Resumo Este trabalho apresenta a utilização e proposição de técnica de identificação e localização de danos, por meio de modelos numéricos, adotando-se o método de localização de danos por meio da Diferença de Curvatura Modal (DCM) como referência para análise de uma estrutura de concreto biapoiada. Em seguida, apresenta-se uma proposta de formulação empírica capaz de localizar danos nesta estrutura. Neste método, denominado Diferença das Somatórias das Acelerações (DSA), calcula-se a diferença das amplitudes de aceleração em estruturas íntegras e com dano, representadas por placas de concreto sobre apoios de borracha nas extremidades. O modelo numérico foi elaborado com auxílio do pacote computacional em Elementos Finitos SAP2000®. Por meio destas técnicas conclui-se que é possível determinar a posição aproximada de um ou mais danos, com algumas restrições, tendo o método proposto (DSA), baseado na alteração da amplitude de aceleração, apresentando bons resultados na localização de um único dano e de múltiplos danos.

Abstract This paper presents the use of numerical model techniques for identification and damage location adopting the Modal Curvature Difference (MCD) method as reference for the analysis of a simply supported concrete structure. Then, an empirical formulation to detect damages in this structure is proposed. In this method, called Acceleration Summation Difference (ASD), the difference of acceleration amplitude between intact and damaged structures are calculated for concrete plates simply supported on rubber bearings. During the analyses, the finite element models were developed using SAP2000® software. The results obtained depicted that it is possible to determine the approximate position of one or more damages in the structure, with some restrictions, and the proposed ASD method presented good correlation to localize the position of single or multiple damages.

Resumo O presente trabalho apresenta o estudo experimental de pilares de concreto armado reforçados com parafusos chumbadores e acréscimo de camada com 35 mm de concreto autoadensável na face comprimida. Nove pilares, com alturas de 2000 mm, foram submetidos à flexão composta reta com excentricidade inicial de 60 mm, assim discriminados: um pilar original (PO) com seção transversal de 120 mm x 250 mm; um pilar de referência (PREF) com seção transversal de 155 mm x 250 mm e sete pilares, inicialmente moldados com seção transversal de 120 mm x 250 mm, e após, reforçados através da adição de camada de reforço de 35 mm e diversas configurações de posições de parafusos chumbadores na face comprimida. Exceto o pilar original (PO), os pilares foram submetidos à excentricidade inicial de carga de 42,5 mm, devido ao acréscimo da camada de reforço na face comprimida. Apesar de não ocorrer ruptura dos parafusos chumbadores, não foi possível evitar o desplacamento da camada de reforço. Os resultados obtidos indicam que é possível a reabilitação estrutural de pilares de concreto armado com o uso da metodologia de reforço empregada, obtendo ganho de capacidade de carga média de 271 % em relação ao pilar original (PO).

Abstract This paper presents the experimental study of eccentrically loaded reinforced concrete columns with an added 35 mm self-compacting concrete jacket attached to the column’s most compressed face using wedge bolts. Nine columns with a 2000 mm height were tested under compression and one-way bending until failure. Columns were denominated as original column (PO) with a cross section of 120 mm x 250 mm; reference column (PR) with a cross section of 155 mm x 250 mm, and seven columns with an initial cross section of 120 mm x 250 mm and later reinforced by the addition of 35 mm self-compacting concrete layer and various configurations of wedge bolts. Except for the original column PO, the columns were submitted to a 42.5 mm load eccentricity due to the added concrete layer at the compressed face. Although failure of the wedge bolts did not occur, it was not possible to prevent detachment of the added layer. The results indicate that it is possible to structurally rehabilitate reinforce concrete columns with the use of the strengthening methodology used in this research, resulting in average ultimate load capacity gains of 271% compared to original column’s ultimate load.

Resumo A inclusão de fibras de aço em sistemas de ligações laje-pilar se torna interessante uma vez que as fibras podem melhorar a ductilidade e capacidade de absorção de energia do concreto. O uso das fibras melhora o desempenho dessas lajes, seja pelo aumento da resistência, seja pela modificação do modo de ruptura. O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise experimental para avaliação do efeito da punção em lajes lisas de concreto armado com adição de fibras de aço e armaduras de cisalhamento. Para isso, oito lajes quadradas, 1800 mm por 1800 mm por 130 mm, foram carregadas axialmente até a ruptura. Os modelos foram divididos em dois grupos, dependendo do tipo de concreto utilizado (com ou sem fibras de aço). O volume de fibra de aço utilizado nas lajes do segundo grupo foi de 0,9%. Cada grupo foi composto por quatro modelos: um sem armadura de cisalhamento e três com armadura de cisalhamento (studs) distribuídos radialmente em torno do pilar. O uso de fibras de aço aumentou a capacidade resistente das lajes lisas em todos os modelos testados. Em um dos modelos, a associação de fibras de aço com armadura de cisalhamento alterou o modo de ruptura da laje de externo às armaduras de cisalhamento para ruptura interna à região armada.

Abstract Steel fibers in reinforced concrete increase the performance of slab-column connection once they increase ductility and energy absorption capacity of the concrete. The use of fibers in flat slabs may increase strength and change the mode of failure. The objective of this work is to present an experimental evaluation of punching shear strength of reinforced concrete flat slab with steel fibers and punching shear reinforcement. Eight square slabs, size 1800 mm by 1800 mm by 130mm, were loaded until failure by punching shear around the column. The models were divided in two groups, depending on the type of the concrete used (with or without steel fibers). The steel fiber volume used in the slabs of second group was of 0.9%. Each group was composed of four slabs: one without shear reinforcement and three with shear reinforcement (studs) distributed radially around the column. The use of steel fibers increased the ultimate strength of all flat slabs. In one of the slabs, the association of steel fibers with shear reinforcement changed the failure surface from outside to inside the punching shear reinforcement region.

Resumo Este artigo analisa parametricamente a influência do comprimento da armadura de ancoragem do pilar em um bloco de concreto sobre duas estacas, submetido à compressão uniforme. A análise numérica não linear é realizada com o emprego dos elementos finitos bidimensionais do programa computacional ATENA 2D, considerando aderência perfeita entre aço e concreto. A simulação é baseada em um modelo experimental de referência, oriundo da pesquisa de Munhoz [1], utilizado como parâmetro para validar a modelagem numérica. A partir do modelo validado, adotaram-se quatro comprimentos diferentes de ancoragem das armaduras do pilar, sendo 34,0 cm, 20,0 cm, 10,0 cm e 3,0 cm, a fim de comparar o comportamento dos blocos após essas alterações. As simulações dos blocos apresentaram comportamentos semelhantes, ou seja, o comprimento das armaduras de ancoragem dos pilares não é um fator preponderante para os mecanismos de funcionamento interno desses elementos.

Abstract This paper describes the parametric analysis applied to assess the influence of column anchorage-reinforcement length on concrete two-pile caps under uniform compression. The non-linear numerical analysis was conducted with the bi-dimensional elements of ATENA 2D software, considering perfect adherence between steel and concrete. Simulation was based on the experimental reference model by Munhoz [1], which was the parameter adopted to validate the numerical modeling. From the validated model, four different anchorage reinforcement lengths were adopted, 34,0 cm, 20,0 cm, 10,0 cm e 3,0 cm, in order to compare pile caps behavior after these changes. Pile cap simulations presented similar behavior, i.e., column anchorage reinforcement length is not a preponderant factor for the internal mechanisms that regulate the function of these elements.

Resumo Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios de 5 lajes de concreto armado (415 cm x 415 cm x 7 cm) com o objetivo de se verificar experimentalmente a possibilidade de reforço pela face superior de lajes de concreto armado e também de se avaliar a aderência entre o concreto antigo da laje e a camada do concreto do reforço. As principais variáveis foram as deficiências da resistência do concreto e de armadura. A laje L1, de referência, foi ensaiada até a ruptura e as demais até um limite de carregamento quando foram reforçadas e reensaiadas até a ruptura. Todas as lajes romperam por flexão e nas lajes armadas com uma taxa mínima de armadura, o reforço elevou em até 30% a carga de ruptura em relação a uma laje similar sem reforço, independentemente da resistência original do concreto. Em todos os ensaios das lajes reforçadas não se detectou descolamentos ou evidências de perda de aderência entre o concreto antigo e o concreto do reforço.

Abstract The current study presents the results of tests conducted in 5 reinforced concrete slabs (415 cm x 415 cm x 7 cm) in order to experimentally check the possibility of reinforcing their upper surface, as well as to assess the adhesion between the old and the reinforcing concrete layers in the slab. The main variables were the concrete and reinforcement strength deficiencies. Reference slab “L1” was tested until reaching the failure load, whereas the others were tested until reaching certain load limit, reinforced and retested until reaching the failure load. All slabs failed under bending. The strengthening increased the failure load by 30% in slabs reinforced at minimum reinforcement rate when they were compared to similar non-reinforced slabs, regardless of the original concrete strength. None of the tests conducted in the reinforced slabs showed detachments or evidence of adhesion loss between the old and reinforcing concretes.

Resumo Há muitas teorias e fórmulas empíricas que estimam a resistência ao cisalhamento de estruturas de concreto armado sem armadura transversal. A segurança de qualquer estrutura de concreto armado, em relação a um possível colapso, é que ela não dependa da resistência a tração do concreto, assim, o colapso é de forma dúctil, com aviso prévio. A fissuração, proveniente de esforços de tração, pode causar a ruptura do concreto e deve ser evitada para que não ocorra nenhum tipo de falha na estrutura. Nesta pesquisa foram realizados experimentos para analisar os mecanismos complementares ao de treliça de resistência ao cisalhamento em vigas de pórticos de concreto armado sem armadura transversal. O programa experimental consistiu no ensaio de oito pórticos e os modelos foram submetidos à flexão simples. Foram consideradas duas classes de resistências à compressão do concreto para a concretagem dos modelos, 20 Mpa e 40 Mpa. Para resistir os esforços de flexão, as vigas foram dimensionadas no domínio 3 do estado limite último. Foram usadas duas taxas de armadura, 1,32% e 1,55% com diâmetros de 12,5 mm e 16,0 mm de armaduras longitudinais de tração. A partir dos resultados obtidos foram analisados os critérios já propostos por normas para definir a parcela da contribuição relativa aos mecanismos resistentes de cisalhamento do concreto sem o uso de armadura transversal e a influência das resistências do concreto e taxas de armadura longitudinal nos resultados numéricos obtidos experimentalmente.

Abstract There are many theories and empirical formulas for estimating the shear strength of reinforced concrete structures without transverse reinforcement. The security factor of any reinforced concrete structure, against a possible collapse, is that it does not depend on the tensile strength of the concrete and the formation of any collapse is ductile, thus giving advance warning. The cracking from tensile stress can cause breakage of the concrete and should be avoided at all cost, with the intent that any such breakage does not incur any type of failure within the structure. In the present research study, experiments were performed in order to analyze the complementary mechanisms of the shear strength of lattice beams of reinforced concrete frames without transverse reinforcement. The experimental program entails the testing of eight frames that were subjected to a simple bending process. Two concrete resistance classes for analyzing compressive strength were considered on the construction of frames, 20 MPa and 40 MPa. To resist the bending stresses, the beams of the frames are designed in domain 3 of the ultimate limit states. Different rates and diameters of longitudinal reinforcement were used, 1.32% and 1.55% with 12.5 mm diameter and 16.0 mm in longitudinal tensile reinforcement. From the obtained results, an analysis was made of the criteria already proposed for defining the norms pertinent to the portion of relevant contribution for the shear resistance mechanisms of concrete without the use of transverse reinforcement and the influence of the concrete resistance and longitudinal reinforcement rates established in the experimental numerical results.

As últimas quatro décadas foram importates para o desenvolvimento da malha rodoviária brasileira. O país recebeu incentivos financeiros à sua expansão e diversas soluções estruturais para pontes e viadutos foram criadas. Em paralelo a este desenvolvimento, houve nos últimos anos um crescimento significativo dessas estruturas em estágio avançado de deterioração devido à ausência de programas de manutenção preventiva. Dessa maneira, este trabalho propõe um plano de monitoramento de curta duração para acompanhar o comportamento estrutural de uma ponte rodoviária curva de concreto armado já em serviço. Uma ponte situada na divisa SP-MG foi escolhida para a implantação do plano proposto. Uma hierarquia de seis modelos numéricos foi apresentada, a fim de avaliar estruturalmente o comportamento da ponte. Por fim, os dados obtidos no monitoramento foram avaliados e confrontados com os resultados do modelo numérico mais refinado a título de calibração.

The last four decades were important for the Brazilian highway system. Financial investments were made so it could expand and many structural solutions for bridges and viaducts were developed. In parallel, there was a significant raise of pathologies in these structures, due to lack of maintenance procedures. Thus, this paper main purpose is to create a short-term monitoring plan in order to check the structural behavior of a curved highway concrete bridge in current use. A bridge was chosen as a case study. A hierarchy of six numerical models is shown, so it can validate the bridge's structural behaviour. The acquired data from the monitoring was compared with the finest models so a calibration could be made.