As exigências do mercado da construção civil fazem com que não haja espaço para a passagem de tubulações sob as vigas que sustentam as lajes de concreto. Então, uma solução cada vez mais frequente é a realização de furos na alma das vigas para a passagem de dutos. A presença destes furos altera o comportamento das vigas gerando concentração de tensões, fissuras e possibilidade de esmagamento do concreto. O dimensionamento de vigas de concreto armado com furos tem sido baseado em métodos empíricos ou no método das bielas e tirantes. Contudo, nas vigas de concreto protendido, surgem novos fatores como forças de compressão de grande intensidade e a possibilidade de reversão de esforços no processo de fabricação, transporte e carregamento. Então, o objetivo desta dissertação é realizar uma análise não-linear de vigas de concreto protendido pré-tensionado com furos através do método dos elementos finitos, para avaliar o seu comportamento estrutural. Nas análises foi utilizado o programa de elementos finitos ANSYS, que permite a modelagem do comportamento não-linear de materiais como aço e concreto, bem como a introdução da protensão como uma deformação inicial da armadura. O modelo numérico foi validado através da comparação de seus resultados com dados de ensaios experimentais de estruturas de concreto armado, protendido e armado com furo. Uma vez confirmada a eficácia do modelo, o mesmo foi utilizado no estudo de vigas de concreto armado e protendido com furos. Foi feito um estudo paramétrico das dimensões e posição do furo em vigas de concreto armado e protendido, avaliando as tensões e deformações específicas no concreto e nas armaduras. Com a análise concluída foi possível perceber notável influencia da posição do furo na altura da seção da viga quando avaliada a distribuição dos esforços cortantes acima e abaixo da abertura. Outro fator conclusivo foi de que as vigas de concreto protendido que sofrem fissuração no bordo superior no ato da protensão apresentaram menor capacidade de resistir a esforço cortante na região acima do furo. / Nowadays, as a consequence of the demands of the construction market, there is no space for the passage of pipes under the beams that support the concrete slabs. Then, an increasingly common solution is the introduction of holes in the beam web for the passage of pipes and ducts. These openings change the behavior of internal stresses and create a possibility of concrete cracking or crushing. The designs of reinforced concrete beams have been based on empiric methods for over four decades. However, on prestressed concrete beams new factors appear and must be considered such as higher compression stresses, the possibility of inversion of the bending moment diagram due to the initial prestress of the beam, transportation and higher loadings. The objective of this work is to perform a non-linear analysis of prestressed beams with openings in the web using the finite element method to evaluate its structural behavior. On the analysis it was used the finite element method software ANSYS, that allows the modeling of the non-linear behavior of materials as concrete and steel, as well the use of prestress of the tendons by adding an initial strain to the element. The numeric model was validated comparing its results with experimental tests of reinforced concrete beams, prestressed concrete beams and a reinforced concrete beams with openings. Once the model was validated, it was used on a study of reinforced and prestressed concrete beams with openings. A parametric study was carried out varying the position and dimensions of the openings and the beam cross section. In each case the stresses in the concrete and in the reinforcement were evaluated. After the end of the analysis, it was possible to perceive a noticeable change of distribution of shear forces above and under the opening. The stress distribution in the reinforcement determined by the numerical analyses was found very different from that prescribed in the usual empirical methods of design.

Doctor of Philosophy / Civil Engineering / Kyle Riding / Air voids are purposefully entrained in concrete to provide freeze-thaw durability of prestressed concrete railroad ties. Durability assurance requires consistent provision of an air void system comprised of small, well-distributed bubbles in sufficient quantity for durability and a quality control method for testing tie freeze-thaw durability. Manufacturing processes at three concrete manufacturing plants were investigated in order to determine the effects of process variability on resulting concrete air void system variability. Variation in the concrete air void system and other rheological properties occurred as results of the manufacturing process and vibration. Freezing and thawing durability testing of prestressed concrete ties is currently performed by applying ASTM C666 on 3 x 4 x 11 to 16 in. specimens cut from the shoulders of concrete ties. However, excising these specimens from prestressed concrete could lead to stress changes in the sample and cracking, potentially causing false interpretations of results. Therefore, testing was undertaken to understand the effects of prestressing and sample extraction on freeze-thaw durability measured by ASTM C666. In order to assess the effects of sampling and testing procedures on freeze-thaw quality control testing results of prestressed concrete railroad ties, full ties, half ties, and 3 x 4 x 11 in. excised samples were tested. Freeze-thaw testing included determination of the optimal method to measure freeze-thaw deterioration in large sections, the effects of saw-cutting, and the presence of reinforcement. Results indicated that the Ultrasonic Pulse Velocity accurately represented deterioration in large sections. The presence of reinforcement in excised samples led to faster deterioration compared to cast ASTM C666 samples, while saw-cutting without reinforcement did not significantly affect freeze-thaw durability.

[pt] O objetivo desse trabalho é apresentar uma metodologia para obtenção do traçado ótimo de cabos aderentes em vigas de concreto protendido, levando em consideração a variação das perdas por atrito ao longo dos cabos. Para atingi-lo, a formulação proposta considera os efeitos das perdas por atrito sobre as tensões e estabelece o valor custo mínimo da protensão como objetivo da otimização. As demais perdas de protensão são consideradas constantes ao longo da viga, embora a formulação proposta permita a inclusão de sua avaliação pontual em trabalhos futuros. A opção por essa forma de trabalho se deu por se considerar que as perdas por atrito são as que mais influenciam o traçado do cabo. A formulação permite também que se modele vários cabos de protensão, procurando reproduzir melhor a situação real de projeto.Foi implementado um sistema computacional para otimização do traçado dos cabos,utilizando o algoritmo de otimização LINGO. Os exemplos testados atestam a validade da formulação proposta A formulação proposta neste trabalho pretende ser uma ferramenta de auxílio ao projetista na fase de anteprojeto, pois não há automatização de todo o processo, nem são consideradas todas as situações de projeto. Convém ressaltar que, ainda que trabalhos futuros ampliem o conjunto das restrições do problema, aumentando o leque das condições de projeto consideradas, a interferência do projetista será sempre necessária e decisiva para obtenção de um projeto eficiente. / [en] The objective of this work is to present a methodology for cable optimization in prestressed concrete beams, considering the variation of the friction loss of prestress along the cables. The proposed formulation considers the effect of the friction loss of prestress on the stresses and establishes the lower cost of the prestress as the aim of the optimization. Other losses of prestress are considered to be constant along the cables, although the formulation allows us to include the correct evaluation in future works. The formulation allows to project more than one cable, so as to reproduce better the real project situation. It was implemented a computational system to the cables optimizations, using the LINGO optimizer. The examples tested prove the validity of the proposed formulation. The formulation proposed in this work aim to be an auxiliary tool to the structural designer in the preliminary project phase because the process is not completely automated and it is not considered the entire project situation. It s important to notice that even if the future woks enlarge the problem restriction set, enlarging the set of the project considerations; the interference of the structural designer will be always important and decisive to obtain an efficient design.

As exigências do mercado da construção civil fazem com que não haja espaço para a passagem de tubulações sob as vigas que sustentam as lajes de concreto. Então, uma solução cada vez mais frequente é a realização de furos na alma das vigas para a passagem de dutos. A presença destes furos altera o comportamento das vigas gerando concentração de tensões, fissuras e possibilidade de esmagamento do concreto. O dimensionamento de vigas de concreto armado com furos tem sido baseado em métodos empíricos ou no método das bielas e tirantes. Contudo, nas vigas de concreto protendido, surgem novos fatores como forças de compressão de grande intensidade e a possibilidade de reversão de esforços no processo de fabricação, transporte e carregamento. Então, o objetivo desta dissertação é realizar uma análise não-linear de vigas de concreto protendido pré-tensionado com furos através do método dos elementos finitos, para avaliar o seu comportamento estrutural. Nas análises foi utilizado o programa de elementos finitos ANSYS, que permite a modelagem do comportamento não-linear de materiais como aço e concreto, bem como a introdução da protensão como uma deformação inicial da armadura. O modelo numérico foi validado através da comparação de seus resultados com dados de ensaios experimentais de estruturas de concreto armado, protendido e armado com furo. Uma vez confirmada a eficácia do modelo, o mesmo foi utilizado no estudo de vigas de concreto armado e protendido com furos. Foi feito um estudo paramétrico das dimensões e posição do furo em vigas de concreto armado e protendido, avaliando as tensões e deformações específicas no concreto e nas armaduras. Com a análise concluída foi possível perceber notável influencia da posição do furo na altura da seção da viga quando avaliada a distribuição dos esforços cortantes acima e abaixo da abertura. Outro fator conclusivo foi de que as vigas de concreto protendido que sofrem fissuração no bordo superior no ato da protensão apresentaram menor capacidade de resistir a esforço cortante na região acima do furo. / Nowadays, as a consequence of the demands of the construction market, there is no space for the passage of pipes under the beams that support the concrete slabs. Then, an increasingly common solution is the introduction of holes in the beam web for the passage of pipes and ducts. These openings change the behavior of internal stresses and create a possibility of concrete cracking or crushing. The designs of reinforced concrete beams have been based on empiric methods for over four decades. However, on prestressed concrete beams new factors appear and must be considered such as higher compression stresses, the possibility of inversion of the bending moment diagram due to the initial prestress of the beam, transportation and higher loadings. The objective of this work is to perform a non-linear analysis of prestressed beams with openings in the web using the finite element method to evaluate its structural behavior. On the analysis it was used the finite element method software ANSYS, that allows the modeling of the non-linear behavior of materials as concrete and steel, as well the use of prestress of the tendons by adding an initial strain to the element. The numeric model was validated comparing its results with experimental tests of reinforced concrete beams, prestressed concrete beams and a reinforced concrete beams with openings. Once the model was validated, it was used on a study of reinforced and prestressed concrete beams with openings. A parametric study was carried out varying the position and dimensions of the openings and the beam cross section. In each case the stresses in the concrete and in the reinforcement were evaluated. After the end of the analysis, it was possible to perceive a noticeable change of distribution of shear forces above and under the opening. The stress distribution in the reinforcement determined by the numerical analyses was found very different from that prescribed in the usual empirical methods of design.

Apresenta-se neste trabalho uma metodologia consistente e eficiente para análise de estruturas de concreto sob o efeito do tempo. A metodologia exposta é baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). É mostrado como se analisar estruturas de concreto através do MEF, considerando na equação constitutiva dos elementos, os fenômenos viscoelásticos. A solução para este problema, denominado análise incremental quase-estática, pode ser obtida determinando os campos de tensões, deslocamentos e deformações num dado instante a partir de seus valores conhecidos no instante anterior. Aqui, efetua-se a análise incremental através de um Algoritmo de Integração de Tensões (AIT) com a ajuda de uma rotina computacional baseada no MEF. A Função de Fluência utilizada neste trabalho, além de ser muito eficiente segundo uma metodologia através do MEF, permite facilmente o seu ajuste a quaisquer dados experimentais, ou mesmo aproximar qualquer função de fluência de normas ou códigos. Outra característica crucial é que a integração das tensões não exige o armazenamento computacional de todas as variáveis dependentes do histórico de tensão em um determinado instante, facilitando significantemente a análise ou a retro-análise de estruturas de concreto. Vale ressaltar que ao longo do texto são feitas algumas discussões e comparações do emprego da Função de Fluência proposta com a função da NBR-6118:2003. Também é apresentada uma outra consistente metodologia para a análise de um elemento finito de cabo com escorregamento, onde são discutidas uma formulação geometricamente exata e a implementação computacional de um elemento finito de cabo através do MEF, que permite o escorregamento em presença de atrito. Este elemento fornece procedimentos naturais para simular o processo de montagem e a resposta aos carregamentos de estruturas de cabos em geral, além de ter campos promissores de aplicação no modelamento de estruturas de concreto protendido, das tenso-estruturas e das estruturas de pontes. Também, ao longo do texto são discutidos e apresentados resultados de exemplos elementares com a finalidade de verificar a eficiência da metodologia abordada. / In this work, an efficient and accurate methodology to analyze the effects of time in concrete structures is presented. This methodology is based on the Finite Elements Method (FEM), and it is shown how to perform the finite element analysis on concrete framed structures taking into account the viscoelasticity phenomenon in the formulation of the constitutive equation. The solution for such problem, called quasi-static incremental analysis, may be resolved by establishing the stresses, displacements and deformations fields at specific time from their known values on the previous moment. In this work, the incremental analysis is performed by using an algorithm of stresses integration written into a computational procedure based on the FEM. The Creep Function used in this work, besides being very efficient according to the methodology based on the MEF, it may be, easily, adjusted to any real experiment data or to any creep function presented on codes. Another important characteristic is that such creep function does not demand the computational storage of all the history of stresses variables in a specified time, resulting in an effortless analysis and back-analysis of concrete framed structures. Needless to write that some discussions and judgments against the creep function presented on the NBR-6118:2003 will be performed in order to justify the efficiency of the creep function proposed. Another consistent methodology for the analysis of a fully nonlinear sliding cable element with friction is also presented. It is discussed an accurate geometrically nonlinear formulation and the computational implementation of cable elements based on FEM that incorporates sliding with friction in a simple manner. The cable element may furnish natural procedures to simulate the process of construction assembly, and the results of time-dependent loads on such structures. Furthermore, the presented methodology has promising fields of application in modeling pre-stressed concrete, tensioned cables structures, membranes, stayed and suspended bridges. Along the text, it is presented some examples analysis in order to verify the methodology efficiency.

Este trabalho aborda um tipo de passarela que está ganhando bastante notoriedade internacionalmente. Inúmeras obras vêm sendo construídas em diversos países, embora no Brasil ainda seja quase desconhecida. Basicamente, a estrutura é composta por cabos livremente suspensos, sobre os quais se apóia o tabuleiro formado por elementos pré-moldados de concreto. A protensão é utilizada como forma de enrijecer o conjunto. Dentre suas principais características, estão a rapidez e a facilidade de execução, a estética bastante agradável e o custo competitivo. Inicialmente, apresenta-se uma conceituação básica e um estado da arte. Em seguida, é estudado o comportamento estrutural da passarela. Alguns tópicos relativos à análise dinâmica e às fundações são brevemente comentados. Finalizando a dissertação, é feita uma aplicação numérica, enfatizando os aspectos que a diferenciam das estruturas convencionais / This work treats a kind of pedestrian bridge that is standing out internationally. Several structures have been built in different countries, although they are almost unknown in Brazil. Basically, the deck is formed by precast concrete elements over free suspended cables. Prestressing is applied behind the abutments to provide rigidity to the structure. Quick and easy to assemble, aesthetically beautiful and the competitive cost are some of their main features. First, the basic concepts and a state of art are presented. Then, the structural behavior is studied. Some questions related to dynamic analysis and foundations are briefly commented. Ending the dissertation, an example is done, with emphasis to the aspects that make the stress-ribbon a non-conventional structure

A verificação da estabilidade lateral de vigas pré-moldadas merece maior atenção em vigas longas e delgadas, especialmente durante as fases transitórias, como o içamento e o transporte, e também quando se leva em conta a deformabilidade das ligações temporárias. Apresenta-se nesta tese, um estado da arte sobre o problema da instabilidade lateral em vigas pré-moldadas, a fim de situar este trabalho no contexto técnico atual, bem como estudos anteriores relacionados à torção pura e quando associada a outras solicitações. Alguns modelos numéricos foram implementados computacionalmente a fim de simular o comportamento não-linear físico de vigas de concreto armado e protendido sob ação conjunta de torção, flexão bi-lateral e força axial. O modelo adequado a situações onde a torção é predominante sobre a flexão baseia-se na analogia ao comportamento de treliça espacial e na extensão da teoria dos campos diagonais comprimidos. Os resultados numéricos obtidos foram satisfatoriamente comparados aos experimentais disponíveis na literatura técnica. Nos casos onde a flexão é predominate, utilizou-se um modelo numérico que permite calcular a rigidez à torção após a fissuração por flexão da viga, sendo este o recomendado para as análises das fases transitórias de içamento por cabos. Duas vigas longas e esbeltas de concreto armado, sob tombamento lateral gradual e ação única do peso-próprio, foram moldadas e ensaiadas no laboratório. Os resultados experimentais obtidos serviram para validar o modelo numérico. No ensaio, a utilização de estações totais para medidas de deslocamentos mostrou ser uma boa alternativa, comparando-se bem aos resultados numéricos calculados. As medidas experimentais das deformações no concreto e nas armaduras concordaram satisfatoriamente com as respostas numéricas. Na aplicação à elementos estruturais com protensão, o comportamento numérico obtido para uma viga protendida de ponte de seção I, sob tombamento lateral gradual, comparou-se satisfatoriamente com a resposta experimental. Enfim, a medida da segurança do içamento de uma viga protendida de ponte e de uma tesoura protendida de cobertura foi calculada numericamente, considerando apoios deformáveis à torção. Os resultados numéricos mostram a importância de se escolher adequadamente o comprimento dos balanços, bem como a inclinação dos cabos de suspensão, garantindo a estabilidade da viga / The lateral stability of long and slender precast concrete beams requires great attention. In particular, it is important to ensure the stability of these members during transitory phases like tilting and transport, and also when the deformability of temporary supports is taken into account. The state of the art of the problem of lateral stability in precast concrete beams is presented in order to place this work in the current technical context. Previous studies of the problem of pure torsion and combined loading are reviewed. Numerical models considering the physical non-linear behavior of reinforced and prestressed concrete beams subjected to combined torsion, bi-axial bending and axial loads were implemented. The appropriate model when torsion dominates over bending is based on the space truss model and an extension of the diagonal compression field theory. The numerical results obtained compared satisfactorily with the experimental ones available in the technical literature. In bending dominated cases, a numerical model that evaluates the torsional stiffness in a cracked state due to bending is recommended for the analyses of temporary phases such as tilting. Two slender reinforced concrete beam models were built and tested under controlled gradual tilting conditions and self-weight action. These experimental results were used to validate the numerical model. Experimental results obtained using total stations for measuring displacements showed to be a good alternative, comparing well with those provided by the numerical model. The experimental measures of deformations in concrete and steel agreed well with the numerical calculations. Good agreement between numerical and experimental results was obtained for a prestressed concrete I-beam gradually tilted. Finally, a numerical analysis considering the flexibility of the supports of a prestressed concrete I-beam and a prestressed concrete truss with variable cross-section was carried out. The numerical results showed the importance of choosing the appropriate overhang length as well as the inclination of the suspension cables, in order to ensure the stability of the beam

As exigências do mercado da construção civil fazem com que não haja espaço para a passagem de tubulações sob as vigas que sustentam as lajes de concreto. Então, uma solução cada vez mais frequente é a realização de furos na alma das vigas para a passagem de dutos. A presença destes furos altera o comportamento das vigas gerando concentração de tensões, fissuras e possibilidade de esmagamento do concreto. O dimensionamento de vigas de concreto armado com furos tem sido baseado em métodos empíricos ou no método das bielas e tirantes. Contudo, nas vigas de concreto protendido, surgem novos fatores como forças de compressão de grande intensidade e a possibilidade de reversão de esforços no processo de fabricação, transporte e carregamento. Então, o objetivo desta dissertação é realizar uma análise não-linear de vigas de concreto protendido pré-tensionado com furos através do método dos elementos finitos, para avaliar o seu comportamento estrutural. Nas análises foi utilizado o programa de elementos finitos ANSYS, que permite a modelagem do comportamento não-linear de materiais como aço e concreto, bem como a introdução da protensão como uma deformação inicial da armadura. O modelo numérico foi validado através da comparação de seus resultados com dados de ensaios experimentais de estruturas de concreto armado, protendido e armado com furo. Uma vez confirmada a eficácia do modelo, o mesmo foi utilizado no estudo de vigas de concreto armado e protendido com furos. Foi feito um estudo paramétrico das dimensões e posição do furo em vigas de concreto armado e protendido, avaliando as tensões e deformações específicas no concreto e nas armaduras. Com a análise concluída foi possível perceber notável influencia da posição do furo na altura da seção da viga quando avaliada a distribuição dos esforços cortantes acima e abaixo da abertura. Outro fator conclusivo foi de que as vigas de concreto protendido que sofrem fissuração no bordo superior no ato da protensão apresentaram menor capacidade de resistir a esforço cortante na região acima do furo. / Nowadays, as a consequence of the demands of the construction market, there is no space for the passage of pipes under the beams that support the concrete slabs. Then, an increasingly common solution is the introduction of holes in the beam web for the passage of pipes and ducts. These openings change the behavior of internal stresses and create a possibility of concrete cracking or crushing. The designs of reinforced concrete beams have been based on empiric methods for over four decades. However, on prestressed concrete beams new factors appear and must be considered such as higher compression stresses, the possibility of inversion of the bending moment diagram due to the initial prestress of the beam, transportation and higher loadings. The objective of this work is to perform a non-linear analysis of prestressed beams with openings in the web using the finite element method to evaluate its structural behavior. On the analysis it was used the finite element method software ANSYS, that allows the modeling of the non-linear behavior of materials as concrete and steel, as well the use of prestress of the tendons by adding an initial strain to the element. The numeric model was validated comparing its results with experimental tests of reinforced concrete beams, prestressed concrete beams and a reinforced concrete beams with openings. Once the model was validated, it was used on a study of reinforced and prestressed concrete beams with openings. A parametric study was carried out varying the position and dimensions of the openings and the beam cross section. In each case the stresses in the concrete and in the reinforcement were evaluated. After the end of the analysis, it was possible to perceive a noticeable change of distribution of shear forces above and under the opening. The stress distribution in the reinforcement determined by the numerical analyses was found very different from that prescribed in the usual empirical methods of design.

Orientador: Vladimir Antonio Paulon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T11:14:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PregeliNeto_Antonio_M.pdf: 3909884 bytes, checksum: 410b6d25a48bfd9306620ba57294b3d0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A aplicação de modelos de gestão na construção civil se mostra uma tendência, buscando minimizar riscos em empreendimentos e criar um diferencial competitivo. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo desenvolver e implantar um modelo de gestão para confecção de vigas pré-moldadas, verificando possíveis ganhos em termos de custo, prazo e qualidade. A metodologia adotada foi o estudo de caso, nas obras de uma ponte. O modelo de gestão desenvolvido dividiu a gestão do empreendimento em três áreas de atuação, sendo Gestão de Engenharia, Gestão de Suprimentos e a Gestão de Recursos. Na Gestão de Engenharia observou-se o parcial atendimento às expectativas no macro planejamento e na metodologia de gestão de informações, no controle de projetos; já as metodologias construtivas mostraram-se adequadas, a exceção da cura e do transporte das vigas; na gestão da segurança do trabalho e meio ambiente mostrou-se eficiente a localização de riscos, porém ineficiente o controle de acidentes de trabalho. A Gestão de Suprimentos foi eficiente no controle de custos, embora partes das análises tenham sido prejudicadas dada a escolha equivocada de alguns dos coletores de custo; no processo de contratação e compras os indicadores adotados se mostraram superficiais para a avaliação de desempenho. A Gestão de Recursos teve um bom desempenho, refletido nos índices de custos. Em geral, o empreendimento mostrou que os indicadores adotados para a avaliação do desempenho do modelo de gestão apontam um rendimento satisfatório para tempo e custo, e não conclusivo na qualidade. Concluiu-se que, embora não se possa afirmar que a aplicação do modelo de gestão fora o único responsável pelo sucesso parcial do empreendimento, certamente este contribuiu significativamente para tal. / Abstract: The application of management models in the civil construction is a new trend which searches to minimize risks in workmanships and to create a competitive differential. In this context, the objective of the present work was to develop and to implant a model of management for confection of precast prestressed beams, verifying possible improvements in costs, schedule and quality. The adopted methodology was the case study, in a bridge workmanship. The developed model of management divided the enterprise in three areas of performance, being Management of Engineering, Supply Management and Management of Resources. The Management of Engineering had a partial attendance to the expectations in the macro planning, the methodology of management of information was observed, in the control of projects; the constructive methodologies was adequate, in exception of the curing and the transport of the beams; the management of the work security and environment was efficient in the control of industrial accidents but inefficient to localize risks. The Supply Management was efficient in cost control, but parts of the analyses were harmed because of a mistake in the choice of some cost collectors; in the purchase process the pointers were superficial for the performance evaluation. The Management of Resources had a good performance, reflected in costs. In general, this job showed that the adopted pointers for the performance evaluation of the management model were satisfactory considering time and cost, but not conclusive in the quality. The conclusion is it cannot affirm that the application of the management model is the responsible one for the partial success of the workmanship, certainly this contributed significantly for such. / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

A maioria dos edifícios de concreto pré-moldado, construídos no Brasil e no exterior, é constituída por lajes alveolares. Este trabalho considera o estudo da continuidade dessas lajes. No cálculo desses elementos, a prática comum é considerá-los como simplesmente apoiados. Para melhorar o desempenho, é possível promover a continuidade nos apoios intermediários. Isso pode ser feito colocando armadura na região tracionada da ligação, no interior da capa, ou através de barras concretadas dentro dos alvéolos. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento de pavimentos formados por lajes alveolares com continuidade, com armadura na capa. Para isso, foi realizado um estudo envolvendo análise teórica e experimental em três modelos. Esses modelos, em escala real, foram submetidos a um carregamento transversal, distribuído de forma linear. Os estudos teóricos consideraram uma simulação numérica com elementos de viga e a fórmula de Branson para descrever o comportamento não linear físico do material. Além disso, foram avaliadas as expressões dos principais códigos nacionais e internacionais, no que diz respeito à ruptura por cisalhamento da seção transversal e da interface laje-capa. Os resultados da análise experimental indicaram que o modelo 1 rompeu por cisalhamento da seção transversal, com o mecanismo de tração diagonal do concreto. O modelo 2 apresentou ruptura por cisalhamento da interface. No modelo 3, a ruptura foi por flexão. O comportamento dos modelos ensaiados foi governado pela fissuração da capa na região de momento negativo. A análise teórica com elementos de barra representou de forma satisfatória o comportamento dos modelos ensaiados. As únicas formulações que apresentaram resultados coerentes com os três ensaios foram: EUROCODE 2:2004, para o cálculo da resistência ao cisalhamento da interface, e FIB MODEL CODE 2010, para o cálculo da resistência ao cisalhamento da seção transversal. Conclui-se que a continuidade melhora o desempenho das lajes alveolares, uma vez que reduz os deslocamentos no meio do vão e aumenta a capacidade de carga. / Most buildings of precast concrete built in Brazil and abroad consist of hollow core slabs. This paper considers the study of the continuity of these slabs. In design of these elements the common practice is to consider them as simply supported. To improve the performance it is possible to promote the continuity in the intermediate supports. This can be done by placing reinforcement in the tensioned region of the connection, inside the topping, or by bars concreted inside the voids. The aim of this work is to investigate the behavior of hollow core floors with continuity, with reinforcement in the topping. For this, a study involving theoretical and experimental analysis was conducted in three models. The full-scale models were subjected to a transverse loading distributed linearly. The theoretical studies have considered a numerical simulation with beam elements and the Branson formula to describe the physical nonlinear behavior of the material. Furthermore, the specifications of the major Brazilian and international codes were evaluated, with respect to failure by shear of the cross section and the slab-topping interface. The results of the experimental analysis indicated that the model 1 failed by shear of the cross section with the mechanism of diagonal tension of the concrete. Model 2 presented shear failure of the interface. In model 3, the failure was by flexure. The behavior of the tested models was ruled by cracking of the topping in region of negative bending moment. Theoretical analysis with beam elements represented satisfactorily the behavior of the tested models. The only formulations that presented consistent results with the three tests were: EUROCODE 2:2004, to calculate the shear strength of the interface, and FIB MODEL CODE 2010, for calculating of the shear strength of the cross section. It is concluded that the continuity improves the performance of the hollow core slabs, as it reduces the displacements at mid-span and increases the bearing capacity.