Resumo em Português:
resumo: Este trabalho propõe uma análise de confiabilidade em túneis profundos axissimétricos, escavados em maciços rochosos elasto-plásticos, utilizando o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem e simulações de Monte Carlo. O método Convergência-Confinamento (CV-CF) e o critério de Mohr-Coulomb (M-C) são utilizados para modelar analiticamente a interação mecânica entre o revestimento de concreto projetado e o maciço escavado, através de parâmetros determinísticos e variáveis aleatórias. Modelos numéricos são sincronizados com os modelos analíticos de túneis e os métodos de confiabilidade, enquanto as funções estado-limite definem a probabilidade de falha na zona plástica do maciço rochoso e no revestimento de concreto projetado. Os resultados mostram que uma baixa dispersão das variáveis aleatórias afeta a confiabilidade da zona plástica na análise de túneis sem revestimento. Além disso, a pressão de suporte gera uma redução significativa na falha da zona plástica, enquanto o aumento da espessura do concreto projetado resulta em uma grande redução da probabilidade de colapso do revestimento.Resumo em Inglês:
abstract: The Monte Carlo simulation (MCS) and First-Order Reliability Method (FORM) provide a reliability analysis in axisymmetric deep tunnels driven in elastoplastic rocks. The Convergence-Confinement method (CV-CF) and Mohr-Coulomb (M-C) criterion are used to model the mechanical interaction between the shotcrete lining and ground through deterministic parameters and random variables. Numerical models synchronize tunnel analytical models and reliability methods, whereas the limit state functions control the failure probability in both ground plastic zone and shotcrete lining. The results showed that a low dispersion of random variables affects the plastic zone's reliability analysis in unsupported tunnels. Moreover, the support pressure generates a significant reduction in the plastic zone's failure, whereas the increase of shotcrete thickness results in great reduction of the lining collapse probability.Resumo em Português:
resumo: A microestrutura das pastas de cimento é importante para compreender o efeito de alguns parâmetros no processo de hidratação. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes relações água/aglomerante (a/agl) no processo de hidratação de pastas cimentícias produzidas com e sem incorporação de sílica ativa e metacaulim. As pastas foram obtidas com relações água/aglomerante de 0,3, 0,4 e 0,5, com substituição em massa do cimento Portland por sílica ativa e metacaulim, nos teores de 10% e 20%, respectivamente. Foi realizado o ensaio de difração de raios-X das pastas nas idades de 1, 3, 7 e 28 dias, para avaliar a evolução da hidratação dos materiais cimentícios. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que as pastas cimentícias apresentaram fases mineralógicas semelhantes, com exceção das pastas contendo metacaulim devido à formação de novas fases aluminato. Com o aumento da relação água/aglomerante, as reações pozolânicas e de hidratação ocorreram em maior proporção, se destacando o metacaulim com maior reatividade.Resumo em Inglês:
abstract: The microstructure of cement pastes is important to understand the effect of some parameters in the hydration process. In this context, this study had as objective to evaluate the effect of different water/binder (w/b) ratios in the hydration process of cementitious pastes produced with and without incorporation of silica fume and metakaolin. The pastes were obtained with water/binder ratios of 0.3, 0.4 e 0.5, with replacement, by weight, of Portland cement for silica fume and metakaolin, in the contents of 10% and 20%, respectively. It was performed the X-ray diffraction test of the pastes in the ages of 1, 3, 7, and 28 days, to evaluate the hydration evolution of the cementitious materials. According to the results obtained, it was observed that the cementitious pastes presented similar mineralogical phases, except for the pastes containing metakaolin due to the formation of new aluminate phases. With the increase of the water/binder ratio, the pozzolanic reactions and hydration occurred in greater proportion, standing out the metakaolin with greater reactivity.Resumo em Português:
resumo: Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios em sete vigas faixa de concreto armado, cujo objetivo foi o de investigar o desempenho dessas peças ao cisalhamento, adotando-se os estribos treliçados pré-fabricados como armadura transversal, acrescidos de uma armadura suplementar, para evitar a propagação de fissuras por delaminação. As principais variáveis analisadas foram: posição da armadura suplementar, inclinação da armadura transversal e espaçamento entre camadas de estribos. Comparando os resultados das vigas armadas ao cisalhamento com a viga de referência, verificou-se que a armadura transversal utilizada neste trabalho levou a um acréscimo de até 142% na resistência última das vigas. Além disso, foram comparados os resultados experimentais com as estimativas teóricas de resistência ao cisalhamento das vigas ensaiadas, seguindo as recomendações da NBR 6118 (2014), Eurocode 2 (2004) e ACI 318 (2014), a fim de se avaliar o nível de segurança dessas recomendações para o dimensionamento de elementos de concreto ao cisalhamento com a armadura adotada neste artigo.Resumo em Inglês:
abstract: This paper presents the results of seven experimental tests in reinforced concrete wide beams, aiming to investigate their performance when subjected to shear, using prefabricated truss stirrups as shear reinforcement, as well as a supplementary reinforcement to control cracks by delamination. The main analysed variables were: position of the supplementary reinforcement, inclination of the shear reinforcement, and spacing between stirrups. Results showed that strength increments of up to 142% were obtained using the prefabricated truss stirrups. Furthermore, the experimental results were compared with the theoretical shear strength estimates of the tested beams, following the recommendations of NBR 6118 (2014), Eurocode 2 (2004), and ACI 318 (2014), in order to evaluate the safety level of these codes when designing concrete elements subjected to shear with the reinforcement used in this paper.Resumo em Português:
resumo: A utilização de resíduos de demolição da construção civil em concreto autoadensável (CAA) tem o potencial de reduzir o impacto ambiental e o custo financeiro. Nesse contexto, este artigo tem como objetivo verificar o comportamento da incorporação de agregados reciclados da construção civil nos traços de argamassas autoadensáveis (AAA) em substituição ao cimento, apresentando-se como uma alternativa interessante às matérias-primas naturais. Este estudo usou o software EMMA® para otimizar a escolha das porcentagens de agregados reciclados finos ao substituir o cimento. As proporções escolhidas foram 0%, 5%, 15% e 25%, através da análise da curva de empacotamento de partículas dos respectivos traços. A proporção de 0% tem em sua composição cimento, metacaulim, areia, superplastificante (SP) e água. Os parâmetros obtidos, por meio de testes no estado fresco do mini-slump e mini-funil V, certificaram as amostras como AAA. Os ensaios de resistência à compressão e a tração na flexão no estado endurecido demonstraram redução nas propriedades mecânicas do material com a substituição do cimento. Conclui-se que os resíduos usados de tijolo e cerâmica podem ser adicionados em substituição ao cimento na AAA sem perda significativas de propriedades no estado fresco e endurecido.Resumo em Inglês:
abstract: The utilization of wastes from demolition in civil construction in self compacting concrete (SCM) has the potential to reduce both the environmental impact and financial cost. In this context, this article aims to verify the behavior of the incorporation of recycled aggregates of civil construction in the mix designs of self-compacting mortar (SCM) in replacing cement, presenting as an interesting alternative to natural raw materials. This study used the EMMA® software to optimize the choice of percentages of fine recycled aggregates when replacing cement. The proportions chosen were 0%, 5%, 15%, and 25%, through the analysis of the granular packing curve of the respective mix designs. The proportion of 0% has in its composition cement, metakaolin, sand, superplasticizer (SP) and water. The parameters obtained, through tests in the fresh state of the mini-slump and mini-funnel V, certified the samples as SCM. The compressive strength and flexural tensile strength tests in the hardened state demonstrated a reduction in mechanical properties of the material with cement replacement. It is concluded that the waste used brick and ceramic can be added in replacement to the cement in SCM without significant loss of properties in the fresh and hardened state.Resumo em Português:
resumo: Neste trabalho é proposto um processo computacional para obtenção de curvas de interação M-N para pilares mistos preenchidos de seção retangular, por meio da compatibilidade de deformações na seção transversal. Considerando flexão composta reta, foram desenvolvidas expressões que relacionam esforço normal, momento resistente, profundidade da linha neutra e resistência dos componentes da seção transversal. Tais expressões foram implementadas em uma ferramenta computacional que possibilita a definição dos pares resistentes M-N. As deformações específicas últimas de compressão do concreto e de tração no aço foram definidas com auxílio da norma brasileira para estruturas de concreto armado ABNT NBR 6118. Para verificação do processo elaborado, os resultados obtidos foram confrontados com curvas simplificadas traçadas de acordo com os modelos da ABNT NBR 8800, ABNT NBR 16239 e EN 1994-1-1 e com resultados da literatura. O modelo proposto apresentou boa concordância com resultados da literatura e estimou, com boa precisão, os momentos resistentes últimos. Por meio de um estudo paramétrico foi avaliada a influência da resistência à compressão do concreto, resistência ao escoamento do aço e taxa de aço nas curvas de interação M-N. Os resultados mostraram que a resistência ao escoamento do aço e a taxa de aço foram as variáveis que mais influenciaram nos valores resistentes (força normal e momento fletor).Resumo em Inglês:
abstract: In this paper, a computational code was developed to obtain M-N interaction curves for rectangular concrete-filled steel tube columns considering the strain compatibility in the cross-section. Considering the composite section subjected to uniaxial bending moments, expressions were developed to determine normal force, moment resistance, neutral axis depth and components resistance of cross-section. Such expressions were implemented in a computational tool developed to the authors and that allows to obtain the M-N pairs of strength. The steel and concrete ultimate strains were defined with the aid of the Brazilian standard for reinforced concrete structures ABNT NBR 6118. The obtained results were compared to simplified curves defined according to the theoretical models of ABNT NBR 8800, ABNT NBR 16239, EN 1994-1-1 and literature data. The proposed model showed good agreement with literature results and had good precision to estimate the ultimate moment values. To further understand the resistance of composite columns under uniaxial bending moments, parametric study was performed to evaluate the influence of the compressive strength of concrete, yielding strength of steel and steel area ratio on M-N interaction curves. The results indicate that the yielding strength of steel and the steel area ratio were the variables that most influenced the values of composite columns resistance (normal force and bending moment).Resumo em Português:
resumo: O presente estudo tem como objetivo principal a otimização estrutural de pórticos planos de concreto, tendo como função objetivo o mínimo peso total da estrutura. Para este fim, ações externas, consideradas dentro do processo de otimização, tratam de representar de forma precisa todos os efeitos presentes em uma situação real. Desta forma, os carregamentos são dependentes das áreas da seção transversal obtidas em cada passo da otimização, assim como os efeitos estáticos e dinâmicos do vento são considerados para uma representação mais realista. O método de otimização adotado é o método de otimização baseado em ensino-aprendizagem, ou Teaching-Learning Based Optimization, em inglês. Além do mais, todas as restrições para um projeto adequado são consideradas usando as normas brasileiras para estruturas de concreto. Dos resultados obtidos em ambas as situações (estática e dinâmica), é possível notar a diferença com respeito às ações externas, onde maiores carregamentos são obtidos em pisos mais altos, usando a modelo dinâmico simplificado proposto em normas. Com respeito à análise de otimização, o peso foi maior no caso dinâmico, onde maiores áreas transversais foram necessárias. Apesar deste fato ser conhecido, o presente trabalho mostra um estudo quantitativo onde ambos os efeitos são discutidos em detalhes, assim como é apresentada uma metodologia, baseada em um método de otimização original e de fácil implementação, que pode ser adaptada à análise de estruturas mais complexas.Resumo em Inglês:
abstract: This study has as its main purpose the structural optimization of plane frames in concrete, having as the objective function the minimum total weight of the structure. For this purpose, external actions, considered within the optimization process, are intended to represent accurately all effects observed in a real situation. In such manner, loads are dependent on the cross-section obtained in each optimization step, as well as the static and dynamic effects of the wind are considered for a more realistic representation. The optimization method adopted is the Teaching-Learning Based Optimization (TLBO). Thus, all proper design constraints were considered in accordance with Brazilian standards for concrete structures. From the results obtained in both situations (static and dynamic effects), it is possible to notice the difference regarding external actions, in which higher loads were obtained in higher floors, using the simplified dynamic model proposed in standards. Regarding the analysis of the structure optimization, the weight was higher when the applied forces were the result of the dynamic wind model, in which the larger cross-sections were found at the bottom of the structure. Even though this may be a well-known issue, the present work shows a quantitative study in which both effects are discussed in detail, as well as it features a methodology, based on a novel optimization method and with a straightforward implementation, that could be adapted for the analysis of more complex structures.Resumo em Português:
resumo: A realização de inspeções periódicas em estruturas de concreto armado é importante para a avaliação do seu estado de conservação. Neste cenário, ensaios não destrutivos podem ser uma opção adequada, uma vez que os testes destrutivos são invasivos e, em alguns casos, podem ser difíceis de serem realizados. Considerando essa opção, correlações entre parâmetros de ensaio não destrutivos e propriedades do concreto a serem analisadas são ferramentas úteis que facilitam a inspeção da estrutura. No presente trabalho, foram estudadas correlações entre a resistência à compressão (fc), a resistência à tração por compressão diametral (ft) e a resistividade elétrica superficial (ρ) de concretos. Concretos brasileiros com seis traços distintos foram analisados em cinco idades diferentes e foram obtidas curvas de correlação entre propriedades de resistência e resistividade elétrica superficial do concreto, as quais são representadas pelas relações gerais fc = 14,18·ln (ρ) + 18,43 e ft = 0,69·ln (ρ) + 2,15 para resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral, respectivamente. Além disso, foi proposta uma curva geral, considerando dados da literatura e resultados deste trabalho, para representar a relação entre a resistência à compressão e a resistividade elétrica superficial - fc = 11,89·ln (ρ) + 18,90.Resumo em Inglês:
abstract: Periodic inspections in reinforced concrete structures are important to be carried out to assess their state of conservation. In this scenario, non-destructive tests can be a suitable option since destructive tests are invasive and may be difficult to be performed in some cases. Considering this option, correlations between non-destructive test parameters and the concrete properties to be analyzed are useful tools that make easier the structure inspection. In the present work, correlations between the compressive strength (fc) and splitting tensile strength (ft) and surface electrical resistivity (ρ) of concretes were studied. Brazilian concretes of six different mixtures were analyzed at five different ages and correlation curves between strength properties and surface electrical resistivity of concrete were obtained, which are represented by the general relationships fc= 14.18·ln(ρ) + 18.43 and ft = 0.69·ln(ρ) + 2.15 for compressive strength and splitting tensile strength, respectively. In addition, a general curve considering literature data and results from this work was proposed to represent the relationship between compressive strength and surface electrical resistivity - fc = 11.89·ln(ρ) + 18.90.Resumo em Português:
resumo: Diante da escassez de estudos sobre a avaliação sísmica de edificações brasileiras, esse estudo tem como objetivo apresentar e discutir a avaliação da confiabilidade sísmica de um pórtico de concreto armado dimensionado de acordo com a ABNT NBR 6118:2014 sem a consideração do dimensionamento sísmico prescrito pela ABNT NBR 15421:2006. Neste trabalho, funções de fragilidade são geradas através de análises probabilísticas de demanda sísmica e integradas com curvas de ameaça sísmica da região Nordeste do Brasil para gerar mapas regionais de probabilidade de falha para três estados limites: Ocupação Imediata (IO), Segurança à Vida (LS) e Prevenção ao Colapso (CP). Os resultados indicam que o desempenho da edificação é adequado para IO, mas para LS e CP, um desempenho inaceitável é observado.Resumo em Inglês:
abstract: Due to the paucity of studies regarding the seismic assessment of buildings in Brazil, this study aims to present and discuss a seismic reliability assessment of a reinforced concrete framed structure designed according to the Brazilian standard ABNT NBR 6118:2014 without the consideration of the seismic design requirements of ABNT NBR 15421:2006. Herein, fragility functions are generated through probabilistic seismic demand analysis, and integrated with hazard curves for Northeastern Brazil to generate regional failure probability maps for three limit-states: Immediate Occupancy (IO), Life Safety (LS), and Collapse Prevention (CP). The results indicated that the building performance is adequate for IO; however, for LS and CP, an unacceptable performance is observed.Resumo em Português:
resumo As práticas atuais em engenharia estrutural exigem cada vez mais conhecimento e expertise, em relação à estabilidade de estruturas, por parte dos profissionais da área. Este artigo implementa procedimentos normativos de análise de segunda ordem aproximada de estruturas de aço e concreto armado, com o objetivo de comparar as metodologias aproximadas entre si e com uma análise de elementos finitos geometricamente exata realizada no Ansys 14.0. Os seguintes métodos são tratados nesse trabalho: Método da Amplificação dos Esforços Solicitantes, da NBR 8800:2008; o método do Coeficiente γz, da NBR 6118:2014; o método P-Delta iterativo e o método do Coeficiente αcr, da EN 1993-1-1:2005. É apresentada uma revisão bibliográfica a respeito dos métodos normativos e como são tratadas as não linearidades de materiais e geométricas. Exemplos numéricos estão incluídos, de onde são extraídas as informações para a comparação entre as metodologias. Em resumo, os métodos apresentados mostram boa correlação de resultados quando aplicados dentro dos respectivos limites de aplicabilidade recomendados, dos quais, o Eurocódigo 3 aparenta ter a maior faixa de aplicabilidade. Os métodos aproximados tratados mostram ser mais adequados para estruturas aporticadas regulares e sujeitas à carregamentos regulares.Resumo em Inglês:
abstract: Current practices in structural engineering demand ever-increasing knowledge and expertise concerning stability of structures from professionals in this field. This paper implements standardized procedures for geometrically nonlinear analysis of steel and reinforced concrete structures, with the objective of comparing methodologies with one another and with a geometrically exact finite element analysis performed with Ansys 14.0. The following methods are presented in this research: Load Amplification Method, from NBR 8800:2008; the γz coefficient method, from NBR 6118:2014; the P-Delta iterative method and the αcr coefficient method, prescribed in EN 1993-1-1:2005. A bibliographic review focused on standardized approximate methods and models for consideration of material and geometric nonlinearities is presented. Numerical examples are included, from which information is gathered to ensure a valid comparison between methodologies. In summary, the presented methods show a good correlation of results when applied within their respective recommended applicability limits, of which, Eurocode 3 seems to present the major applicability range. The treated approximate methods show to be more suitable for regular framed structures subjected to regular load distributions.Resumo em Português:
Resumo O concreto é um material difundido e utilizado mundialmente. Devido à heterogeneidade e complexidade estrutural desse material, prever o comportamento de estruturas de concreto sob condições ambientais extremas é uma tarefa bastante difícil. Altas temperaturas provocam alterações microestruturais que afetam o desempenho macroestrutural. Nesse contexto, ferramentas computacionais que permitem a simulação de estruturas podem ser de grande ajuda, reproduzindo diversas situações de carregamento térmico e mecânico e condições de contorno. Visando contribuir com este cenário, este estudo propõe uma metodologia numérica para simular o comportamento termomecânico do concreto sob gradientes de temperatura, através de análises inversas e de uma subrotina de usuário implementada no software Abaqus. Os efeitos do carregamento térmico foram considerados como dados de carregamento para um modelo de dano. Dados experimentais disponíveis na literatura foram adotados para fins de ajuste e validação. Os resultados preliminares aqui apresentados encorajam melhorias adicionais, de modo a permitir simulações realistas de um aspecto tão importante do comportamento do concreto.Resumo em Inglês:
Abstract Concrete is a widespread material all over the world. Due to this material’s heterogeneity and structural complexity, predicting the behavior of concrete structures under extreme environmental conditions is a very challenging task. High temperatures lead to microstructural changes which affect the macrostructural performance. In this context, computational tools that allow the simulation of structures may assist the analysis, by reproducing varied situations of thermal and mechanical loading and boundary conditions. In order to contribute to this scenario, this study proposes a numerical methodology to simulate the thermomechanical behavior of concrete under temperature gradients, through inverse analyses and a user subroutine implemented in Abaqus software. Thermal loading effects were considered as loading data for a damage model. Experimental data available in the literature was adopted for adjustment and validation purposes. The preliminary results presented herein encourage further improvements so as to allow realistic simulations of such an important aspect of concrete’s behavior.Resumo em Português:
Resumo Este estudo tem como objetivo avaliar a aderência entre blocos cerâmicos e grautes. Para isso, foram realizados ensaios de push-out e pull-out para avaliar a aderência apresentada por diferentes combinações de cinco tipos de blocos cerâmicos e dois tipos de grautes. Os resultados demonstraram que a geometria da célula dos blocos cerâmicos tem papel preponderante em sua aderência com o graute, pois a extensão da área de contato entre graute e bloco depende da geometria da célula. A retração do graute pode causar a formação de fissuras na interface entre blocos e graute, reduzindo a aderência entre os materiais. A retração formada dentro de cada tipo de bloco pode ser estimada com base no procedimento de ensaio desenvolvido nesta pesquisa e usados em conjunto com as características geométricas das células dos blocos cerâmicos para estimar a carga máxima obtida nos ensaios de push-out. O ensaio desenvolvido para estimar a porcentagem de área de contato perdida devido a retração do graute mostra-se promissor, uma vez que seus resultados foram utilizados na equação para estimar a resistência de união entre blocos e rejuntes e apresentaram boa correlação. No entanto, mais estudos precisam ser feitos porque existem outras variáveis que podem afetar os resultados. Foi demonstrado que é possível utilizar diferentes características de blocos e grautes para aumentar a aderência entre esses materiais e proporcionar um melhor comportamento para estruturas de alvenaria armada. No entanto, conclui-se que se forem usados tipos de bloco com vazado ranhurado, uma superfície de contato maior é produzida e uma aderência parece ser garantida.Resumo em Inglês:
Abstract This study aims to evaluate the adherence between clay blocks and grouts. For this purpose, push-out and pull-out tests were performed to assess the adherence presented by different combinations of five types of clay blocks and two types of grouts. The results demonstrated that the geometry of the cells of the clay blocks has a preponderant role in their adherence with grout, as the extent of the contact area between grout and block depends on the geometry of the cell. The shrinkage of the grout can cause the formation of cracks at the interface between block and grout, reducing the adherence between the materials. The shrinkage formed inside each type of block can be estimated based on the testing procedure developed in this research and used in conjunction with the geometric characteristics of the cells of the blocks to estimate the maximum load in the push-out tests. The test procedure developed to estimate the percentage of contact area lost due to grouts shrinkage shows to be promising, since its results were used in the equation to estimate the bond strength between blocks and grouts and shown good correlation. However, more study must be done because there are other variables that can affect the results. These results show that it is possible to use different characteristics of blocks and grouts to increase the adherence between these materials and provide a better behavior for reinforced masonry structures. However, it looks like if block types with a grooved hollow cell are used, a bigger contact surface is produced, and a higher bond strength appears to be assured.Resumo em Português:
Resumo O objetivo deste trabalho é apresentar a formulação do problema de otimização e suas aplicações para pilares mistos de aço preenchidos com concreto, com e sem armadura, segundo as normas ABNT NBR 8800:2008, ABNT NBR 16239:2013 e EN 1994-1-1:2004. Uma análise comparativa entre as normas supracitadas e entre as geometrias estudadas em termos de custo, eficiência, contribuição dos materiais na solução é realizada de modo a verificar os parâmetros que influenciam na solução do pilar misto que satisfaça os problemas propostos. A solução do problema de otimização, é obtida através do Método do Algoritmo Genético disponível no toolbox do Matlab. Para os exemplos analisados, os resultados apontam que os concretos com resistência acima de 50MPa influenciam diretamente na solução do problema tanto no custo, quanto no esforço normal resistente.Resumo em Inglês:
Abstract The objective of this paper is to present the formulation of the optimization problem and its application to the design of concrete-filled composite columns with and without reinforcement steel bars, according to recommendations from NBR 8800:2008, NBR 16239:2013 and EN 1994-1-1:2004. A comparative analysis between the aforementioned standards is performed for various geometries considering cost, efficiency and materials in order to verify which parameters influence the solution of the composite column that satisfies the proposed problems. The solution of the optimization problem is obtained by using the genetic algorithm method featured in MATLAB’s guide toolbox. For the examples analyzed, results show that concretes with compressive strength greater than 50MPa directly influence the solution of the problem regarding cost and resistance to normal forces.