Resumo em Português:
Resumo A compactação é uma etapa fundamental na produção do concreto permeável e afeta suas propriedades mecânicas e hidráulicas. Neste estudo, duas misturas de concreto permeável foram compactadas com três níveis de energia, distribuídas em duas e três camadas. O efeito na porosidade, resistência mecânica e condutividade hidráulica foi analisado. O aumento da energia de compactação resultou em uma redução proporcional da porosidade. Consequentemente, um aumento da resistência à compressão de 17 a 36% foi observado. No entanto, a permeabilidade reduziu proporcionalmente, com perdas de 0,2 a 0,4 cm/s. A compactação do concreto em três camadas resultou em um perfil de distribuição vertical da porosidade mais homogêneo quando comparado à compactação em duas camadas. Embora a relação agregado/cimento tenha sido o parâmetro mais influente, a energia de compactação também deve ser levada em consideração na dosagem do concreto permeável. Embora o aumento da energia de compactação melhore a resistência mecânica do concreto permeável, a compactação excessiva pode causar a fratura do agregado graúdo, reduzindo o seu desempenho mecânico e hidráulico. Dessa forma, para cada mistura uma energia de compactação ótima pode ser definida para maximizar o desempenho do material.Resumo em Inglês:
Abstract Compaction is a fundamental step in pervious concrete production and affects its mechanical and hydraulic properties. In this study, two pervious concrete mixtures were compacted with three different energies, distributed in two and three layers. The effects on porosity, mechanical strength and hydraulic conductivity were evaluated. The increase in compaction energy resulted in a proportional reduction in porosity. Increases in compressive strength from 17 to 36% were observed. However, permeability reduced proportionally, with decreases of 0.2 to 0.4 cm/s. The three-layer compaction resulted in a more homogeneous vertical distribution of porosity when compared to the two-layer compaction. Although the aggregate/cement ratio was the most influential parameter, the compaction energy should also be considered in the pervious concrete mixture design. While increasing the compaction energy enhances the mechanical strength of pervious concrete, excessive compaction may cause the fracture of the coarse aggregate, reducing its mechanical and hydraulic performance. Thus, for each mixture an optimum compaction energy can be defined to maximize the performance of pervious concrete.Resumo em Português:
Resumo A utilização de nanotubos de carbono em materiais cimentícios melhora as propriedades mecânicas destes compósitos, aumentando a sua resistência à compressão e à flexão. O principal objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade técnica da redução do teor de cimento Portland através da utilização de nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados (MWCNT) em amostras de argamassa, utilizando como parâmetros as propriedades mecânicas (resistência à compressão, resistência à flexão e módulo de elasticidade). Os resultados experimentais permitiram concluir que a adição de MWCNT em 0,1% em peso de cimento Portland, às amostras de argamassa, permitiu uma redução do teor de cimento Portland em até 10%, mantendo-se inalterada a relação água/cimento, sem afetar o comportamento mecânico.Resumo em Inglês:
Abstract The use of carbon nanotubes in cementitious materials improves the mechanical properties of these composites and increases their compressive and flexural strength. The main objective of this study was to evaluate the technical feasibility of reducing the Portland cement content by using functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) in mortar samples, using mechanical properties as parameters (compressive strength, flexural strength and modulus of elasticity). Experimental results allowed us to conclude that the addition of MWCNT in 0.1% by weight of Portland cement, to the mortar samples allowed a reduction of the Portland cement content by up to 10%, while the water/cement ratio remained unchanged without affecting the mechanical behavior.Resumo em Português:
Resumo O graute é um material normalmente aplicado para melhorar as propriedades mecânicas da alvenaria estrutural. Assim, a demanda pela utilização do grautes vem crescendo paralelamente à demanda por alvenaria estrutural. Sem diretrizes específicas para dosagem, esses produtos geralmente são preparados no local com base nos mesmos conceitos para preparo de concretos comuns. Várias propriedades do graute ainda precisam ser investigadas e compreendidas como ineficiência dos parâmetros de dosagem, resultando na produção de grautes não ecoeficientes. Desta forma, existe uma demanda por estudos técnico-científicos que auxiliem no desenvolvimento de diretrizes para dosagens de grautes. Este trabalho avalia as propriedades reológicas e do endurecidas de composições de grautes que simulam condições de campo para mostrar a inadequação do método de dosagem, demonstrando uma maneira de entender essa lacuna na tecnologia. A pesquisa investiga como as mudanças na relação água/cimento, para aumentar trabalhabilidade, afetariam as propriedades de estado fresco e endurecido de grautes para alvenaria estrutural. A mistura dos grautes foi realizada em um reômetro que permitiu determinar o comportamento e os parâmetros reológicos durante a mistura e em diferentes condições de cisalhamento. A resistência à compressão, a porosidade e a permeabilidade ao ar foram as propriedades avaliadas no estado endurecido. Os resultados mostraram que composições com maior teor de cimento não necessariamente refletiram propriedades mecânicas melhores, uma vez que não houve alterações estatística, pois outras variáveis também foram alteradas. Os resultados da pesquisa sugerem que o método de projeto usado em obra pode não ser apropriado o que pode resultar no desperdício de materiais cimentícios e composições não ecoeficientes.Resumo em Inglês:
Abstract Grout is a material usually applied to enhance the mechanical properties of structural masonry. As such, the demand for grout has been growing parallel to the demand for structural masonry. Without guidelines for grout mixing design, these products are often prepared on-site based on the same concepts used for preparing ordinary Portland cement-based concretes. Several grout properties still need to be investigated and understood due to this mixing-design approach, and consequently, the production of ecoefficient grouts is a secondary priority. Due to these obstacles, there is a demand for technical-scientific studies to aid with developing grout design guidelines. This work evaluates the rheological and hardened properties of grout compositions that simulate in-field conditions to show the inadequacy of the mixing design method and a way to understand this lack in the technology. The research investigates how the changes in the water-to-cement ratio, to increase the strength, would affect the fresh and hardened state properties of grouts for structural masonry. The grout’s mixing was done in a rheometer which made it possible to determine the rheological behaviour and parameters during mixing and under different shear conditions. Compressive strength, porosity, and air-permeability were evaluated in the hardened state. The results showed that compositions with more cement content does not necessarily reflect enhanced mechanical properties since the differences were not statistically significant, because other variables were also changed. The research findings suggest that the design method used in practice may not be appropriate and potentially result in the waste of cementitious materials and no-eco-friendly compositions.Resumo em Português:
Resumo Cargas de projeto para garagens devem ser periodicamente revisadas em função de mudanças nas características da frota de veículos, bem como devido ao impacto nas emissões de carbono do ambiente construído. Especificamente no caso do Brasil, os autores desconhecem estudos que justifiquem os valores de projeto e as probabilidades de excedência preconizados na NBR 6120:2019 - Ações para o cálculo de estruturas de edificações. Neste artigo, um modelo estocástico simplificado para cargas variáveis em garagens e estacionamentos é apresentado. Com base nas especificações técnicas dos veículos e em dados de vendas entre 2003 e 2022, foram obtidas estatísticas para caracterizar os pesos operacionais da frota de veículos em circulação. Estas estatísticas e o modelo probabilístico são utilizados para obter a carga uniforme equivalente que corresponde à probabilidade de 30% de ser ultrapassada em 50 anos, conforme a definição da NBR 6120:2019. Os resultados obtidos fornecem suporte para uma redução na carga de projeto para garagens, dos atuais 3.0 kN/m2 para pelo menos 2.5 kN/m2. Tal redução teria um impacto significativo no custo de novos edifícios-garagem/estacionamentos subterrâneos, bem como nas emissões de carbono, sem comprometer a segurança destas estruturas.Resumo em Inglês:
Abstract Design loads for parking garages should be reviewed every few years due to changes in fleet characteristics and the impact of design loads on carbon emissions by the built environment. Specifically for Brazil, the authors are unaware of existing studies to justify the design values and corresponding exceedance probabilities stated in NBR 6120:2019 - Design Loads for Structures. In this paper, a simplified probabilistic model for live loads in parking garages is presented. A set of updated statistics characterizing the gross curb weight of the fleet in circulation was obtained based on technical specifications and sales reports between 2003 and 2022. These statistics and the probabilistic load model are employed to derive the equivalent uniform design load corresponding to a 30% probability of being exceeded in 50 years, according to the definition stated in NBR 6120:2019 and NBR 8681:2003. The results provide support for a significant reduction of the current design load for light-duty vehicle parking garages, from the current 3.0 kN/m2 to at least 2.5 kN/m2. Such a reduction has a significant impact on new building construction costs and carbon emissions and would not compromise the structural safety of parking garages built in Brazil.Resumo em Português:
Resumo Avaliar os efeitos dos nanomateriais em sistemas cimentícios é fundamental para projetar materiais de construção de alto desempenho. No entanto, alguns nanomateriais tem a sua aplicação limitada à toxicidade e síntese em larga escala. Nesse contexto, destaca-se a celulose nanofibrilada (NFC), um material biodegradável e natural. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar a influência do NFC nas propriedades no estado fresco, endurecido (resistências à compressão e à flexão) e mineralogia de sistemas cimentícios. Os resultados indicaram que a incorporação de até 0,075% em massa da CNF reduziu o espalhamento das pastas de cimento em até 14,0%. Um teor de CNF de 0,025% em massa aumentou as resistências à compressão e a flexão de 28 dias em 22,0% e 25,0%, respectivamente, em comparação com as amostras de controle. Os resultados da difração de raios-X (DRX) indicaram que maiores teores de CNF (>2,5%) resultaram em picos de portlandita de menor intensidade após 7 dias, o que pode indicar um menor grau de hidratação, principalmente em relação à pasta de cimento de referência. Esses resultados sugerem que a NFC pode afetar a hidratação de matrizes cimentícias em idades precoces; entretanto, não afetou significativamente o grau de hidratação após 28 dias de hidratação.Resumo em Inglês:
Abstract Evaluating the effects of nanomaterials in cementitious systems is paramount to projecting high-performance construction materials. However, the synthesis of some nanomaterials on a large scale and their toxicity may limit their application. In this context, nanofibrillated cellulose (NFC), a biodegradable and natural material stand out. Thus, this paper aims to study the influence of NFC on the fresh, hardened properties (compressive and flexural strengths) and mineralogy of cementitious systems. The results indicated that incorporating up 0.075 wt.% to CNF reduced the spread of cement pastes by up to 14.0%. A CNF content of 0.025 wt.% increased the 28-d compressive and flexural strengths by 22.0% and 25.0%, respectively, compared to the control sample. The X-ray diffraction (XRD) results indicate that higher NFC contents (>0.025 wt.%) resulted in lower intensity portlandite peaks after 7 days, which may show a lower hydration degree, especially concerning the plain cement paste. These results suggest that the NFC can affect the hydration of cementitious matrices at early ages; however, it did not significantly affect the hydration degree after 28 days of hydration.Resumo em Português:
Resumo Este trabalho avalia a confiabilidade à flexão de vigas mistas aço-concreto com seção compacta e interação completa dimensionadas conforme prescrições da NBR 8800:2008. Os índices de confiabilidade são obtidos para diferentes classes de concreto, alturas de mesa comprimida e combinações de ações. Os resultados obtidos indicam um nível de segurança inferior nas situações em que as ações acidentais predominam na combinação de ações. Propõe-se também a calibração dos coeficientes parciais de ponderação com base em um índice de confiabilidade alvo βT = 3.5. É evidenciado que os coeficientes parciais de ponderação calibrados reduzem a variabilidade dos índices de confiabilidade nas situações de projeto analisadas.Resumo em Inglês:
Abstract This work assesses the flexural reliability of compact sections and full-interaction steel-concrete composite beams designed according to NBR 8800:2008. Reliability indexes are obtained for different grades of concrete, slab heights, and load combination. The results show a lower level of safety in situations where live loads are predominant in the load combination. A partial safety factors calibration procedure is also proposed based on a target reliability index βT = 3.5. It is shown that the calibrated partial safety factors reduce the variability of reliability indexes in the proposed design situations.Resumo em Português:
Resumo A utilização de subprodutos e materiais recicláveis na produção de concreto tornou-se uma alternativa interessante para mitigar os impactos ambientais, principalmente os gerados pela construção civil, desde que suas propriedades mecânicas e de durabilidade não comprometam precocemente a vida útil das estruturas. A resistência do concreto à penetração de agentes nocivos, tais como íons cloreto, é uma propriedade importante, pois se correlaciona diretamente com o desempenho, integridade e durabilidade das estruturas de concreto armado. Este estudo avaliou o desempenho de quatro misturas de concreto moldadas para classe de agressividade III da NBR 6118 [1] produzidas com 8% de substituição parcial de cimento Portland por sílica ativa, resíduo de produção metalúrgica, e com 30% de substituição parcial de agregados miúdos naturais por agregado miúdo reciclado de resíduo de concreto fresco, obtido do processo de produção de concreto em caminhões betoneira. Aos 28 dias de idade, as amostras foram submetidas aos testes capilaridade, resistência mecânica e de migração de cloretos, este, conforme preconiza a norma NT BUILD 492 [2]. De maneira geral, os resultados indicaram que as substituições propostas melhoraram as propriedades mecânicas e a resistência à penetração do íon cloreto, principalmente quando se utilizou a incorporação de sílica ativa.Resumo em Inglês:
Abstract The use of by-products and recyclable materials in the production of concrete has become an interesting alternative to mitigate environmental impacts, especially those generated by the construction industry, as long as their mechanical and durability properties do not early compromise the service life of the structures. The resistance of concrete to the penetration of harmful agents, such as chloride ions, is an important property since it directly correlates with the performance, integrity, and durability of reinforced concrete structures. This study evaluate four concrete mixes were cast for aggressiveness class III of NBR 6118 [1] produced with 8% of partial replacement of Portland cement with silica fume, resulting of metallurgical production, and with 30% partial replacement of natural fine aggregates by recycled fine aggregate from fresh concrete waste, obtained from the concrete production process in concrete mixer trucks. At 28 days of age, the specimen was submitted to capillarity, mechanical resistance and chloride migration tests, according to the NT BUILD 492 standard [2]. In general, the results indicated that the proposed replacements improved mechanical properties and chloride ion penetration resistance, mainly with the incorporation of silica fume.Resumo em Português:
Resumo As lajes mistas de aço e concreto (steel deck) trata-se de um importante elemento construtivo de edifícios estruturados. Pesquisas sobre o seu comportamento em altas temperaturas devem ser conduzidas para compreender o seu desempenho ao incêndio. Neste estudo, comparou-se a distribuição de temperatura na seção transversal (isotermas) destas lajes através de três procedimentos: (a) analítico, (b) experimental e (c) numérico. O procedimento analítico é o proposto pela norma NBR 14323. Os testes experimentais correspondem a oito protótipos de lajes ensaiados em escala real pelos autores. A parte numérica foi feita com a mesma configuração da experimental usando o método dos elementos finitos com o software Abaqus. No caso das temperaturas médias da chapa do deck metálico, notou-se convergência entre as obtidas pelo procedimento analítico da NBR 14323 e os resultados experimentais e numéricos. O mesmo não ocorreu para as isotermas do concreto, bem como armaduras positivas e negativas.Resumo em Inglês:
Abstract Composite steel decking concrete slabs are an important structural member in building construction. Research on its thermal behavior should be developed to understand its fire performance. In this paper, a comparison of the temperature distribution in the cross-section of steel decking concrete slabs subjected to fire is made through three different procedures: (a) standardized analytical, (b) experimental and (c) numerical. The analytical method was the one proposed in NBR 14323 standard. The experimental tests corresponding to eight real-scale fire tests on composite slabs carried out by the authors. The numerical tests were done for the same configurations of the experimental tests and used the FEA software Abaqus. Steel decking temperatures obtained with NBR 14323 methodologies showed good convergence with the experimental and numerical ones. The same was not observed for the concrete, positive and negative rebar.Resumo em Português:
Resumo O objetivo deste trabalho foi desenvolver um aditivo químico capaz de tornar o concreto auto reparável e, consequentemente, mitigar a corrosão da armadura em seu interior devido à entrada de agentes agressivos. Para isso, microcápsulas poliméricas compostas por uma casca de uréia-formaldeído-melamina (UFM) e um núcleo de metilmetacrilato foram desenvolvidas e adicionadas ao concreto para posterior avaliação. Os corpos de prova de concreto contendo 0%, 3% e 6% das microcápsulas propostas (massa de microcápsulas / massa de cimento) foram submetidos a ensaios destrutivos e não destrutivos. O ensaio de absorção de água e os mecânicos, ou seja, resistência à compressão e resistência à tração indireta (teste brasileiro) foram realizados para caracterizar o concreto, enquanto a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e os ensaios não destrutivos de velocidade de pulso ultrassônico (UPV) foram conduzidos para investigar a ocorrência de autorreparação. Esses testes mostraram que o aditivo proposto foi capaz de cicatrizar as fissuras do concreto parcialmente. Além disso, analisando os dados coletados com o programa de testes, concluiu-se que as amostras com 3% de microcápsulas apresentaram maiores taxas de autorreparação. Apesar das microcápsulas desenvolvidas neste trabalho terem apresentado uma eficiência de autorreparação satisfatória, sua eficácia parece ser afetada pelo procedimento de mistura, uma vez que parte delas é quebrada durante o processo.Resumo em Inglês:
Abstract The objective of this work was to develop a chemical admixture to make concrete capable to heal its fissures autonomously and, consequently, mitigate the concrete’s reinforcement corrosion due to the ingress of aggressive agents. For that, polymeric microcapsules built by a shell of urea-formaldehyde-melamine (UFM) and a core of methylmethacrylate were developed and added to the concrete to further evaluation. The concrete specimens containing 0%, 3% and 6% of the proposed microcapsules (mass of microcapsules / mass of cement) were subjected to destructive and non-destructive tests. The water absorption and the mechanical tests i.e., compressive strength and indirect tensile strength (Brazilian test) were carried out to characterize concrete, while the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the non-destructive ultrasonic pulse velocity (UPV) tests were conducted to evaluate the concrete self-healing ability. These tests showed that the proposed admixture was able to heal the concrete’s fissures partially. In addition, it was concluded that the samples with 3% of microcapsules presented higher self-repairing rates. Despite the microcapsules developed in this work have presented a satisfactory self-healing efficiency, their effectiveness looks to be affected by the mixing procedure once part of them is broken during the process.Resumo em Português:
Resumo Este trabalho tem como objetivo investigar a capacidade última de elementos em concreto armado em termos de fissuração e perda de rigidez. Uma análise não linear via método dos elementos finitos (MEF) foi realizada no programa ATENA e comparada com uma simulação numérica de análise estática não linear (AENL), onde a fissuração do material é avaliada com base na perda de rigidez tangente dos elementos. As análises foram aplicadas a um pórtico em concreto armado com cargas axiais constantes nos pilares, e carga lateral monotônica aplicada na viga superior. Ambas as metodologias mostraram boa concordância em relação à curva de capacidade e panorama de fissuração, e a simulação numérica AENL permitiu identificar a sequência de perda de rigidez dos elementos. Os resultados indicaram grande semelhança entre a simulação numérica FEM e AENL e ensaio experimental, indicando um alto potencial para prever o comportamento não linear do concreto armado.Resumo em Inglês:
Abstract This work aims to investigate the ultimate capacity of reinforced concrete elements in terms of cracking and stiffness loss. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed in the ATENA software and compared with a proposed numerical simulation of nonlinear static analysis (NLSA), where material cracking is evaluated based on the loss of tangent stiffness of the elements. The analysis was applied to a low-rise reinforced concrete frame with constant axial loads in the columns, and monotonic lateral load applied at the top beam level. Both methodologies showed good agreement regarding the capacity curve and crack patterns, and the numerical simulation NLSA allowed the identification of the sequence of elements' stiffness loss. The results indicated a substantial similarity between the numerical simulation NLFEA and NLSA and the experimental test, indicating a high potential in predicting the nonlinear behavior of reinforced concrete.