Abstract in Portuguese:

Resumo O Concreto de alta resistência (CAR) proporcionou avanços significativos na construção civil devido à sua superior resistência, eficiência e durabilidade contra agressões ambientais. No entanto, dado o alto teor de cimento, baixa relação água-cimento e a presença de aditivos minerais, é crucial evitar o desenvolvimento de tensões de tração induzidas que podem levar à retração autógena. Essa retração pode resultar em fissuras em elementos estruturais, comprometendo assim a durabilidade. Um método explorado para reduzir a retração autógena em CAR é o uso de polímeros superabsorventes (SAP) como agentes de cura interna. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo analisar a influência da adição de SAP e nano sílica (NS) na durabilidade do microconcreto de cimento Portland. Para isso, o programa experimental consistiu em três misturas de microconcreto de alta resistência: uma contendo 0,3% SAP, outra contendo 0,3% SAP e 1% NS, e uma usada como referência com relação água/cimento igual a 0,35. O comportamento do concreto em seu estado endurecido foi avaliado por meio da execução dos seguintes ensaios: resistência à compressão axial simples, módulo de elasticidade, absorção de água por capilaridade e imersão, resistividade elétrica e migração de cloreto. Os resultados indicam que a incorporação de SAP não leva a uma redução nas propriedades mecânicas ou na durabilidade dos microconcretos; em vez disso, melhora essas propriedades. Além disso, enquanto a adição de NS causa um aumento insignificante nos valores de módulo e resistência em 28 dias, ela aumenta significativamente a resistência à compressão em idades iniciais. O microconcreto contendo SAP e NS apresentou o melhor desempenho nos ensaios de durabilidade, indicando que a adição de NS aumentou ainda mais a durabilidade do concreto. Foi confirmado que a microestrutura densa típica do CAR é mantida mesmo com a presença de poros formados pelo processo de dessorção de SAP. Isso ocorre porque esses poros são maiores e isolados, em vez de menores e interconectados.

Abstract in English:

Abstract High-strength concrete (HSC) provided significant advances in civil construction due to its superior strength, efficiency, and durability against environmental attacks. However, given the high cement content, low water-to-cement ratio, and the presence of mineral additives, it is crucial to prevent the development of induced tensile stresses that can lead to autogenous shrinkage. This shrinkage may result in cracking of structural elements, thereby compromising durability. One method explored to reduce autogenous shrinkage in HSC is the use of superabsorbent polymers (SAP) as internal curing agents. In this context, this work aims to analyze the influence addition of SAP and nano silica (NS) on the durability of Portland cement microconcrete. For this, the experimental program consisted of three mixtures of high-strength microconcrete: one containing 0.3% SAP, another containing 0.3% SAP and 1% NS, and one used as a reference with a water/cement ratio equal to 0.35. The behavior of concrete in its hardened state was assessed through the execution of the following tests: simple axial compression strength, modulus of elasticity, water absorption by capillarity and immersion, electrical resistivity, and chloride migration. The results indicate that incorporating SAP does not lead to a reduction in the mechanical properties or durability of the microconcretes; instead, it enhances these properties. Additionally, while the addition of NS causes a negligible increase in modulus and strength values at 28 days, it significantly boosts compressive strength at earlier ages. The microconcrete containing SAP and NS showed the best performance in the durability tests, indicating that the addition of NS further enhanced the concrete's durability. It was confirmed that the dense microstructure typical of HSC is maintained even with the presence of pores formed by the SAP desorption process. This is because these pores are larger and isolated, rather than smaller and interconnected.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este estudo apresenta uma avaliação da segurança estrutural contra incêndio de pontes de concreto existentes em rodovias federais no Brasil por meio de uma análise diagnóstica baseada em normas de projeto e avaliação comparativa de desempenho estrutural em situações de incêndio. Apesar da menor incidência de incêndios em comparação com edifícios, as pontes enfrentam riscos significativos de incêndios relacionados a veículos, levando a longas interrupções operacionais e perdas econômicas. As normas brasileiras e internacionais carecem de diretrizes específicas para o projeto de pontes contra incêndio, criando uma lacuna crítica nas normas em relação à resiliência da infraestrutura. Foi realizado um estudo de caso de pontes típicas de concreto (vãos isostáticos: 10–20 m), empregando simulações termoestruturais utilizando a curva de incêndio de hidrocarbonetos (curva H) e métodos simplificados do Eurocode 2-1-2 e da ABNT NBR 15200. Os resultados mostraram que pontes construídas antes de 1960 (Grupo 1) apresentam resistência ao fogo por ≤60 minutos, enquanto pontes pós-1985 (Grupo 3) suportam até 180 minutos. Os métodos da isoterma de 500°C e o método brasileiro demonstraram boa concordância com os métodos das faixas, validando sua aplicabilidade para o dimensionamento prescritivo de pontes comuns de concreto armado. Pontes mais antigas, projetadas para modelos de carga obsoletos, mostraram resistência insuficiente sob as cargas de tráfego atuais (TB-450), exigindo a interrupção imediata do tráfego no início do incêndio. É importante ressaltar que o atual modelo de carga TB-450 representa um aumento significativo na intensidade do tráfego e no peso dos veículos em comparação com as normas anteriores, refletindo a realidade de tráfego atual das rodovias brasileiras. A curva de hidrocarbonetos mostrou-se prática para cenários rotineiros, evitando a complexa modelagem CFD. O estudo destaca a necessidade urgente de o Brasil adotar regras de segurança contra incêndio específicas para pontes e integrar a resiliência ao fogo nos programas de manutenção. O 'retrofit' de estruturas mais antigas e a atualização dos protocolos de gestão de pontes são a solução racional para enfrentar a evolução dos riscos, garantindo a segurança e a funcionalidade a longo prazo da infraestrutura crítica.

Abstract in English:

Abstract This study presents a structural fire safety assessment of existing concrete bridges in federal highways in Brazil through a diagnostic analysis based on design standards and structural performance benchmarking under fire situations. Despite lower fire incidence compared to buildings, bridges face significant risks from vehicle-related fires, leading to long operational interruptions and economic losses. Brazilian and international standards lack specific guidelines for bridge fire design, creating a critical gap in the standards towards the infrastructure resilience. A case study of typical concrete bridges (isostatic spans: 10–20 m) was conducted, employing thermal-structural simulations using the hydrocarbon fire curve (H-curve) and simplified methods from Eurocode 2-1-2 and ABNT NBR 15200. Results showed that bridges constructed prior to 1960 (Group 1) exhibit fire resistance for ≤60 minutes, while post-1985 bridges (Group 3) withstand up to 180 minutes. The 500°C isotherm and Brazilian methods demonstrated good agreement with established zone methods, validating their applicability for prescriptive design for ordinary reinforced concrete bridges. Older bridges, designed for outdated load bridge models, showed insufficient resistance under current traffic loads (TB-450), requiring immediate traffic interruption at the fire starting. It is important to highlight that the current TB-450 load model represents a significant increase in traffic intensity and vehicle weight compared to previous standards, reflecting the current reality of Brazilian highways. The hydrocarbon curve showed practical for routine scenarios, avoiding complex CFD modeling. The study highlights the urgent need for Brazil to adopt bridge-specific fire safety rules and integrate fire resilience into maintenance programs. Retrofitting older structures and updating protocols of bridging management is the rational solution to withstand risks evolution, ensuring long-term safety and functionality of critical infrastructure.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este artigo investiga o comportamento de vigas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) sob força cortante, produzidas com agregados graúdos convencionais (naturais) (AC) e com 50% de substituição por agregado graúdo reciclado de concreto (ARC). O programa experimental compreendeu 12 vigas biapoiadas, sem armadura transversal, com alturas de 300, 400 e 500 mm, ensaiadas sob flexão em quatro pontos e projetadas para ruptura por força cortante. Foram realizadas duas repetições para cada traço e altura. A caracterização do material demonstrou que ambos os traços atenderam aos requisitos de desempenho de acordo com a ABNT NBR 16940:2021. Apesar da mistura com ARC ter apresentado maior dispersão nos resultados dos ensaios de caracterização, a capacidade portante das vigas não apresentou redução em relação às vigas de referência. Os ensaios confirmaram que as vigas com ARC alcançaram capacidades últimas à força cortante comparáveis ou superiores às das vigas com AC para todas as alturas investigadas. Além disso, as vigas apresentaram um aumento progressivo da fragilidade à medida que aumentavam as alturas. Os resultados experimentais foram comparados às previsões do modelo recomendado pela ABNT NBR 16935:2021. Para ambos os concretos, as resistências à força cortante calculadas com base na norma representaram entre 30% e 45% das capacidades experimentais médias, o que evidencia estimativas conservadoras. Os resultados indicam que a substituição parcial de AC por ARC não afeta o desempenho sob força cortante de vigas de CRFA e pode ser combinada com segurança em aplicações estruturais sustentáveis.

Abstract in English:

Abstract This paper investigates the shear behavior of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) beams made of conventional concrete (CC) with natural aggregate and with 50% replacement using coarse recycled aggregate concrete (RAC). The experimental program comprised 12 simply-supported beams without transverse reinforcement, with depths of 300, 400, and 500 mm, tested under four-point bending and designed to failure in shear. For each beam height, two nominally identical beams were tested, considering both conventional and recycled aggregates. The material characterization showed that both mixtures met the performance requirements of ABNT NBR 16940:2021. Although the RAC mixture exhibited a greater dispersion of results during the characterization tests, the beam’s load-bearing capacity was not affected. Experimental tests confirmed that the RAC beams achieved ultimate shear capacities comparable to or higher than those of the CC beams for all depths investigated. Moreover, the beams became increasingly fragile with increasing height. The experimental shear strengths were compared with the predictions from the SFRC shear model recommended in ABNT NBR 16935:2021. For both concretes, code-based shear resistances accounted for only about 30-45% of the mean experimental capacities, indicating markedly conservative estimates. The results demonstrate that partial replacement of natural coarse aggregates with recycled aggregates does not affect the shear performance of SFRC beams and can be safely combined for sustainable structural applications.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este estudo apresenta uma contribuição inédita e relevante para o campo das estruturas mistas aço-concreto ao investigar o comportamento dos conectores Puzzle-shaped (PZ) e Clothoid-Shaped (CL) como dispositivos de transferência de carga em Pilares Mistos Circulares Preenchidos com Concreto (PMCPC) de seção transversal esbelta. Para isso, foi desenvolvido um programa experimental em que o carregamento foi aplicado aos conectores instalados nesses pilares, e os resultados obtidos foram comparados com o procedimento de cálculo previsto na aprovação técnica vigente. Os resultados mostraram que os conectores CL apresentaram maior resistência e rigidez do que os conectores PZ, embora ambos tenham demonstrado comportamento dúctil. A análise dos danos experimentais revelou cisalhamento nas cavilhas de concreto e fissuras transversais no concreto ao redor dos conectores. Como o procedimento de cálculo atualmente adotado para os conectores PZ e CL foi desenvolvido para vigas mistas, sua aplicação direta aos PMCPC produziu resultados inconsistentes quanto ao comportamento e à capacidade resistente dos conectores. Portanto, este estudo propôs um novo procedimento de cálculo para conectores em PMCPC, com melhor aproximação aos resultados experimentais.

Abstract in English:

Abstract This research makes a novel and relevant contribution to the field of steel–concrete composite structures by investigating the behavior of Puzzle-shaped (PZ) and Clothoid-shaped (CL) shear connectors, which act as load-transfer devices in circular concrete-filled steel tube (CFST) columns with slender cross-sections. An experimental program was conducted in which loads were applied to the connectors embedded in slender CFST columns, and the results were compared against prediction models provided by current design codes. Experimental results showed that CL connectors achieved greater strength and stiffness than PZ connectors, while both exhibited ductile response. Damage investigation revealed concrete shear dowels and transverse cracking around the connections. The current calculation method used for CL and PZ connectors was developed for composite beams. Its direct application to CFST columns yielded inconsistent results concerning the behavior and strength of the connectors. Therefore, this study proposed a new calculation procedure for connectors in CFST columns, allowing a better approximation to the experimental results.

Abstract in Portuguese:

Resumo As lajes alveolares protendidas são amplamente utilizadas na construção civil devido à sua eficiência estrutural e leveza. No entanto, o comportamento reológico do concreto, especialmente os fenômenos de retração e fluência, introduz incertezas que podem comprometer a funcionalidade e a durabilidade dessas estruturas. Este estudo teve como objetivo avaliar experimentalmente o comprimento de transferência da força de protensão e as deformações diferidas em lajes alveolares protendidas, correlacionando os resultados com as prescrições normativas das normas NBR 6118, NBR 14861 e BS EN 1992-1-1:2023. A metodologia incluiu ensaios experimentais em lajes alveolares produzidas em pistas industriais, com monitoramento das deformações por retração e fluência em condições reais de produção e exposição ambiental. Além disso, foi avaliada a flecha de longa duração em uma laje alveolar submetida a carregamento constante. Os resultados indicaram que o comprimento de transferência médio foi superior aos valores normativos. Adicionalmente, a norma BS EN 1992-1-1:2023 apresentou menores desvios na estimativa das deformações por retração e fluência do concreto em relação aos resultados experimentais. A flecha de longa duração foi estimada com boa precisão, com desvios inferiores a 10%. Conclui-se que ajustes no modelo proposto na norma NBR 6118 são necessários para melhor representar o comportamento reológico do concreto em lajes alveolares, considerando as condições reais de produção e exposição ambiental.

Abstract in English:

Abstract Prestressed hollow-core slabs are widely utilized in construction due to their high structural efficiency and low self-weight. However, the time-dependent behavior of concrete, particularly shrinkage and creep, introduces uncertainties that can compromise the serviceability and durability of these structures. This study experimentally evaluated the prestress transfer length and time-dependent strains of concrete used in hollow-core slabs, correlating the results with the provisions of NBR 6118, NBR 14861, and BS EN 1992-1-1:2023. The methodology involved testing slabs produced on industrial casting beds, with monitoring of shrinkage and creep strains under realistic production and environmental conditions. Additionally, the long-term deflection of a slab subjected to sustained loading was assessed. Results indicated that the mean prestress transfer length exceeded normative values. Moreover, the BS EN 1992-1-1:2023 standard demonstrated better agreement in estimating shrinkage and creep strains compared to experimental data. Long-term deflection was predicted with good accuracy, showing deviations of less than 10%. It is concluded that adjustments to the model proposed in the NBR 6118 standard are required to better represent the time-dependent behavior of concrete in hollow-core slabs, accounting for actual production and exposure conditions.

Abstract in Portuguese:

Resumo Este estudo concentra-se na análise de uma metodologia de avaliação do risco de lascamento induzido por incêndio em concreto projetado aplicado em revestimentos de túneis, e investiga o comportamento térmico do concreto projetado. Corpos de prova de concreto projetado, com diferentes teores de microfibras de polipropileno (PP) e sob distintas condições de saturação, foram expostos ao fogo. A distribuição de temperatura interna foi monitorada durante os ensaios e a ocorrência de lascamento foi avaliada por meio de parâmetros quantitativos. Os resultados mostram que baixos teores de microfibras de PP não foram capazes de evitar danos por lascamento, o que contribuiu para um aumento rápido do perfil de temperatura no material. Esse aumento de temperatura foi utilizado para criar um critério inovador para verificação do lascamento. O aumento do teor de umidade dos corpos de prova intensificou a ocorrência de lascamento. A análise da distribuição de temperatura no concreto projetado confirmou que a condição saturada é crítica para a ocorrência do lascamento. Portanto, a realização de ensaios apenas na condição saturada favorece a segurança e unifica essa variável na avaliação. Dados experimentais e numéricos também mostraram que o concreto projetado possui menor condutividade térmica em comparação ao concreto comum, o que deve ser incorporado nas diretrizes de projeto de estruturas com concreto projetado. Portanto, as inovações deste artigo são a proposta de uma condição unificada de saturação e de um critério baseado em temperatura para verificação do lascamento, além de uma parametrização preliminar da condutividade térmica do concreto projetado, ainda ausentes na literatura. Os resultados representam um passo importante rumo à aplicação segura do concreto projetado em revestimentos de túneis e ao desenvolvimento de uma metodologia padronizada de ensaio que possa contribuir para uma melhor avaliação do comportamento complexo do incêndio em túneis e apoiar o desenvolvimento de projetos futuros.

Abstract in English:

Abstract This study focuses on analyzing a fire-induced spalling risk assessment methodology for sprayed concrete for tunnel linings and investigates the thermal behavior of sprayed concrete. Sprayed concrete specimens with various polypropylene (PP) microfiber contents and different saturation conditions were exposed to fire. The internal temperature distribution was monitored during the fire tests and the occurrence of spalling was evaluated with quantitative parameters. The results show that lower contents of PP microfibers could not prevent spalling damage, which contributed to the rapid increase in the temperature profile in the material. The increase in temperature was employed to create novel criteria for verifying spalling. The increase in moisture content of specimens intensified the occurrence of spalling. The analysis of the temperature distribution in the sprayed concrete confirmed that the saturated condition is critical for the occurrence of spalling. Therefore, performing tests only in the saturated condition is in favor of safety and unifies this variable in the evaluation. Experimental and numerical data also showed that sprayed concrete has a lower thermal conductivity than cast concrete, which must be incorporated into guidelines for the design of sprayed concrete structures. Therefore, the novelties of this paper are the proposal of a unified saturation condition and temperature-based criteria for verifying spalling, and a preliminary parametrization for sprayed concrete thermal conductivity, which are lacking in literature. The results represent an important step towards a safe application of sprayed concrete in tunnel linings and in the development of a standardized test methodology that can contribute to better assess the complex behavior of fire in tunnels and further aid the development of future projects.

Abstract in Portuguese:

Resumo O estudo do comportamento de barragens de gravidade sob ações sísmicas tem sido, ao longo do tempo, pouco explorado em projetos de engenharia no Brasil.Embora não seja comum a ocorrência de terremotos de grande magnitude, a sismicidade não é nula, principalmente, em áreas de borda passiva com a ocorrência de sismicidade intraplaca. Nesse estudo, é apresentado um método para a avaliação da probabilidade de fragilidade sísmica do sistema estrutural de uma barragem. O método se baseia em procedimentos de simulação computacional envolvendo análises pseudo-dinâmicas e modelagem kriging a fim de estabelecer a caracterização probabilística dos coeficientes de segurança da estrutura levando em consideração as incertezas em parâmetros tanto relacionado às propriedades do material como em relação a condições de carregamento e características de movimento do solo. A análise de tensões revelou concentração crítica próxima à galeria, com tensões máximas de tração de 2,69 MPa e de compressão de -2,39 MPa. Na avaliação de estabilidade, todos os fatores de segurança ao deslizamento excederam o limite mínimo de projeto (1,0), sendo o caso mais crítico observado na seção intermediária sob condições de reservatório cheio (1,05). A análise probabilística indicou probabilidades de falha variando de 10−3 a 3,74 × 10−2 e índices de confiabilidade entre 1,60 e 3,09, identificando a seção barragem-fundação como a mais vulnerável e a seção intermediária como a mais resiliente. Os resultados destacam que a rigidez da fundação desempenha papel decisivo na resposta da barragem, amplificando os efeitos dinâmicos por meio de interações multidomínio. De modo geral, a integração da modelagem numérica com métodos probabilísticos mostrou-se eficaz para identificar seções críticas, quantificar incertezas e apoiar estratégias de monitoramento e reforço. Essa abordagem fortalece a gestão da segurança de barragens, contribuindo para a prevenção de falhas e a mitigação de potenciais impactos socioeconômicos.

Abstract in English:

Abstract The study of the behavior of gravity dams under seismic actions has, over time, been little explored in engineering projects in Brazil. In Brazil, although the occurrence of large magnitude earthquakes is uncommon, seismicity is not zero, especially in passive margin areas with intraplate seismicity. This study presents a method for evaluating the probability of seismic fragility of a dam's structural system. The method is based on computational simulation procedures involving pseudo-dynamic analyses and kriging modeling to establish the probabilistic characterization of the structure's safety factors, taking into account uncertainties in parameters related both to material properties and loading conditions, as well as ground motion characteristics. Stress analysis revealed critical concentration near the gallery, with maximum tensile stresses of 2.69 MPa and compressive stresses of -2.39 MPa. In stability assessment, all sliding safety factors exceeded the minimum design threshold (1.0), with the most critical case observed in the intermediate section under full reservoir conditions (1.05). Probabilistic analysis indicated failure probabilities ranging from 10−3 to 3.74 × 10−2 and reliability indices between 1.60 and 3.09, identifying the dam-foundation section as the most vulnerable and the intermediate section as the most resilient. The results highlight that foundation stiffness plays a decisive role in dam response, amplifying dynamic effects through multidomain interaction. Overall, the integration of numerical modeling with probabilistic methods proved effective for identifying critical sections, quantifying uncertainties, and supporting monitoring and reinforcement strategies. This approach strengthens dam safety management, contributing to failure prevention and mitigation of potential socio-economic impacts.

Abstract in Portuguese:

Resumo Neste artigo são apresentados dois modelos para o dimensionamento de lajes nervuradas contra punção em ligações de pilares de bordo sujeitas a transferência de momento perpendicular e paralela ao bordo livre da laje. Os modelos de projeto sugeridos modificam o código ACI-318-25 de três formas: replicando a perda de área superficial de cisalhamento de lajes nervuradas na secção crítica de cisalhamento do código, implementando uma equação de resistência ao cisalhamento do betão modificada e introduzindo um fator para considerar a transferência de momento para ligações de pilares de bordo-lajes nervuradas sujeitas a punção. São verificados com os resultados de ensaios de lajes lisas da literatura e depois aplicados para prever a punção de lajes nervuradas. Os modelos concordam bem com os resultados dos ensaios de lajes nervuradas e com os resultados dos ensaios de lajes lisas.

Abstract in English:

Abstract This paper presents two models for designing waffle slabs against punching shear at edge column connections subject to moment transfer perpendicular and parallel to the slab's free edge. The suggested design models modify the ACI-318-25 code in three ways by replicating the loss of shear surface area of waffle slabs on the code shear critical section, implementing a modified concrete shear strength equation, and introducing a factor to account for the moment transfer for edge column-waffle slabs connections subjected to punching shear. They are verified with the test results of flat slabs from the literature and then applied to predict the punching shear of waffle slabs. The models agree well with the test results of waffle slabs and the test results of flat slabs.