Abstract in Portuguese:

Resumo Este estudo investigou o efeito da incorporação de cal dolomítica na microestrutura e nas propriedades mecânicas de geopolímeros à base de metacaulim ativados por solução alcalina. Foram preparadas cinco misturas de geopolímeros com adição de 0,0%, 2,5%, 5,0%, 7,5% e 10,0% de cal dolomítica. A microestrutura dos geopolímeros foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS) e análises de difração de raios X (DRX). A resistência à compressão das misturas variou entre 53,2 e 63,0 MPa após 28 dias de cura ambiente. As análises SEM/EDS mostraram que as principais fases formadas foram o gel N-A-S-H juntamente com os géis C-A-S-H e N-M-A-S-H nas misturas com cal dolomítica. Em resumo, os resultados mostraram que a incorporação de cal dolomítica pode melhorar significativamente a microestrutura e as propriedades dos geopolímeros.

Abstract in English:

Abstract This study investigated the effect of dolomitic lime incorporation on the microstructure and mechanical properties of metakaolin-based geopolymers activated by alkaline solution. Five geopolymer mixtures were prepared with the addition of 0.0%, 2.5%, 5.0%, 7.5%, and 10.0% dolomitic lime. The microstructure of the geopolymers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction analyses (XRD). The compressive strength of the mixtures ranged between 53.2 and 63.0 MPa after 28 days of ambient curing. SEM/EDS analyses showed that the main phases formed were the N-A-S-H gel together with the C-A-S-H and N-M-A-S-H gels in the mixtures with dolomitic lime. In summary, the results showed that the incorporation of dolomitic lime can significantly improve the microstructure and properties of geopolymers.

Abstract in Portuguese:

Resumo O concreto têxtil surge como uma alternativa para o reforço de estruturas de concreto armado. Porém, por ser um material relativamente novo, inexiste ainda um órgão ou norma regulamentadora que uniformize os processos de fabricação e de aplicação do material, o que gera diferenças significativas quanto às suas características e propriedades. Sob esta perspectiva, este estudo busca avaliar experimentalmente o desempenho mecânico do concreto têxtil ao ser aplicado como reforço de vigas em concreto armado submetidas ao ensaio de flexão a quatro pontos, utilizando o têxtil de fibra de vidro álcali-resistente de produção brasileira TEXIGLASS AR-360-RA-04. De caráter exploratório, o programa experimental é composto por quatorze vigas reforçadas e uma viga testemunho de seção retangular (120 mm de largura, 200 mm de altura e 1500 mm de comprimento), totalizando quinze vigas. Como variáveis, investigam-se a resistência de ligação na interface têxtil-matriz a partir do (a) tipo de matriz (argamassa polimérica industrializada ou argamassa autoadensável) e do (b) tratamento superficial do têxtil em quatro configurações: têxtil sem revestimento (SR), revestido com epóxi (E), totalmente revestido com epóxi e areia (EA) ou totalmente revestido com epóxi, mas com areia somente nas extremidades (EAP). A partir dos resultados, verificou-se principalmente que: todas as vigas reforçadas apresentaram aumentos da (a) capacidade resistente, (b) ductilidade e (c) tenacidade. Apesar da grande variabilidade de resultados, a técnica de revestimento nos exemplares dos têxteis EAP se mostrou promissora.

Abstract in English:

Abstract Textile reinforced concrete emerges as an alternative for the strengthening of reinforced concrete structures. However, as a relatively new material, there is still no regulatory body or standardization that standardizes the manufacturing and application processes of the material, which generates significant differences regarding its characteristics and properties. From this perspective, this study seeks to experimentally evaluate the mechanical performance of textile reinforced concrete when applied as reinforcement of reinforced concrete beams subjected to four-point bending tests, using the alkali-resistant fiberglass textile produced in Brazil, TEXIGLASS AR-360-RA-04. As an exploratory study, the experimental program consists of fourteen reinforced beams and one rectangular cross-section reference beam (120 mm wide, 200 mm high, and 1500 mm long), totaling fifteen beams. As variables, the bond strength at the textile-matrix interface is investigated based on (a) the type of matrix (industrialized polymer mortar or self-compacting mortar) and (b) the surface treatment of the textile in four configurations: uncoated textile (UT), coated with epoxy (E), fully coated with epoxy and sand (ES) or fully coated with epoxy and partial sand (EPS). From the results, it was mainly found that: all reinforced beams showed increases in (a) load-carrying capacity, (b) ductility and (c) toughness. Despite the great variability of results, the coating technique in the EPS textile specimens proved promising.

Abstract in Portuguese:

Resumo Enquanto diversos modelos estruturais buscam prever o comportamento de paredes em alvenaria, as normas técnicas buscam promover a previsão das cargas resistentes, de modo a trazer segurança para as estruturas. Diferentes regiões do mundo possuem parâmetros diversos para previsão da capacidade lateral das estruturas em alvenaria. O presente trabalho buscou realizar a comparação entre as normas de alvenaria estrutural brasileira, americana, australiana e europeia no que tange à resistência ao cisalhamento das mesmas e à flexocompressão que estão submetidas. Os equacionamentos indicados nas normas foram comparados com modelagem por elementos finitos e com a equação da literatura (2022), consideradas fidedignas para previsão do comportamento das paredes submetidas a forças laterais no plano. É proposta uma atualização para a norma brasileira. Os resultados mostraram que enquanto os resultados dos modelos para flexocompressão têm valores similares em todas as normas, para cisalhamento, a norma brasileira se mostrou como sendo a menos conservadora, seguida pela australiana, americana, canadense e europeia. Foi identificado ainda, por meio da modelagem em EF (Elementos Finitos), que o principal modo de ruptura dos painéis é a compressão diagonal. A proposta de modificação na norma brasileira, com consideração de área líquida e a correção da resistência ao cisalhamento inicial (fvk0), resultam valores muito mais próximos aos resultados do modelo.

Abstract in English:

Abstract Several structural models aim to predict the behavior of masonry walls. Those are included in technical standards strive to ensure the anticipation of the structural capacity, thereby assuring its safety. Different regions of the world encompass diverse parameters for predicting the lateral capacity of masonry members. This study sought to compare the Brazilian, Canadian, American, Australian, and European masonry standards regarding the shear and flexural capacity specification of walls. Equations derived from the standards were contrasted against finite element modeling results and to reliable formulation from the literature for predicting wall shear behavior. Additionally, an actualization is proposed to the Brazilian standard. The results revealed that while flexural capacity specifications result in comparable values across all standards, the Brazilian standard exhibited the least conservatism in the shear capacity, followed by the Australian, American, Canadian, and European standards. The diagonal shear was the primary mode of panel failure of the walls from the FE (Finite Element) modeling. The suggested adjustments to the Brazilian code, including considering the net area and correction of the initial shear strength (fvk0), result values close to the modeling results.

Abstract in Portuguese:

Resumo O estudo dos efeitos de materiais celulósicos como adição em matrizes à base de aglomerantes minerais é essencial para o desenvolvimento de materiais de construção de alto desempenho e maior durabilidade. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como propor sistemas compostos por micropartículas e microfibras de celulose integradas em matrizes cimentícias. Os sistemas combinados são propostos com o sistema cimentício tipo CP V ARI e teores de microfibra de celulose (FC) (0,5%, 1% e 1,5%), juntamente com estes, teores de microcelulose cristalina (MCC) (0,4%, 0,6% e 0,8%). Foi avaliado o impacto da microfibra de celulose e da microcelulose cristalina na resistência à compressão e tração na flexão, mineralogia e microestrutura de compósitos cimentícios. O aumento gradual nas adições combinadas de microfibra de celulose e microcelulose cristalina levou a uma redução nas propriedades mecânicas. Os perfis dos difratogramas com adição de celuloses FC-MCC foram similares aos dos compósitos de cimento Portland sem adições. As combinações de teores FC 0,5-MCC 0,4, FC 1,0-MCC 0,4 e FC 0,5-MCC 0,6 favoreceram um maior grau de hidratação, o que resultou em um desempenho mecânico superior em compressão, comparado aos compósitos cimentícios sem a adição desses materiais.

Abstract in English:

Abstract The study of the effects of cellulosic materials as additives in matrices based on mineral binders is essential for the development of high-performance and more durable construction materials. In this context, the present research aims to propose composite systems incorporating cellulose microparticles and microfibers into cementitious matrices. The proposed systems were developed using CP V ARI cement, with cellulose microfiber (FC) contents of 0.5%, 1%, and 1.5%, along with crystalline microcellulose (MCC) contents of 0.4%, 0.6%, and 0.8%. The impact of cellulose microfiber and crystalline microcellulose on compressive strength, flexural tensile strength, mineralogy, and microstructure of cementitious composites was evaluated. The gradual increase in the combined additions of cellulose microfiber and crystalline microcellulose led to a reduction in mechanical properties. The diffraction patterns of the FC-MCC cellulose-added composites were similar to those of Portland cement composites without additives. The combinations of FC 0.5-MCC 0.4, FC 1.0-MCC 0.4, and FC 0.5-MCC 0.6 contents promoted a higher degree of hydration, resulting in superior compressive strength performance compared to cementitious composites without these materials.

Abstract in Portuguese:

Resumo: Este artigo apresenta a aplicação do método de Otimização por Enxame de Partículas com Múltiplos Objetivos (Multiple Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO), aprimorado com parâmetros especificamente ajustados pelo método de Taguchi, para a otimização de projetos de pontes e viadutos. Diferente das abordagens convencionais, a otimização neste estudo engloba toda a estrutura, em vez de se concentrar apenas no tabuleiro. Essa abordagem é ilustrada por meio de estudos de caso em dois viadutos localizados em Atalaia e Mandaguaçu ao longo da rodovia BR-376 no Paraná, Brasil. Em Atalaia, as soluções otimizadas alcançaram reduções nos custos de construção de 10,5% a 22,7%, emissões de CO2 de 8,9% a 21,2%, e estenderam a vida útil do projeto de 24,0% a 540,7%. De forma similar, em Mandaguaçu, as otimizações resultaram em reduções de custo de 9,1% a 23,2%, diminuição das emissões de CO2 de 12,7% a 23,5%, e aumentos na vida útil do projeto de até 540,7%. O estudo também revelou padrões consistentes entre os graus de liberdade e as funções objetivas; especificamente, dimensões transversais maiores tendiam a reduzir custos, enquanto dimensões menores estavam associadas a reduções nas emissões de CO2. Esses achados ilustram as melhorias de desempenho no mundo real proporcionadas pelo processo de otimização, que não apenas reduz o custo global por ano de serviço em comparação com os projetos originais, mas também aprimora o desempenho econômico e ambiental, demonstrando assim a eficácia do MOPSO na otimização estrutural para o desenvolvimento de infraestruturas mais sustentáveis.

Abstract in English:

Abstract: This article presents the application of the Multiple Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) method, enhanced with specifically tuned parameters using the Taguchi method, for optimizing bridge and viaduct designs. Unlike conventional approaches, the optimization in this study encompasses the entire structure rather than focusing solely on the deck. This approach is illustrated through case studies on two viaducts located in Atalaia and Mandaguaçu along the BR-376 highway in Paraná, Brazil. In Atalaia, the optimized solutions achieved reductions in construction costs by 10.5% to 22.7%, CO2 emissions by 8.9% to 21.2%, and extended the design service life by 24.0% to 540.7%. Similarly, in Mandaguaçu, the optimizations resulted in cost reductions ranging from 9.1% to 23.2%, decreases in CO2 emissions from 12.7% to 23.5%, and increases in the design service life by up to 540.7%. The study also revealed consistent patterns between the degrees of freedom and objective functions; specifically, larger cross-sectional dimensions tended to lower costs, while smaller dimensions were associated with reduced CO2 emissions. These findings illustrate the real-world performance improvements afforded by the optimization process, which not only reduces the global cost per year of service compared to the original designs but also enhances economic and environmental performance, thereby demonstrating the effectiveness of MOPSO in structural optimization for sustainable infrastructure development.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este trabalho foca-se na simulação do comportamento de pavimentos utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF) com o objetivo de prever o aparecimento das fissuras durante sua vida útil. O método desenvolvido pode ajudar no planejamento da manutenção no sentido de proporcionar segurança e conforto aos usuários. São considerados os efeitos das cargas de tráfego e das variações de temperatura. Ferramentas de inteligência artificial (IA) são adotadas para reduzir o tempo necessário para a interpretação dos resultados das simulações para o desenvolvimento de um sistema eficiente de gestão de pavimentos. O sistema de gerenciamento de pavimentos rígidos desenvolvido utiliza a técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a previsão da resposta do pavimento ao acumulo de fadiga e do comportamento do pavimento modelado com alto grau de precisão. As redes apresentaram erros quadrados de 4.5% e 3.6% para gradientes de temperatura positivos e negativos e correlação de dados de 95% e 97%, respectivamente. O índice de tensão SR obtido pelo modelo desenvolvido em ABAQUS é 0.614 e o valor fornecido pelo sistema de gerenciamento de pavimentos é 0.648. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um trecho da rodovia BR-101/NE, entre os estados da Paraíba PR e Pernambuco PE, no Brasil. Comparando os resultados com os limites previstos pelo Programa Cooperativo Nacional de Pesquisa Rodoviária (NCHRP) para o tráfego do trecho de estudo, este pavimento necessitaria de manutenção semestral. Os valores máximos de tensão de tração por flexão foram obtidos combinando o gradiente positivo de temperatura com a carga do eixo de tráfego na borda durante os meses de verão (dezembro a março) devido aos maiores valores de gradiente térmico.

Abstract in English:

Abstract This work is concerned with the simulation of pavement behavior using the Finite Element Method (FEM) with the goal of predicting the appearance of cracks during its useful life. The developed method can help maintenance planning towards providing users with safety and comfort. The effects of both traffic loads and temperature variations are considered. Artificial Intelligence (AI) tools are adopted to reduce the time necessary for the interpretation of simulation results for the development of an efficient pavement management system. The developed rigid pavement management system uses the Artificial Neural Networks (ANN) technique for the prediction of both pavement response to fatigue accumulation and the behavior of the modeled pavement with a high degree of precision. The networks showed 4.5% and 3.6% square errors for positive and negative temperature gradients and 95% and 97% data correlation, respectively. The SR stress ratio obtained by the developed ABAQUS model is 0.614 and the value provided by the pavement management system is 0.648. The developed methodology was applied to a section of highway BR-101/NE, between the states of Paraiba PR and Pernambuco PE, in Brazil. Comparing the results with the limits provided by National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) for traffic in the study, this pavement would require maintenance every six months. The maximum values of tensile stress due to bending were obtained by combining the positive temperature gradient with the traffic axis load at the edge during the summer months (December to March) due to the higher thermal gradient values.

Abstract in Portuguese:

Resumo Dada a porosidade inerente dos materiais cimentícios, as variações de temperatura perturbam o equilíbrio higrotérmico, influenciando, assim, a precisão das medições do coeficiente de dilatação térmica (CDT). Isso resulta em variações nas magnitudes de dilatação observadas, que dependem do teor de umidade do material. Muitas metodologias existentes para medir o CDT não controlam adequadamente a umidade ou consideram nuances procedurais, levando a imprecisões e, muitas vezes, exigindo equipamentos caros. Este estudo avalia duas metodologias para determinar o CDT de argamassas cimentícias, com foco na influência da umidade e no uso de equipamentos acessíveis. Entre as duas metodologias testadas, uma foi recomendada por sua maior precisão na determinação do CDT de uma amostra prismática de argamassa, medindo as variações de comprimento devido a mudanças de temperatura. Nesse método, a amostra é aquecida a 80ºC em uma umidade relativa fixa até que o equilíbrio higrotérmico seja alcançado, e as medições são realizadas durante o resfriamento para 22 ± 2°C. Ajustes são feitos para eliminar a influência dos pinos de referência, e o CDT é calculado utilizando regressão linear para correlacionar a deformação com a variação de temperatura. A metodologia demonstrou um desvio padrão de repetibilidade de 0,08×10−6/ºC, comparável à precisão da AASHTO T 336 (0,12×10−6/ºC) e superior à ASTM C 531 (1,62×10−6/ºC). A avaliação do CDT em níveis de umidade de 50%, 75%, 98% e saturado revelou um comportamento parabólico, com um CDT máximo próximo a 75% de umidade relativa, alinhando-se com a literatura existente. Esta metodologia oferece uma abordagem promissora para avaliar o CDT de argamassas, particularmente as argamassas de reparo expostas às condições ambientais, enfatizando a importância da compatibilidade entre a argamassa de reparo e o substrato em diferentes níveis de umidade.

Abstract in English:

Abstract Given the inherent porosity of cementitious materials, fluctuations in temperature disrupt the hygrothermal equilibrium, thereby influencing the accuracy of the coefficient of thermal expansion (CTE) measurements. This results in variations in the observed expansion magnitudes, which are contingent on the material's moisture content. Many existing methodologies for measuring CTE do not adequately control for moisture or consider procedural nuances, leading to inaccuracies and often necessitating expensive equipment. This study evaluates two methodologies for determining the CTE of cementitious mortars, focusing on the influence of moisture and the use of accessible equipment. Among the two methodologies tested, one was recommended for its higher precision in determining the CTE of a prismatic mortar sample by measuring length variations due to temperature changes. In this method, the sample is heated to 80ºC at a fixed relative humidity until hygrothermal equilibrium is reached, after which measurements are taken during cooling to 22 ± 2°C. Adjustments were made to eliminate the influence of studs, and the CTE is calculated using linear regression to correlate strain with temperature variation. The methodology demonstrated a repeatability standard deviation of 0.08×10−6/ºC, comparable to the precision of AASHTO T 336 (0.12×10−6/ºC) and superior to ASTM C 531 (1.62×10−6/ºC). Evaluating CTE at moisture levels of 50%, 75%, 98%, and saturation revealed a parabolic behavior, with a maximum CTE near 75% relative humidity, aligning with existing literature. This methodology offers a promising approach for assessing the CTE of mortars, particularly those exposed to environmental conditions, emphasizing the importance of compatibility between repair mortar and substrate across different moisture levels.

Abstract in Portuguese:

Resumo O cimento geopolimérico se apresenta como uma opção ao cimento Portland para reduzir os impactos associados com a produção e crescente demanda desses aglomerantes na construção civil. Contudo, os geopolímeros também estão sujeitos a ação de íons que podem prejudicar suas propriedades mecânicas e reduzir sua durabilidade. Logo, esta pesquisa buscou avaliar o comportamento de concretos com cimento geopolimérico à base de metacaulim mediante ao ataque por sulfatos, tanto de sódio como de magnésio. As amostras foram confeccionadas variando o teor de óxido de sódio (Na2O) presente nos ativadores sobre o metacaulim, o tipo de cura e a razão de água em relação ao metacaulim. Os corpos de prova foram expostos às soluções de sulfato de sódio, sulfato de magnésio e referência (água) por um período de 10 semanas. A avaliação se deu por meio de ensaios de absorção de água (por capilaridade e imersão) e de resistência à compressão. Os resultados revelaram que o ataque por sulfato de sódio foi mais agressivo em relação ao sulfato de magnésio nos concretos geopoliméricos, 91,67% das amostras submetidas ao sulfato de sódio se degradaram durante os ensaios de absorção enquanto 8,33% foram degradadas pelo sulfato de magnésio. O teor de sódio sobre o metacaulim igual a 22% garantiu uma maior resistência ao ataque de sulfato de magnésio e a cura por carbonatação não implicou em melhora de propriedades nas misturas.

Abstract in English:

Abstract Geopolymer cement stands as an alternative to Portland cement to reduce the impacts associated with its production. This material is also affected by ions that can damage its mechanical properties and reduce its durability. Therefore, this research aims to evaluate metakaolin geopolymer concretes attacked by sulfates, both sodium and magnesium. The samples were made by varying the sodium oxide (Na2O) content in the activators on the metakaolin, the curing type, and the water/metakaolin ratio. The specimens were exposed to sodium sulfate, magnesium sulfate, and reference solutions (water) for 10 weeks. The analyses were performed using water absorption (by capillarity and immersion) and compressive strength tests. The results showed that sodium sulfate attack was more aggressive than magnesium sulfate in geopolymer concretes, 91.67% of the samples submitted to sodium sulfate degraded during absorptions tests while 8.33% were degraded by magnesium sulfate. A sodium content of 22% in metakaolin achieved greater resistance to magnesium sulfate attack and curing by carbonation did not improve the properties of the mixtures.

Abstract in Portuguese:

Resumo A incorporação de poliestireno expandido (EPS) ao concreto reduz sua densidade, mas também suas propriedades mecânicas. Portanto, em geral, o concreto com EPS é geralmente considerado como um material não estrutural. Neste estudo, técnicas destrutivas e não destrutivas foram utilizadas para analisar os desempenhos microestrutural, mecânico e acústico de um concreto produzido pelo método de empacotamento de partículas, substituindo um percentual crescente (5 a 20%) do volume de agregado graúdo pelo EPS. As propriedades mecânicas diminuíram, mas não o suficiente para que o concreto com EPS pudesse ser considerado como não estrutural; a microestrutura apresentou desordem em sua zona de transição, e essa desordem foi captada pela análise acústica. Ademais, a atenuação da onda sonora aumentou em 10 e 20% de EPS.

Abstract in English:

Abstract The incorporation of expanded polystyrene (EPS) into concrete reduces its density, but also its mechanical properties. Therefore, the concrete with EPS is generally considered as a non-structural material. In this study, destructive and nondestructive techniques were used to analyze the microstructural, mechanical, and acoustic performances of a concrete produced by the particle packing method, replacing an increasing percentage (5 to 20%) of the coarse aggregate volume by EPS. The mechanical properties decreased, but not enough for the EPS concrete to be considered as non-structural; the microstructure showed disorder in its transition zone, and this disorder was captured by the acoustic analysis. Moreover, the sound wave attenuation increased at 10 and 20% of EPS.

Abstract in Portuguese:

Resumo O efeito do confinamento lateral em lajes de concreto armado é amplamente reconhecido por sua capacidade de aumentar a carga última suportada. Nesse contexto, este estudo propõe uma análise da confiabilidade de lajes dimensionadas conforme as normas brasileiras, considerando ou não o fenômeno, com o objetivo de estabelecer uma comparação entre os casos. Utilizou-se um modelo numérico desenvolvido no software ANSYS, calibrado a partir de resultados experimentais, para determinar as cargas de ruptura das lajes. O Método de Simulação de Monte Carlo foi empregado na obtenção das probabilidades de falha e índices de confiabilidade. Adicionalmente, conduziu-se um estudo paramétrico para compreender os principais fatores que influenciam os índices de confiabilidade, considerando ou não o confinamento lateral. Os resultados indicaram um aumento significativo na confiabilidade das lajes quando o confinamento lateral foi considerado, elevando o índice de confiabilidade médio de 3,29 para 4,44. O estudo paramétrico revelou que os fatores influenciando a confiabilidade das lajes confinadas são similares àqueles obtidos desprezando-se o efeito, também demonstrado pela forte correlação entre os índices de confiabilidade de lajes confinadas e não confinadas.

Abstract in English:

Abstract The effect of lateral confinement in reinforced concrete slabs is widely recognized for its ability to increase the supported ultimate load. In this context, this study proposes a reliability analysis of slabs designed according to Brazilian standards, considering or not the phenomenon, with the goal of establishing a comparison between the cases. A numerical model developed in ANSYS software, calibrated from experimental results, was used to determine the slabs' failure loads. The Monte Carlo Simulation Method was employed to obtain the failure probabilities and reliability indexes. Additionally, a parametric study was conducted to understand the main factors influencing the reliability, whether considering lateral confinement or not. The results indicated a significant increase in the reliability of the slabs when lateral confinement was considered, raising the average reliability index from 3.29 to 4.44. The parametric study revealed that the factors influencing the reliability of confined slabs are similar to those obtained when not considering it, as also demonstrated by the strong correlation between the reliability indexes of confined and unconfined slabs.

Abstract in Portuguese:

Resumo A engenharia civil desempenha um papel importante quando se trata de sustentabilidade, oferecendo alternativas cada vez mais viáveis e atualizadas em termos de gestão de materiais. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade de reaproveitamento da água para amassamento em corpos de prova de concreto após o uso de filtro cerâmico como meio de purificação da água. Além disso, busca-se comparar as propriedades do concreto e os parâmetros químicos da água. Para isso, foi realizado um estudo quanti-qualitativo por meio de ensaios laboratoriais para caracterização dos materiais, análise físico-química de água a partir de duas amostras provenientes do rebaixamento do lençol freático, sendo uma na forma bruta e outra tratada com um filtro cerâmico. Também foram realizados ensaios de resistência mecânica. Ao analisar os resultados obtidos, verificou-se que a água filtrada apresentou um aumento de 8,66% na resistência à compressão em relação à água bruta. Na análise física da água, ambas as amostras atenderam aos critérios de pH, cor e substâncias dissolvidas totais. Além disso, durante a análise química da água, foi verificada diminuição em cinco dos seis parâmetros analisados, sendo eles a alcalinidade total, o teor de cloretos, de fosfatos, de nitratos, de sulfatos e de zinco. Por fim, é possível considerar a redução de alguns elementos da água não filtrada que afetam negativamente a resistência e a qualidade do concreto, além de melhorar o pH. Outro ponto relevante, foi o aumento da resistência à compressão do concreto ao utilizar água tratada em comparação com a água bruta.

Abstract in English:

Abstract Civil engineering plays a pivotal role in advancing sustainability by offering increasingly viable and cutting-edge alternatives in materials management. In this context, the objective of this study is to assess the feasibility of reusing water for mixing concrete test specimens after employing a ceramic filter as a means of water purification. Additionally, we aim to compare the properties of the concrete and the chemical parameters of the water. To achieve this, a quantitative and qualitative investigation was conducted through laboratory tests to characterize the materials and perform a physical-chemical analysis of water from two samples sourced from the water table drawdown. One sample was in its raw form, while the other was treated with a ceramic filter. Mechanical strength tests were also carried out. Upon analyzing the obtained results, it was observed that the filtered water exhibited an 8.66% increase in compressive strength compared to the raw water. In the physical analysis of the water, both samples met the criteria for pH, color, and total dissolved substances. Furthermore, the chemical analysis of the water revealed a decrease in five out of the six parameters analyzed, specifically total alkalinity, chloride, phosphate, nitrate, sulfate, and zinc content. In conclusion, it can be inferred that there is potential to reduce certain elements in untreated water that adversely affect concrete strength and quality, in addition to improving the pH levels. Another noteworthy finding was the enhanced compressive strength of concrete when using treated water as opposed to raw water.

Abstract in Portuguese:

Resumo A presença de fibras no Concreto de Ultra Alto Desempenho (UHPFRC) afeta consideravelmente o comportamento mecânico dos elementos estruturais construídos a partir deste material. Enquanto a tensão máxima de flexão é independente das dimensões do elemento estrutural em vigas de concreto armado convencional, isso não se observa para o UHPFRC. O presente trabalho propõe um método numérico baseado no equilíbrio e compatibilidade de seção transversal para investigar o efeito escala tanto em vigas de concreto armado convencional reforçadas com UHPFRC quanto naquelas construídas totalmente em UHPFRC. Os momentos fletores resistentes calculados através do método proposto aproximaram-se dos valores experimentais referentes a 14 diferentes programas, com uma razão numérico-experimental média de 1,09 e coeficiente de correlação igual a 0,94. Em relação às vigas reforçadas, as tensões máximas de flexão foram calculadas considerando-se três diferentes disposições do reforço na seção transversal e alturas variando de 100 a 2000 mm. No que se refere às vigas apenas de UHPFRC, as resistências à flexão foram calculadas para o mesmo intervalo de alturas, porém utilizando diferentes proporções de fibras no concreto, bem como variados comprimentos destas. Os resultados mostram que a disposição do reforço three-side jacket conduz à maior sensibilidade ao efeito escala dentre as três configurações, com aumento da resistência à flexão de até 697%. Em contrapartida, as vigas reforçadas na zona de compressão apresentaram menor sensibilidade, com um aumento de 31% para a maioria dos elementos. Em relação às vigas apenas em UHPFRC, os resultados indicam que altos teores de fibras, como 4%, resultaram em um efeito escala pronunciado, com aumentos na resistência à flexão de até 1052% para a menor viga em comparação com o concreto sem fibras. Por outro lado, o uso de fibras de 35 mm, em vez de 13, atenuou o efeito escala, reduzindo a diferença entre os momentos resistentes referentes aos membros de menor e maior altura de 60 para 46%.

Abstract in English:

Abstract The presence of fibers in Ultra-High-Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) considerably affects the mechanical behavior of structural elements constructed from this material. While the flexural strength of traditional reinforced concrete beams is size-independent, this is not the case for UHPFRC. A numerical procedure based on cross-section equilibrium and compatibility is proposed here to parametrically investigate this size effect in both reinforced concrete beams strengthened with UHPFRC and pure UHPFRC beams. The flexural capacities computed using the numerical method agreed with those obtained experimentally from 14 experimental programs, with an average numerical-experimental ratio of 1.09 and a correlational coefficient of 0.94. Regarding the strengthened beams, the maximum flexural stresses were computed for three different strengthening layouts, considering heights from 100 to 2000 mm. As regards pure UHPFRC beams, the flexural strengths were computed for the same range of heights considering different fiber-volume ratios, as well as fiber lengths. The results show that three-side jacket beams are the most sensitive to the size effect, increasing the flexural strength of small members up to 697%. The beams strengthened on the compressive zone are the least sensitive, with an increase of 31% for the majority of beams. For pure UHPFRC beams, the results indicate that high fiber contents, such as 4%, led to a pronounced size effect, with increases in flexural strength of up to 1052% for the smallest beam compared to the concrete without fibers. Conversely, the use of 35 mm fibers instead of 13 mm attenuated the size effect, reducing the difference between the flexural strength of the smallest and the tallest members from 60 to 46%.

Abstract in Portuguese:

Resumo Estruturas de concreto armado situadas em zonas costeiras estão sujeitas à corrosão desencadeada por íons cloreto. Em contato com a superfície do concreto, esses íons penetram na microestrutura porosa do material, principalmente por difusão, e se acumulam na superfície da armadura, onde promovem a ruptura local da camada passivante. No modelo clássico de vida útil estrutural, o intervalo de tempo entre a exposição da estrutura aos íons cloreto e a despassivação da armadura é denominado tempo de iniciação da corrosão, o qual pode ser drasticamente reduzido em concretos fissurados. Visando estimar o tempo de iniciação da corrosão, este estudo emprega a formulação bidimensional transiente do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para modelar a difusão de cloretos em peças de concreto armado com fissuras pré-existentes. Nessa abordagem, diferentes comprimentos de fissura são simulados por meio da técnica de sub-regiões, cuja espessura da fissura não é requerida. As armaduras são representadas por vazios circulares com fluxo nulo no contorno. Em uma viga de seção retangular foram simuladas fissuras com até 60 mm de comprimento, a partir do cobrimento de concreto. Com base nos casos estudados, a influência da fissuração do concreto no tempo de iniciação da corrosão é mais significativa para fissuras com comprimento superior a 20 mm, embora esse resultado possa variar dependendo da posição da fissura em relação à armadura.

Abstract in English:

Abstract Reinforced concrete structures in coastal zones are subject to corrosion triggered by chloride ions. In contact with the concrete surface, such ions penetrate through the material’s porous microstructure, mainly by diffusion, and accumulate on the reinforcement’s surface, promoting a local breakage of the passive layer. In the classic structural service life model, the time span between the structure’s exposure to chloride ions and the reinforcement depassivation is called corrosion initiation time, which may be drastically reduced in cracked concrete. Aiming to estimate the corrosion initiation time, this study uses the two-dimensional transient formulation of the Boundary Element Method (BEM) to model the chloride diffusion in reinforced concrete parts with pre-existing cracks. In this approach, different crack lengths are simulated using the subregion technique, whose crack thickness is not required. The reinforcements are represented by circular voids with nil flux in the boundary. In a rectangular beam cross-section, cracks up to 60 mm long were simulated from the concrete cover. Based on the cases studied, the influence of concrete cracking on corrosion initiation time is more significant for cracks over 20 mm long, although this result may vary depending on the position of the crack relative to the reinforcement.

Abstract in Portuguese:

Resumo A corrosão em estruturas de concreto armado tem se tornado uma preocupação crescente, principalmente devido aos fatores relacionados às mudanças climáticas, como o aumento dos níveis de dióxido de carbono, mudanças de temperatura e precipitação. A fim de aplicar essas mudanças a estrutura, avaliações regionais são essenciais devido aos impactos ambientais variados. Este estudo examina a corrosão no Brasil, utilizando os níveis urbanos de CO2, utilizando a NBR 6118 (2023) para prever a despassivação, as fissuras iniciais e a falha devido a deslocamentos excessivos (Estados Limites de Serviço). Os resultados indicam uma probabilidade de despassivação de 50% em 13 anos para um cobrimento de 2,5 cm no pior cenário. Além disso, a probabilidade de falha por deslocamento excessivo sofre uma influência significativamente do diâmetro das armaduras, com um aumento de 311% ao longo de 45 anos ao usar um diâmetro de 5 mm em vez de 10 mm. Embora preliminar, este estudo também serve como um alerta para as construções futura e existentes, destacando a necessidade de pesquisas contínuas.

Abstract in English:

Abstract Corrosion in reinforced concrete structures has become a growing concern, primarily due to climate change-related factors such as the rise of carbon dioxide levels, temperature fluctuations, and altered precipitation patterns. To address this, regional assessments are vital due to varying environmental impacts. This study examines corrosion in Brazil, focusing on urban CO2 levels, employing NBR 6118 (2023) to predict depassivation, initial cracks, and failure due to excessive displacement (Serviceability Limit State). Results indicate a 50% depassivation probability within 13 years for a 2.5 cm concrete cover in the worst-case scenario. Additionally, the diameter of reinforcements greatly influences failure probability for excessive displacement, with a 311% increase over 45 years using a 5 mm diameter instead of 10 mm. These findings underscore the urgency of adapting construction practices to consider accelerated carbonation rates in urban environments and the need for ongoing research to refine predictive models and update construction standards accordingly.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este artigo apresenta uma metodologia para análise não linear de estruturas reticuladas de concreto armado submetidas a ações sísmicas e normas brasileiras. Relações constitutivas específicas para concreto e aço são empregadas para levar em conta o carregamento cíclico. O algoritmo implícito de integração no tempo garante as condições de equilíbrio no final de cada intervalo de tempo. Os resultados do modelo são comparados com dados experimentais de uma estrutura ensaiada, confirmando a sua aplicabilidade. Um exemplo adicional avalia uma estrutura típica em Rio Branco, AC, Brasil, usando a norma brasileira ABNT NBR 15421:2023 e outros códigos brasileiros aplicáveis. A metodologia fornece informações sobre o desempenho estrutural durante um terremoto, incluindo históricos de tensões, deformações e deslocamentos nodais. Os resultados indicam que a metodologia é uma opção viável para a avaliação sísmica de edifícios de concreto armado no Brasil.

Abstract in English:

Abstract This paper presents a methodology for the nonlinear analysis of reinforced concrete beam structures subjected to Brazilian seismic actions and safety standards. Specific constitutive relations for concrete and steel are employed to account for cyclic loading. The implicit time integration algorithm ensures the equilibrium conditions at the end of each time step. Model results are compared with experimental data from a test structure, confirming the model's applicability. An additional example evaluates a typical structure in Rio Branco, AC, Brazil, using the Brazilian standard ABNT NBR 15421:2023 and other applicable Brazilian codes. The methodology provides insights into structural performance during an earthquake, including stress, strain, and nodal displacement histories. The results indicate that the implemented methodology is a viable option for the seismic evaluation of reinforced concrete buildings in Brazil.