artigo os resultados de oito destas. Os ensaios realizados incluem a caracterização petrográfica dos agregados e ensaios de expansão de barra de argamassa e prisma de concreto. Concluiu-se que o conteúdo em quartzo microcristalino se correlaciona melhor com os resultados do ensaio em prisma de concreto RILEM AAR-4.1 do que com os outros ensaios de expansão.

Palavras-chave: reação álcalis-sílica, granito, petrografia, ensaios de expansão, desempenho

Abstract

The expansion of urban areas under constant changes in the hydrological cycle directly affects the drainage of rainwater. The problems of urban drainage become major engineering problems to be solved in order to avoid negative consequences for local populations. Another urban problem is the excessive production of construction and demolition waste (CDW), in which , even with a increasingly policy of waste management , have been an end up being thrown in inappropriate disposal sites. Alternatively aiming to a minimization of the problems presented, we propose the study of permeable concrete using recycled concrete aggregate. In this study, there were evaluated the performance of concrete by means of permeability, consistency, strength, and interface conditions of the materials . Satisfactory relationships of resistance/permeability of concrete with recycled aggregate in relation to the concrete with natural aggregates was obtained, showing their best potential.

Keywords: waste, pervious concrete, recycled concrete aggregates

A expansão de áreas urbanas força a uma constante alteração do ciclo hidrológico, que por sua vez afeta diretamente a drenagem das águas pluviais. Os problemas de drenagem urbana tornam-se grandes problemas de engenharia a serem resolvidos para evitar consequências nefastas para as populações locais. Outro problema urbano é a demasiada produção de resíduos de construção civil (RCC), pois apesar da criação de políticas para o gerenciamento destes resíduos ainda há grande quantidade de RCC sendo lançados em locais inadequados de disposição. Como uma alternativa de minimização dos problemas apresentados, propõem-se o estudo de concreto permeável com o uso de agregados reciclados de concreto como uma alternativa para pavimentação. Neste estudo foi avaliada a eficiência dos concretos por meio de ensaio de permeabilidade, consistência, resistência mecânica e as condições de interface. Obtiveram-se satisfatórias relações de resistência/permeabilidade dos concretos com agregado reciclado em relação aos concretos com agregados naturais, mostrando o seu grande potencial de uso.

Palavras-chave: resíduos, concreto permeável, agregados reciclados de concreto.

Abstract

The ongoing process of industrialization of construction sites encourages the use of new building systems that confl ict with traditional techniques associated with the risks of incompatibilities and continuance of control fi xed ideas with a signifi cant variability. A practical example is the cement mortar for plastering, commonly used as a corrective factor for facade fl atness failures caused by the inaccuracy of the plumb line, rudimentary method used in geometric control of concrete structures and facade of mapping during the execution of the work, favoring the accumulation of errors that refl ect the mortar thickness, increasing consumption, losses and defects. Alternatively for improvement, this study analyzed through a case study, the innovative application of 3D laser scanning technology consolidated on the facade of a building to map the surface fl atness of the façade and, in an unprecedented manner, to quantify the volume of mortar. The results showed the feasibility of the technique as a solution to accurately identify the critical areas of the facade on the peripheral concrete structure and masonry and calculate, based on the volumes, the fi nancial impact associated with mortar overthicknesses in critical areas compared with the reductions thickness after treatment of these areas.

Keywords: 3D laser scanning; facade; mortar; volumetric

O processo contínuo de industrialização dos canteiros de obra estimula o uso de novos sistemas construtivos que confl itam com técnicas tradicionais associada aos riscos de incompatibilidades e permanência de controles executivos com signifi cativa variabilidade. Um exemplo prático é a argamassa cimentícia para reboco, comumente utilizada como fator corretivo de falhas na planicidade das fachadas causadas pela imprecisão do fi o de prumo, método rudimentar usado no controle geométrico das estruturas de concreto e no mapeamento da fachada durante a execução da obra, favorecendo o acúmulo de erros que refl etem nas espessuras de argamassa, potencializando consumo, perdas e defeitos. Como alternativa para melhoria, este trabalho analisou através de um estudo de caso, a aplicação inovadora da tecnologia consolidada de escaneamento 3D laser na fachada de um edifício para mapear a planicidade superfi cial da fachada e, de forma inédita, para quantifi car o volume de argamassa. Os resultados mostraram a viabilidade da técnica como solução para identifi car com precisão as áreas críticas da fachada sobre a estrutura de concreto periférica e alvenaria e, a partir da volumetria, calcular o impacto fi nanceiro associado às sobrespessuras de argamassa nas áreas críticas comparada com as reduções de espessura após tratamento dessas áreas.

Palavras-chave: escaneamento 3D laser; fachada; argamassa; volumetria.

Abstract

The use of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has been widely used for the reinforcement of concrete structures due to its practicality and versatility in application, low weight, high tensile strength and corrosion resistance. Some construction companies use CFRP in flexural strengthening of reinforced concrete beams, but without anchor systems. Therefore, the aim of this study is analyze, through an experimental program, the structural behavior of reinforced concrete beams flexural strengthened by CFRP without anchor fibers, varying steel reinforcement and the amount of carbon fibers reinforcement layers. Thus, two groups of reinforced concrete beams were produced with the same geometric feature but with different steel reinforcement. Each group had five beams: one that is not reinforced with CFRP (reference) and other reinforced with two, three, four and five layers of carbon fibers. Beams were designed using a computational routine developed in MAPLE software and subsequently tested in 4-point points flexural test up to collapse. Experimental tests have confirmed the effectiveness of the reinforcement, ratifying that beams collapse at higher loads and lower deformation as the amount of fibers in the reinforcing layers increased. However, the increase in the number of layers did not provide a significant increase in the performance of strengthened beams, indicating that it was not possible to take full advantage of strengthening applied due to the occurrence of premature failure mode in the strengthened beams for pullout of the cover that could have been avoided through the use of a suitable anchoring system for CFRP.

Keywords: flexural strengthening, carbon fiber reinforced polymer, reinforced concrete beam.

Os polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC) têm sido bastante utilizados no reforço de estruturas de concreto armado devido à sua praticidade e versatilidade na aplicação, baixo peso e elevada resistência à tração e à corrosão. Algumas empresas que atuam no mercado da constru- ção civil utilizam o PRFC no reforço à flexão de vigas de concreto armado, contudo sem fazer uso de sistemas de ancoragem, o que influencia na capacidade resistente da viga. Portanto, o objetivo desse trabalho é analisar, por meio de um programa experimental, o comportamento estrutural de vigas de concreto armado reforçadas à flexão com PRFC variando-se a taxa de armadura e a quantidade de camadas do reforço, sem fazer o uso de sistemas de ancoragem. Para tanto, foram produzidos dois grupos de vigas de concreto armado, de mesma característica geométrica mas com taxas de armadura distintas. Cada grupo possuía cinco vigas: uma que não foi reforçada (de referência) e as demais reforçadas com duas, três, quatro e cinco camadas de fibra de carbono. As vigas foram dimensionadas utilizando-se uma rotina computacional desenvolvida no pacote comercial MAPLE, sendo posteriormente ensaiadas à flexão em 4 pontos até o seu colapso. Os ensaios experimentais comprovaram a eficácia do reforço, constatando-se que as vigas colapsavam com cargas superiores e deformações inferiores à medida que se aumentava a quantidade de camadas de fibra no reforço. Contudo o aumento do número de camadas não proporcionou um incremento expressivo na capacidade resistente das vigas reforçadas, indicando que não foi possível tirar proveito por completo do reforço aplicado devido a ocorrência nas vigas reforçadas do modo de ruína prematuro por arrancamento do cobrimento que poderia ter sido evitado com o uso de um sistema de ancoragem adequado para o PRFC

Palavras-chave: reforço à flexão, polímero reforçado com fibra de carbono, viga de concreto armado.