Resumo em Português:
Resumo Este artigo apresenta a análise de confiabilidade do dimensionamento à punção de lajes lisas sem armadura de cisalhamento. A pesquisa avaliou a confiabilidade obtida pela norma ACI 318, Eurocode 2, Código Modelo 2010 e pela norma brasileira ABNT NBR 6118:2014. Para a estimativa da resistência à punção seis modelos foram estudados, os modelos das normas, a Teoria da Fissura Crítica de Cisalhamento (TFCC) e um modelo não-linear em elementos finitos. A avaliação da confiabilidade foi realizada para avaliar o nível de segurança das prescrições normativas. Para isso, o critério utilizado é baseado na comparação dos índices de confiabilidade β com o índice de confiabilidade alvo, estipulado em 3,8, conforme critério do Código Modelo 2010. Esse critério representa um valor aceitável no nível de segurança do dimensionamento da estrutura. Os resultados obtidos a partir dessa metodologia mostrou que o Código Modelo 2010 é a norma que apresenta os índices mais elevados de confiabilidade. Por outro lado, a norma ACI 318 apresentou os menores índices de confiabilidade, alcançando índices de confiabilidade menores que 3,0.Resumo em Inglês:
Abstract This paper presents a reliability analysis of the punching shear of flat slabs without shear reinforcement. The evaluation is performed for the codes ACI 318, Eurocode 2, Model Code 2010, and ABNT NBR 6118:2014. Six models were used for predicting the punching strength, the design models, the Critical Shear Crack Theory (CSCT), and a Nonlinear Finite Element Analysis (NLFEA) model. Reliability analysis was performed to evaluate the safety level of code provisions. Design code provisions were evaluated in terms of sufficient reliability criteria based on target reliability β=3.8. This target reliability was based in the Model Code 2010 criteria. This criterion represents an acceptable value level of safety in design of structures. The results showed that the reliability indexes β presented satisfactory for all slabs designed by the Model Code 2010. However, this paper also shows some of the tested slabs presented reliability index below 3.0, being the ACI 318 the code with the lowest reliability index.Resumo em Português:
Resumo Este trabalho tem como objetivo a avaliação da resposta dinâmica de pisos de concreto armado submetidos a atividades humanas rítmicas, com base no uso de sistemas biodinâmicos, a fim de analisar o efeito de interação pessoa-estrutura. Inicialmente, realizou-se uma análise modal experimental sobre o piso investigado, com dimensões de 16m x 35m, visando identificar e avaliar o comportamento dinâmico global da estrutura. Em seguida, um modelo de elementos finitos foi desenvolvido e calibrado com base nos resultados experimentais. Posteriormente, a partir das análises de vibração forçada, a resposta dinâmica do piso foi determinada (deslocamentos e acelerações). Conclui-se que a modelagem dos sistemas biodinâmicos induziu atenuações significativas sobre a resposta estrutural quando comparadas àquelas calculadas via utilização de modelos tradicionais de força-rítmica.Resumo em Inglês:
Abstract This work aims the assessment of the dynamic structural response of reinforced concrete floors subjected to rhythmic human activities, based on the use of biodynamic models, in order to consider the people-structure interaction effect. Initially, an experimental modal analysis on the investigated floor , with dimensions of 16m x 35m, was performed, in order to identify and assess the global dynamic behaviour of the structure. In sequence, a finite element model was developed and calibrated through experimental results. After that, based on forced vibration analyses, the floor dynamic response was determined (displacements and accelerations). It is concluded that the biodynamic systems modelling induced significant attenuations on the structural response when compared to those calculated based on the use of traditional “only force” models.Resumo em Português:
Resumo Este artigo tem como objetivo avaliar a confiabilidade de seções transversais de vigas de concreto armado (CA) simplesmente apoiadas em situação de incêndio, considerando a utilização do método simplificado proposto na norma brasileira NBR 15200 [1]. O impacto do cobrimento do concreto, a relação carga variável/carga total e a quantidade de faces aquecidas da viga foram levados em consideração nesta análise. Além disto, uma análise de sensibilidade é feita mostrando as variáveis aleatórias que apresentam maior impacto na confiabilidade. Ao final, concluiu-se que o número de faces aquecidas da viga é muito importante para a segurança dessas estruturas. Além disso, verifica-se que um maior cobrimento de concreto pode promover um aumento na confiabilidade e que uma maior proporção de carga variável em relação à carga total gera uma diminuição na probabilidade de falha. Em relação à análise de sensibilidade, a temperatura do incêndio e o cobrimento de concreto foram as variáveis de maior impacto observado.Resumo em Inglês:
Abstract This article aims to evaluate the reliability of cross-sections of simply supported reinforced concrete (RC) beams in a fire situation considering the utilization of the simplified method proposed in the Brazilian standard NBR 15200 [1]. The impact of the concrete cover, the live-to-total load ratio, and the quantity of heated beam faces were all taken into account in this analysis. Besides, a sensitivity analysis is performed showing the random variables that are of major impact on reliability. In the end, it was concluded that the number of heated faces of the beam is very important to the safety of these structures. Also, it is found that a higher concrete cover can promote an increase in reliability and that a bigger proportion of live load relative to the total load generates a decrease in the probability of failure. Regarding the sensitivity analysis, the fire temperature and the concrete cover were the variables with the greatest observed impact.Resumo em Português:
Resumo O concreto apresenta um comportamento complexo, sendo uma atividade difícil definir a proporção ideal dos seus constituintes. A fim de superar esse desafio, muitos métodos de dosagem foram desenvolvidos, ao longo do tempo. Entretanto, a maioria desses métodos não considera parâmetros de durabilidade durante o procedimento. Assim, o objetivo deste artigo é apresentar um método para dosar concretos, tendo como parâmetros de resposta propriedades de trabalhabilidade (valores de abatimento de 50 mm a 220 mm), de resistência à compressão axial (classe de 25MPa a 55MPa) e de durabilidade. A partir da aplicação do método proposto, foi possível elaborar os diagramas de dosagem e de desempenho. Percebeu-se que todos os concretos se enquadraram na classe de consistência pré-estabelecida e apresentaram resultados de resistência à compressão axial próximos aos valores pré-determinados. Além disso, foi possível obter indicativos da durabilidade do material.Resumo em Inglês:
Abstract Concrete presents complex behavior, being a difficult material to define the ideal proportion of its constituents. To overcome this challenge, many mix design methods have been developed over time. However, most of these methods do not consider durability parameters during the procedure. Thus, the objective of this article is to present a mix design method for concrete, with properties of workability (slump rating from 50 mm to 220 mm), axial compressive strength (class of 25MPa to 55MPa), and durability as response parameters. From the application of the proposed method, it was possible to create mix design and performance diagrams. It was noticed that all concretes fell into the pre-established consistency class and presented axial compressive strength results close to the predetermined values. Moreover, it was possible to obtain indications of the material's durability.Resumo em Português:
Resumo A resistência ao cisalhamento de elementos reforçados com fibras é geralmente prevista por meio de modelos analíticos, calibrados a partir de ensaios experimentais. Poucos resultados obtidos através desses ensaios levam em consideração a caracterização mecânica do material, permitindo avaliar os diferentes desempenhos do concreto reforçado com fibras. Este trabalho avalia a possibilidade de substituição da armadura mínima de cisalhamento de vigas de concreto armado por fibras de aço. Para isso, foram feitas comparações avaliando a resistência ao cisalhamento de 240 ensaios experimentais de vigas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), utilizando formulações da literatura e normas internacionais para definir quais equações apresentam uma maior concordância com os dados experimentais. Assim, identificada essa expressão, foram desenvolvidos ábacos de dimensionamento de vigas em CRFA que determinam a quantidade de fibras de aço necessárias para substituir as armaduras mínimas de cisalhamento, conforme a NBR 6118 [1]. Os resultados mostraram que o modelo de Kwak et al. [2] apresentou resultados semelhantes aos obtidos em ensaios experimentais de vigas. Por fim, conclui-se que os ábacos desenvolvidos facilitarão a tomada de decisão no dimensionamento de vigas CRFA.Resumo em Inglês:
Abstract The shear strength of fiber reinforced elements is usually predicted through analytical models calibrated from experimental tests. Few results obtained from these tests consider the mechanical characterization of the material, allowing to evaluate the different performances of fiber reinforced concrete. This work evaluates the possibility of replacing the minimum shear reinforcement of reinforced concrete beams with steel fibers. For this, comparations were made evaluating the shear strength of 240 experimental tests of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams using formulations from the literature and international standards, to define which equations are in better agreement with the experimental data. Thus, once this expression was identified, SFRC beam design abacuses were developed to determine the amount of steel fibers needed to replace the minimum shear reinforcement, according to NBR 6118 [1]. The results showed that the model by Kwak et al. [2] presented results similar to those obtained in experimental tests of beams. Finally, it is concluded that the developed abacuses will facilitate decision-making in the design of SFRC beams.Resumo em Português:
Resumo A construção de edifícios altos tem se mostrado uma tendência construtiva ao redor do mundo, e vibrações excessivas oriundas das ações do vento tem se tornado cada vez mais frequentes. A norma brasileira de projeto NBR 6123 recomenda que a transferência das ações de vento utilizadas para análise estrutural seja realizada com base nos coeficientes de pressão ao longo das fachadas do edifício, para análises estáticas, e considera o seu comportamento dinâmico não determinístico através de um método de modelagem estocástica do campo de velocidade do vento. Objetivando apresentar uma abordagem alternativa para esta metodologia, este estudo tem como objetivo investigar a resposta estrutural dinâmica não determinística de um edifício real de concreto armado, considerando o efeito da interação solo-estrutura, utilizando coeficientes de pressão obtidos por intermédio de metodologias distintas, tais como: simulações numéricas utilizando CFD (Computational Fluid Dynamics), bases de dados internacionais, e utilizando as recomendações da norma brasileira NBR 6123.Resumo em Inglês:
Abstract The construction of high-rise buildings has emerged as a constructive trend worldwide, and excessive vibration problems due to wind actions are becoming increasingly frequent. The Brazilian design standard NBR 6123 recommends that the transfer of wind actions used for structural analysis be carried out based on the pressure coefficients along the building facades for static analyses and considers their non-deterministic dynamic behaviour through a stochastic modelling method of the wind velocity field. To present an alternative approach to this methodology, this study aims to investigate the non-deterministic dynamic structural response of a real reinforced concrete building, considering the soil-structure interaction effect, using the pressure coefficients obtained through different methodologies such as numerical simulations using Computational Fluid Dynamics (CFD), international databases, and the recommendations of the Brazilian standard NBR 6123.Resumo em Português:
Resumo Estruturas de concreto armado devem ser projetadas de maneira a garantir um nível aceitável de segurança e desempenho. Porém, acidentes ainda são observados atualmente causando interdições, perdas financeiras, e até mesmo humanas. Portanto, estudos aprofundados são necessários para responder a essas situações indesejáveis, prevenindo sua repetição e desenvolvendo novas formas de dimensionamento e construção. O presente trabalho analisa o mecanismo de falha observado em um extenso painel de concreto armado composto por uma parede em balanço apoiada em um pilar parede, localizados na cidade de Campinas. As investigações foram realizadas in loco utilizando testes destrutíveis e não destrutíveis e também via simulações numéricas. Os testes in loco revelaram que a região onde ocorreu a ruptura localizada não possuía quantidade suficiente de armadura metálica. A linha de fratura se desenvolveu no término das armaduras horizontais da parede. Concluiu-se que a falha do painel ocorreu devido a erros de concepção e dimensionamento, dado que os estribos do pilar-parede foram responsáveis pelo equilíbrio da parte em balanço da edificação, como ficou demonstrado pelo estudo utilizando análise não linear via Elementos Finitos e pelas investigações in-loco.Resumo em Inglês:
Abstract Reinforced concrete structures must be designed in a manner that assures an acceptable level of safety and performance. However, accidents still occur nowadays causing interdiction, financial losses, or even human casualties. Therefore, succinct studies are required to give answers to such an undesirable situation, helping to prevent repetition and enlightening new design and construction methods. This paper analyzes the failure mechanism in a large reinforced concrete panel composed of one L-shaped cantilevered wall and structural walls in Campinas. The investigation was carried out using in-situ destructive and non-destructive tests and also through numerical simulation. In-situ tests revealed that the region where the fracture happened had no sufficient resisting steel area. The fracture line developed through the end of the wall’s horizontal rebars anchored within the column. It was concluded that the reinforced concrete panel failure happened due to structure misconception and incorrect design, once columns stirrups were responsible for the equilibrium of the cantilevered part of the building, as demonstrated by the nonlinear finite element study and in-situ investigations.Resumo em Português:
Resumo Este manuscrito apresenta um método para produzir tijolos areia-polímero motivado pela necessidade de reutilizar resíduos plásticos e reduzir a energia incorporada e a pegada de carbono associada à fabricação. O método foi pensado para ser simples: envolve um aparelho customizado que mistura e aquece simultaneamente areia seca e polipropileno granular reciclado, até que estes derretam. A mistura quente é então comprimida num molde até que o polímero endureça novamente, produzindo assim um tijolo conformado após extrusão. Tijolos com teor de polímero de 10% e 20% (isto é, em massa, PCg), foram preparados com areia fina ou areia grossa. Os vazios dos tijolos PCg = 10% foram preenchidos aproximadamente até a metade com polímero endurecido, enquanto os vazios dos tijolos PCg = 20% foram quase totalmente preenchidos. Descobriu-se que os tijolos com PCg = 20% são candidatos potenciais para a substituição dos tijolos de barro cozidos, uma vez que apresentavam níveis de infiltração bem abaixo dos limites de especificação para tijolos de barro cozidos e resistências comparáveis às relatadas para tijolos de barro cozidos. Além disso, a energia incorporada associada aos tijolos areia-polímero foi calculada em cerca de um terço daquela necessária para os tijolos de argila cozidos. Além disso, a fabricação de tijolos areia-polímero leva minutos, enquanto a de tijolos de argila cozida leva horas. Os resultados obtidos sugerem que os tijolos produzidos pelo método proposto têm potencial para substituir os tijolos de barro cozido em aplicações onde a substituição é favorável.Resumo em Inglês:
Abstract This manuscript presents a method to produce sand-polymer bricks motivated by the need to reuse plastic waste and to reduce the embodied energy and carbon footprint associated with manufacturing. The method is designed to be simple: it involves a custom-built apparatus that simultaneously mixes and heats dry sand and recycled polypropylene granules, until the latter melt. The hot mixture is then compressed in a mold until the polymer rehardens, thereby producing a bonded brick upon extrusion. Bricks with 10% and 20% polymer content (i.e., by mass, PCg), were prepared with either a fine sand or a coarse sand. The voids of the PCg = 10% bricks were approximately halfway filled with hardened polymer, whereas the voids of the PCg = 20% bricks were nearly entirely filled. Bricks with PCg = 20% were found to be potential candidates for replacement of fired clay bricks, as these exhibited infiltration levels well below specification thresholds for fired clay bricks and strengths comparable to those reported for fired clay bricks. Furthermore, the embodied energy associated with sand-polymer bricks was calculated to be around a third of that required for fired clay bricks. In addition, the manufacture of sand-polymer bricks requires minutes, whereas that of fired clay bricks requires hours. The results gathered suggest that bricks produced by the proposed method have potential for replacement of fired clay bricks in applications wherein replacement is favorable.Resumo em Português:
Resumo Técnicas modernas de investigação não destrutiva e ferramentas computacionais para análise não linear permitem compreender o comportamento estrutural e danos em edifícios existentes, visando a menor intervenção possível. A intervenção cuidadosa e mínima é essencial para preservar a autenticidade do patrimônio cultural construído. Uma investigação de abordagem histórica, experimental e numérica foi realizada no Theatro Municipal do Rio de Janeiro, no Brasil, edifício de arquitetura eclética do início do século XX. Suas cúpulas e abóbada em alvenaria possuem pinturas de renomados artistas no intradorso e foram reforçadas na década de 1970. A metodologia adotada baseou-se na anamnese, caracterização e observação da estrutura por meio de ensaios não destrutivos e na avaliação de sua vulnerabilidade por análises não lineares de modelos numéricos calibrados. Diversas hipóteses de recalque diferencial sob ações gravitacionais foram investigadas, buscando reproduzir o padrão de fissuração e identificar as causas dos danos nas alvenarias antes do reforço. A análise não linear da estrutura permitiu avaliar as causas dos danos observados, estimar o nível de segurança, identificar as partes mais vulneráveis e caracterizar os mecanismos de colapso, além de demonstrar a eficácia das medidas de intervenção adotadas no passado.Resumo em Inglês:
Abstract Modern non-destructive investigation techniques and computational tools for nonlinear analysis allow understanding the structural behavior and damage of existing buildings, aiming at the least possible extent of intervention. Careful and minimal intervention is essential to preserve the authenticity of the built cultural heritage. An investigation with a historical, experimental, and numerical approach was carried out in the Theatro Municipal do Rio de Janeiro, in Brazil, a building with an eclectic architecture from the beginning of the twentieth century. Its masonry domes and vault have paintings by renowned artists on their intrados and were strengthened in the 1970s. The adopted methodology was based on anamnesis, characterization and observation of the structure employing non-destructive tests, and on the assessment of its vulnerability by nonlinear analyses of calibrated numerical models. Several hypotheses of differential settlement under gravitational actions were investigated, seeking to reproduce the cracking pattern and to identify the causes of damage to the masonry domes and vault before the strengthening. The nonlinear analysis of the structure allowed to evaluate the causes of the observed damage, assess the level of safety, identify the most vulnerable parts, and characterize the collapse mechanisms, in addition to demonstrating the efficiency of the intervention measures adopted in the past.Resumo em Português:
Resumo A avaliação das condições de serviço de estruturas de concreto ainda tem sido realizada através de conhecimentos implícitos, baseados na experiência e no conhecimento de inspetores, que classificam as estruturas a partir de critérios subjetivos. O principal mecanismo de degradação das estruturas de concreto armado e protendido é a corrosão das armaduras de aço, com custos diretos de manutenção e reparo bastante expressivos. O fenômeno da corrosão em estruturas de concreto possui comportamento complexo e apresenta diversas incertezas, e análises determinísticas podem produzir respostas muito conservadoras, que podem, desnecessariamente, aumentar os custos de manutenção, justificando assim abordagens probabilísticas. Esse artigo apresenta então uma revisão sistemática da literatura dos artigos que abordam a avaliação de estruturas de concreto sob corrosão das armaduras através de abordagem probabilística. Para isso, 94 artigos, obtidos através de um protocolo de revisão adequado, foram revisados. Desse modo, a sumarização das principais metodologias propostas foi realizada, bem como a identificação de lacunas de pesquisa sobre o tema.Resumo em Inglês:
Abstract The evaluation of service conditions of concrete structures has still been carried out through implicit knowledge based on the expertise and knowledge of inspectors, who classify structures based on subjective criteria. The main degradation mechanism of reinforced and prestressed concrete structures is the corrosion of steel reinforcements, with expressive maintenance and repair costs. The phenomenon of corrosion in concrete structures has a complex behavior and presents several uncertainties, and deterministic analyzes can produce very conservative responses, which can unnecessarily increase maintenance costs, thus justifying probabilistic approaches. This article then presents a systematic literature review of articles that address the evaluation of concrete structures under reinforcement corrosion using a probabilistic approach. In this regard, 94 journal articles obtained through an appropriate review protocol were reviewed. Thus, the summary of the main proposed methodologies was carried out, as well as the identification of research gaps on the subject.