Scielo RSS <![CDATA[Revista IBRACON de Estruturas e Materiais]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=1983-419520170001&lang=en vol. 10 num. 1 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[EDITORIAL]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100001&lng=en&nrm=iso&tlng=en <![CDATA[Economic viability of ultra high-performance fiber reinforced concrete in prestressed concrete wind towers to support a 5 MW turbine]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100002&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract The Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete is a material with remarkable mechanical properties and durability when compared to conventional and high performance concrete, which allows its use even without the reinforcement. This paper proposes the design of prestressed towers for a 5 MW turbine, through regulatory provisions and the limit states method, with UHPFRC and the concrete class C50, comparing the differences obtained in the design by parametric analysis, giving the advantages and disadvantages of using this new type of concrete. Important considerations, simplifications and notes are made to the calculation process, as well as in obtaining the prestressing and passive longitudinal and passive transverse reinforcement, highlighting the shear strength of annular sections comparing a model proposed here with recent experimental results present in the literature, which was obtained good agreement. In the end, it is estimated a first value within the constraints here made to ensure the economic viability of the use of UHPFRC in a 100 m prestressed wind tower with a 5 MW turbine.<hr/>Resumo O Concreto de Ultra-Alto Desempenho Reforçado com Fibras (CUADRF) é um material com notáveis características mecânicas e de durabilidade ao comparar-se com concretos convencionais e até de alto desempenho, o que permite seu emprego mesmo sem a utilização de armadura. O presente artigo propõe o dimensionamento de torres protendidas destinadas à sustentação de turbinas de 5 MW, através de disposições normativas e do método dos estados limites, com o emprego de CUADRF e a classe de concreto C50, comparando-se as diferenças obtidas no dimensionamento por meio de análise paramétrica, atribuindo vantagens e desvantagens no uso deste novo tipo de concreto. Importantes considerações, simplificações e apontamentos são feitos para o processo de cálculo, assim como na obtenção das armaduras ativa e passiva longitudinal e passiva transversal, colocando em evidência a resistência ao esforço cortante das seções anulares ao comparar um modelo aqui proposto com recentes resultados experimentais presentes na literatura, dos quais se obtém boa concordância. Ao final, estima-se um primeiro valor dentro das restrições aqui feitas para que se assegure a viabilidade econômica no uso do CUADRF em uma torre eólica protendida com 100 m de altura e turbina de 5 MW. <![CDATA[Influence of coarse aggregate on shear resistance of self-consolidating concrete beams]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100030&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Self-consolidating concrete is characterized by its high flowability, which can be achieved with the addition of superplasticizer and the reduction of the amount and size of coarse aggregates in the concrete mix. This high flowability allows the concrete to properly fill the formwork without any mechanical vibration. The reduction in volume and particle size of the coarse aggregates may result in lower shear strength of beams due to a reduced aggregate interlock. Therefore, an experimental investigation was conducted to evaluate the influence of the reduction in the volume fraction and the nominal size of coarse aggregate on concrete shear strength of self-consolidating beams. Six concrete mixes were produced, four self-consolidating and two conventionally vibrated. A total of 18 beams, with flexural reinforcement but without shear reinforcement were cast. These beams were tested under a four-point loading condition. Their failure modes, cracking patterns and shear resistances were evaluated. The obtained shear resistances were compared to the theoretical values given by the ACI-318 and EC-2 codes. The results demonstrated a lower shear resistance of self-consolidating concrete beams, caused mainly due to the reduced aggregate size.<hr/>Resumo O concreto autoadensável pode ser caracterizado pela sua fluidez, obtida a partir da utilização de aditivos superplastificantes e da redução da granulometria e volume de agregado graúdo em relação ao concreto convencional, o que possibilita a transposição das armaduras e o preenchimento das formas sem a necessidade de vibração mecânica. Esta redução do volume e da granulometria do agregado graúdo pode acarretar em uma menor resistência ao cisalhamento de vigas devido à uma possível redução do efeito de engrenamento entre os agregados. Sendo assim, um programa experimental foi realizado com a intenção de investigar a influência da redução do volume e do diâmetro máximo do agregado graúdo na resistência ao cisalhamento. Foram utilizadas seis dosagens, quatro de concreto autoadensável e duas de concreto convencionalmente vibrado para um total de 18 vigas com armadura de flexão e sem armadura transversal. Estas vigas foram ensaiadas à flexão a quatro pontos sendo avaliados os modos de ruptura, padrões de fissuração e a força cortante última. As resistências obtidas experimentalmente foram comparadas com as estimativas das normas ACI-318 e EC-2. Os resultados demonstram menor resistência ao cisalhamento em vigas de concreto autoadensável em relação ao concreto convencional, principalmente quando reduzido o diâmetro máximo do agregado. <![CDATA[Numerical analysis of nonlinear behavior of steel-concrete composite structures]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100053&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This paper presents the development of an effective numerical formulation for the analysis of steel-concrete composite structures considering geometric and materials nonlinear effects. Thus, a methodology based on Refined Plastic Hinge Method (RPHM) was developed and the stiffness parameters were obtained by homogenization of cross-section. The evaluation of structural elements strength is done through the Strain Compatibility Method (SCM). The Newton-Raphson Method with path-following strategies is adopted to solve nonlinear global and local (in cross-section level) equations. The results are compared with experimental and numerical database presents in literature and a good accuracy is observed in composite cross sections, composite columns, and composite portal frames.<hr/>Resumo O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma formulação numérica adequada para análise de estruturas mistas de aço e concreto considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da inelasticidade dos materiais. Para tal, foi desenvolvida uma metodologia baseada no Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR), sendo os coeficientes de rigidez obtidos por meio da homogeneização da seção transversal. A avaliação da capacidade resistente dos elementos estruturais é feita no contexto do Método da Compatibilidade de Deformações (MCD). Os problemas oriundos da consideração das fontes de não linearidade (global e local) são resolvidos por meio do método iterativo de Newton-Raphson acoplado a estratégias de continuação. Os resultados obtidos são comparados com aqueles fornecidos em análises experimentais e/ou numéricas presentes na literatura, sendo verificada boa precisão nas análises de seções transversais mistas, pilares isolados mistos e pórticos simples mistos. <![CDATA[Tools for assessing damage in concrete affected by AAR coming from fine and coarse aggregates]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100084&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Over the last few years, comprehensive management programs for the diagnosis and prognosis of alkali-aggregate reaction (AAR) in aging concrete structures were developed in North America, based on a series of laboratory test procedures. Although promising, these lab-procedures presented several parameters whose impacts were not completely understood, which significantly reduced their applicability for the appraisal of deteriorated concrete structures in service. In this context, it has been suggested that two lab-tools, the Stiffness Damage Test (SDT) and the Damage Rating Index (DRI) could reliably assess the condition of concrete affected by AAR. This paper presents the condition assessment of 25, 35 and 45 MPa AAR affected concrete specimens incorporating fine and coarse reactive aggregates and presenting different distress degrees (i.e. expansion levels from 0.05 to 0.30%) through the use of an innovative multi-level approach. Results show that both SDT and DRI are suitable for assessing damage in AAR affected concrete through their output parameters. Yet, they present a complementary character, which illustrates the need for a multi-level approach. <![CDATA[Cement blocks with EVA waste for extensive modular green roof: contribution of the components for thermal insulation]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100092&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Green roofs can contribute in many ways to the quality of the environment, being known for reducing the heat transfer to the interior of the buildings. Amongst the available techniques for the execution of this type of covering, the use of light cement blocks which are compatible with the system of extensive modular green roofs is proposed. For the light cement blocks, produced with EVA aggregates (waste from the footwear industry), an additional contribution in the capacity of thermal insulation of the proposed green roof is expected. In the present article, the demonstration of such contribution is intended through measurements carried out in prototypes in hot and humid climates. After characterizing the capacity of thermal insulation of the proposed green roof, with different types of conventional covering as a reference, an additional contribution of the component used in this green roof was identified by making comparisons with measurements collected from another green roof, executed with cement blocks without the presence of the EVA aggregates. In the experiments, external and internal surface temperatures were measured in each of the prototypes' coverings, as well as the air temperatures in the internal and external environments. From the analysis of the data for a typical summer day, it was possible to prove that the proposed green roof presented the lowest temperature ranges, considering the internal air and surface temperatures. The presence of the EVA aggregates in the proposed blocks contributed to the decrease of the internal temperatures.<hr/>Resumo As coberturas vegetadas podem contribuir de várias maneiras na qualidade do meio ambiente, sendo destacada a redução na transferência de calor para os ambientes internos das edificações. Dentre as técnicas disponíveis para execução desse tipo de cobertura propõe-se o uso de blocos cimentícios leves compatíveis com o sistema de telhado verde extensivo modular. Para os blocos cimentícios leves, produzidos com agregados de EVA (resíduos da indústria de calçados), espera-se uma contribuição adicional na capacidade de isolamento térmico do telhado verde proposto. No presente artigo, pretende-se demonstrar tal contribuição, através de medições realizadas em protótipos na condição de clima quente e úmido. Após caracterizar a capacidade de isolamento térmico do telhado verde proposto, tendo como referência diferentes tipos de coberturas convencionais, foi identificada a contribuição adicional do componente utilizado nesse telhado verde, fazendo comparações com medições coletadas em outro telhado verde, executado com blocos cimentícios sem a presença dos agregados de EVA. Nos experimentos, foram coletadas temperaturas superficiais externas e internas em cada cobertura dos protótipos, bem como as temperaturas do ar nos ambientes externo e interno. A partir da análise dos dados para o dia típico de verão foi possível confirmar que o telhado verde proposto apresentou as mais baixas amplitudes térmicas, considerando as temperaturas do ar e superficiais internas. A presença dos agregados de EVA nos blocos propostos contribuiu na redução das temperaturas internas. <![CDATA[Adherence between steel bars and lightweight concrete with EPS beads]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100122&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This paper describes the adherence behavior of a structural lightweight concrete with EPS beads (SLCEB) in a monotonic loading, based in a bibliographic review and in pull-out tests. The results of these SLCEB tests were compared with those of an ordinary concrete (OC) and with the values based in indications of the Brazilian code ABNT NBR 6118:2014 - Design of concrete structures. The pull-out tests of two batches of SLCEB and one of OC were analyzed, in a total of 60 tests. Mechanical characteristics were determined too, such as: compressive strength and tensile strength in split cylinder test. The calculated results according to the above mentioned standard were very different from those obtained in the tests, indicating that the theoretical values are more conservative than the experimental ones. It was also verified that it is possible to use SLCEB in structures with respect to the adequate adherence of reinforcement in the concrete.<hr/>Resumo Este artigo descreve o comportamento da aderência de um concreto leve estrutural com pérolas de EPS (CLEPE) sob carregamento monotônico, com base em revisão bibliográfica e em ensaios de arrancamento. Os resultados desses ensaios de CLEPE foram comparados com os de um concreto convencional (CC) e com os valores baseados nas recomendações da ABNT NBR 6118:2014 - Projeto de estruturas de concreto. Foram analisados os ensaios de arrancamento de dois lotes de CLEPE e um de CC, totalizando 60 ensaios. Também foram determinadas características mecânicas, tais como: resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral. Os resultados calculados de acordo com a norma citada foram muito diferentes dos obtidos nos ensaios, indicando que os valores teóricos são mais conservadores do que os experimentais. Verificou-se também que é possível usar o CLEPE em estruturas, no que diz respeito à adequada aderência da armadura ao concreto. <![CDATA[Experimental analysis of the concrete contribution to shear strength beams without shear reinforcement]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100160&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>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. <![CDATA[Skew decks in reinforced concrete bridges]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100192&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This research investigates reinforced concrete plates and shells with skew reinforcement whose directions are not aligned with the principal internal forces. Two normal forces, one tangential force, two bending moments, and one twisting moment are defined in the plane of the element. The analysis includes two shear forces in the transverse direction. The membrane and flexural forces are distributed between two panels at the upper and lower faces of the element. The smeared cracking model, equilibrium considerations, and plasticity approach yield the design equations of the skew reinforcement. The slab reinforcement of flat bridges, with and without lateral beams and girder bridges are compared considering different skew angles. The minimum reinforcement criteria of skew meshes are discussed. The results show that skew reinforcement yields higher steel and concrete stresses.<hr/>Resumo Essa pesquisa investiga o dimensionamento de estruturas laminares de concreto com armaduras esconsas e oblíquas em relação às solicitações. Duas forças normais, uma força tangencial, dois momentos fletores e um momento volvente atuam simultaneamente no plano do elemento. Dois esforços cortantes transversais são também considerados. A flexão é removida do problema dividindo-se as solicitações entre duas placas extremas, que são dimensionadas através da teoria da chapa fissurada. Recomendações para o dimensionamento são discutidas e critérios para armaduras mínimas são propostos. A formulação é aplicada em pontes em laje, com e sem vigas laterais, e lajes de pontes em vigas múltiplas. Os modelos são analisados segundo diversos ângulos de esconsidade. Os resultados comprovam a relevância da formulação e mostram que a esconsidade nunca deve ser desprezada, pois aumenta significativamente as áreas de aço e as tensões no concreto. <![CDATA[Intumescent paint as fire protection coating]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100220&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This paper is a compendium on intumescent paint and its main features regarding chemical composition, thermophysical properties and performance as a fire-retardant material. Some of the main technical publications and lines of research on the subject are presented herein. The purpose of this paper is to show the current stage of the technical research being conducted on the topic and enable a better understanding of this fire-retardant material.<hr/>Resumo O presente trabalho é um compêndio sobre tintas intumescentes, apresentando as principais características a respeito de sua composição química, propriedades termo físicas e desempenho como material de proteção contra incêndio. São apresentadas algumas das principais publicações técnicas e linhas de pesquisas sobre a intumescência. Objetiva-se, assim, elucidar o atual estágio técnico de pesquisas e possibilitar uma melhor compreensão sobre este material de proteção contra incêndio. <![CDATA[Influence of standard recommendations for the calculation of the column-base connection by socket according to ABNT NBR 9062:2006]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1983-41952017000100244&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This work studies the column-base connection by external socket in precast structures. A parametric study of the geometric characteristics of the external socket base with smooth interface is presented. In this parametric study, the consumption of concrete and steel are analyzed. The column cross section, the embedded length of the column in the socket base and the thickness of the wall of the socket base were the variables considered in this study. It was observed that with the increase of the embedded length, the minimum cross section of the main horizontal reinforcement reduces. With this modification, the walls of the socket base that are perpendicular to the direction of the applied loads presented a reduction of their stiffness. Besides the parametric study, this paper presents a verification model. This part of the study shows the possibility to generate abacuses that simplifies the project of the socket base foundation. Moreover, a comparative analysis becomes easier to be accomplished<hr/>Resumo Este trabalho é dedicado ao estudo da ligação entre o pilar e a fundação por meio de cálice externo em estruturas de concreto pré-moldadas. Apresenta-se um estudo paramétrico envolvendo as características geométricas que influenciam no consumo de concreto e principalmente do aço em ligações com interface lisa. As variáveis consideradas são a seção transversal do pilar, o comprimento de embutimento do pilar no cálice e a espessura da parede do cálice. Observa-se que o aumento do comprimento de embutimento diminui a seção transversal mínima de armadura horizontal principal, o que torna as paredes perpendiculares a atuação dos esforços solicitantes mais frágeis. Além do estudo paramétrico, este trabalho também apresenta um modelo de verificação que mostra a possibilidade da geração de ábacos que facilite tanto o projeto de cálices de fundação quanto uma análise comparativa.