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[en] STUDY OF THE COMPRESSIVE FATIGUE BEHAVIOR OF FIBER REINFORCED CONCRETE / [pt] ESTUDO DO COMPORTAMENTO À FADIGA EM COMPRESSÃO DO CONCRETO COM FIBRASARTHUR MEDEIROS 24 August 2018 (has links)
[pt] Esta pesquisa teórico-experimental teve como objetivo avaliar a influência da frequência de carregamento no comportamento à fadiga em compressão do concreto com e sem fibras e foi realizada através da colaboração entre a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro e a Universidad de Castilla-La Mancha – Espanha durante o doutorado sanduíche. A motivação surgiu da idéia de construir torres eólicas, com cem metros de altura, em concreto de alto desempenho como uma solução mais econômica. Estas torres estão submetidas a ciclos de carga e descarga com frequências desde 0,01 Hz até 0,3 Hz. A adição de fibras melhora o desempenho do concreto à tração, reduzindo a fissuração. No estudo experimental foram produzidos três concretos de mesma matriz: sem fibras, com fibras de polipropileno e fibras de aço. Foram realizados 124 ensaios de fadiga em compressão em corpos de prova cúbicos de 100 mm de aresta, divididos em doze séries: três concretos e quatro frequências 4 Hz, 1 Hz, 0,25 Hz e 0,0625 Hz. Comparando-se o número de ciclos até a ruptura foi possível verificar experimentalmente que a frequência influenciou o comportamento do concreto à fadiga em compressão e que a adição de fibras melhorou o desempenho à fadiga apenas para as frequências mais baixas. O desempenho das fibras de aço foi bastante superior ao das de polipropileno. Foi proposto um modelo probabilístico que busca relacionar os parâmetros de um ensaio de fadiga com a frequência de carregamento, levando em consideração a distribuição estatística dos ensaios de fadiga e das propriedades mecânicas do concreto. O modelo foi validado pelos resultados experimentais. Foi comprovado que a ruptura é probabilística em termos do número de ciclos N ou da taxa de deformação específica secundária, e que existe uma relação direta entre N e. Em termos práticos, o modelo permite estimar o número de ciclos até a ruptura sem chegar a romper o corpo de prova. / [en] This work presents the results of a theorical-experimental study performed in cooperation between the Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro and the Universidad de Castilla-La Mancha in Spain. The main goal was to verify the influence of the loading frequency on the compressive fatigue behavior of plain and fiber reinforced concrete FRC. The motivation comes from the intention on building wind energy generator towers with one hundred meters in height by using a high-performance concrete as a cheaper alternative material instead of steel. These towers are subjected to load and unload cycles at frequencies from 0,01 Hz to 0,3 Hz. The addition of fibers improves concrete properties such as tensile strength, reducing cracking. In the experimental study three types of concrete were produced from the same matrix: a plain concrete and two FRC, with polypropylene fibers and with steel fibers. One hundred twenty four
compressive fatigue tests were performed on cubic specimens with 100 mm in edge length, divided on twelve series: three types of concrete and four frequencies 4 Hz, 1 Hz, 0,25 Hz and 0,0625 Hz. Comparing the number of cycles to failure, it is clear that the loading frequency influences the compressive fatigue
behavior and that the addition of fibers improves fatigue performance only at the lower frequencies. The performance of the steel fibers is more efficient than the polypropylene ones. A probabilistic model was proposed to relate the fatigue parameters with the loading frequency, considering both statistical distributions of the fatigue tests and the concrete mechanical properties. There is a good agreement between the model and the experimental results. In terms of number of cycles N or strain history (through the secondary strain rate) the rupture is probabilistic, and there is a direct relation between N and. This relation provides the possibility to estimate the number of cycles to failure without breaking the
specimen.
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[en] OPTIMUM DESIGN OF CABLES IN PRESTRESSED CONCRETE BEAMS / [pt] CONTRIBUIÇÃO AO PROJETO ÓTIMO DE CABOS EM VIGAS DE CONCRETO PROTENDIDOSYLVIA REGINA MESQUITA DE ALMEIDA 30 October 2001 (has links)
[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.
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[en] INTERACTIVE GRAPHIC TOOL FOR THE DESIGN OF REINFORCED CONCRETE BEAMS / [pt] FERRAMENTA GRÁFICO-INTERATIVA PARA O PROJETO DE VIGAS DE EDIFÍCIOS EM CONCRETO ARMADOCHRISTIANA MAURICIO NISKIER 13 January 2005 (has links)
[pt] O presente trabalho visa ao desenvolvimento de uma
ferramenta gráfica interativa para a modelagem e
dimensionamento de vigas de edifícios de concreto armado
seguindo as prescrições da nova norma brasileira NBR 6118,
2003. Como base, utilizou-se o programa FTOOL, que se
destina ao ensino do comportamento estrutural de pórticos
planos. O método de dimensionamento utilizado para as
seções de concreto submetidas à flexão é o de Ferreira da
Silva Jr., relativo às zonas de solicitação. Para que
esta
nova ferramenta fosse incorporada ao programa FTOOL, este
teve que sofrer algumas modificações, tais como a
definição
do material concreto armado, com os diversos tipos e
propriedades para o concreto e para o aço; e a definição
de
seções transversais típicas de vigas de concreto armado
(retangular, T, L e I), incluindo posicionamento da
armadura e cobrimento. O resultado que o programa
desenvolvido oferece são dois diagramas: um deles
contendo
as armaduras longitudinais superior e inferior,
calculadas
para cada par de valores de momento fletor e esforço
normal; e outro de armadura transversal, calculada para
cada
valor de força cortante. Além dos dois diagramas de
armadura, ainda existem dois modos de resultado da
análise
de dimensionamento: armadura necessária e armadura
adotada. / [en] The present work describes the development of an
interactive graphics tool for modeling and design
reinforced concrete building beams, following the new
Brazilian code NBR 6118, 2003. The graphics tool is based
on the FTOOL software, which is an educational tool for two-
dimensional frame structural behavior. The design method
used for reinforced concrete sections submitted to flexural
loading is the one of Ferreira da Silva Jr., in relation to
loading zones. In order to incorporate this new tool into
FTOOL, some modifications were made, such as the definition
of the reinforced concrete material, with several types and
properties for concrete and steel; and the definition of
typical cross sections properties of reinforced concrete
beams (rectangle, T-shape, L-shape and Ishape), including
positioning of structural reinforcement and cover. As a
result, the developed program offers two diagrams: one
containing top and bottom longitudinal steel area,
calculated for each pair of values of bending moment and
axial force; and another of transversal steel area,
calculated for each value of shear force. In addition to
these two steel area diagrams, there are two ways for
visualizing the design results: necessary and adopted
reinforcement.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY ON THE FLEXURAL STRENGTH OF CONCRETE BEAMS PRESTRESSED WITH SYNTHETIC TENDONS / [es] ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN EN VIGAS PROTENDIDAS CON CABLES SINTÉTICOS EXTERNOS / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA RESITÊNCIA À FLEXÃO DE VIGAS PROTENDIDAS COM CABOS SINTÉTICOS EXTERNOSAELLINGTON FREIRE DE ARAUJO 06 September 2001 (has links)
[pt] Nos últimos anos a protensão externa tem sido empregada
tanto na recuperação e reforço de estruturas existentes
quanto na concepção de novas estruturas. A protensão
externa pode ser feita com cabos de aço ou com cabos
sintéticos. Dentre esses, podem-se destacar os cabos
Parafil, cujo núcleo é constituído de fibras kevlar. Essas
fibras têm alta resistência (3700MPa), alto módulo de
elasticidade (126000MPa) e excelente resistência à corrosão.
Neste trabalho é feito um estudo do comportamento de vigas
protendidas com cabos externos tipo Parafil, onde se
identificam os principais fatores que influenciam a
resistência à flexão através de um estudo paramétrico,
utilizando um modelo computacional desenvolvido por Krüger
(1989) e Campos (1993). Foram ensaiadas experimentalmente
cinco vigas protendidas com dois cabos externos,
considerando a taxa de armadura passiva e o tipo de
carregamento como principais variáveis. Os resultados
mostram que a taxa de armadura passiva, o tipo de
carregamento, o módulo de elasticidade do reforço, a
resistência do concreto e o nível de protensão inicial
(protensão efetiva) têm um efeito significante sobre a
resistência à flexão das vigas. Os resultados teóricos
obtidos através de equações desenvolvidas para o caso de
cabos de aço, mostram, de um modo geral, bons resultados
para o caso de cabos Parafil. / [en] External prestressing has been used either in new
structures or in the repair and rehabilitation of existing
ones. The use of steel tendons has been the most usual
solution, but synthetic cables have also been used over the
last years. One example of these cables is a parallel-lay
rope known as Parafil, which is made from the high strength
(3700 MPa), high modulus (126000 MPa) and corrosion
resistant fiber commercially known as Kevlar. An
investigation on the behavior of beams prestressed with
external Parafil tendons is conducted with the purpose of
studying the flexural strength of these beams. The main
variables which affect the behavior of the beams are
firstly identified through a parametric analysis using an
existing computational model based on the finite element
method. Secondly, an experimental investigation of five
simple supported beams, in which the non-prestressed
reinforcement and type of loading are the main variables,
is presented. The results show that the non-prestressed
reinforcement, type of loading, elastic modulus of the
tendons, effective prestressing force level and concrete
strength have a significant affect on the flexural strength
of the beams. The comparison between the experimental
results and those obtained from equations developed for
steel tendons, shows that these equations could also be
used for beams prestressed with synthetic cables. / [es] En los últimos años la protensión externa há sido empleada
tanto en la recuperación y refuerzo de extructuras
existentes como en la concepción de nuevas extructuras. La
protensión externa puede ser realizada con cables de acero
o con cables sintéticos. Dentro de estos, se pueden
destacar los cables Parafil, cuyo núcleo está constituido
de fibras kevlar. Esas fibras tienen alta resistencia
(3700MPa), alto módulo de elasticidad (126000MPa) y
excelente resistencia a la corrosión. En este trabajo se
realiza un estudio del comportamientode vigas protendidas
con cables externos tipo Parafil, donde se identifican los
principales factores que tienen influencia sobre la
resistencia a la flexión, a través de un estudio
paramétrico, utilizando un modelo computacional
desarrollado por Krüger (1989) y Campos (1993). Fueron
ensayadas cinco vigas protendidas con dos cables externos,
considerando como principales variables la tasa de armadura
pasiva y el tipo de carga. Los resultados muestran que la
tasa de armadura pasiva, el tipo de carga, el módulo de
elasticidad del refuerzo, la resistencia del concreto y el
nível de protensión inicial (protensión efectiva) tienen un
efecto significativo sobre la resistencia a la flexión de
las vigas. Los resultados teóricos obtenidos a través de
las ecuaciones desarrolladas para el caso de cables de
acero, muestran, de un modo general, buenos resultados para
el caso de cables Parafil.
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[en] EXPERIMENTAL RESULTS OF FRACTURE PARAMETERS FOR HIGH PERFORMANCE CONCRETE / [es] RESULTADOS EXPERIMENTALES DE LOS PARÁMETROS DE FRACTURA PARA CONCRETOS DE ALTO DESEMPEÑO / [pt] RESULTADOS EXPERIMENTAIS DOS PARÂMETROS DE FRATURAMENTO PARA CONCRETOS DE ALTO DESEMPENHOVERONICA DE SOUZA CALAND 04 October 2001 (has links)
[pt] A utilização mais freqüente dos concretos de alto
desempenho na Construção Civil exige um melhor conhecimento
sobre o comportamento deste material e a verificação de
possíveis modificações no dimensionamento de elementos
estruturais, como a consideração do efeito de escala.
Recentemente, os conceitos da teoria da mecânica da
fratura para a análise do comportamento das estruturas
começaram a ser utilizados. A energia de fraturamento passa
a ser uma propriedade intrínseca do material, fundamental
no controle da resistência à flexão e ao cisalhamento
Os principais objetivos desta dissertação são: obter
experimentalmente os parâmetros de fraturamento para
concretos de alto desempenho através da realização de
ensaios estáveis e comparar estes resultados com resultados
numéricos e experimentais encontrados na literatura.
A metodologia utilizada para a determinação destes
parâmetros é apresentada no trabalho.
Foram executados ensaios estáveis à flexão em três pontos
em vigas de concreto simples com entalhe, de acordo com as
especificações elaboradas pela recomendação do comitê RILEM
50-FMC.
As vigas foram moldadas no Laboratório de Estruturas da PUC-
Rio e os ensaios realizados no Instituto de Tecnologia
(ITUC) desta Universidade. Os ensaios foram realizados com
controle de deslocamento da abertura do entalhe em uma
máquina servo-hidráulica Instron modelo 8502.
Foram ensaiadas 75 vigas, em quatro tamanhos diferentes,
com alturas variando de 38 mm a 304 mm. A espessura das
vigas foi mantida constante e igual a 38 mm. Os concretos
utilizados apresentaram fator água/cimento entre 0,25 e
0,37 e resistência à compressão entre 70 MPa e 90 MPa. / [en] The increasing use of high performance concrete in civil
construction demands better knowledge of the behavior of
this material and the review of possible changes in the
design of structural elements, like the size effect. The
concepts of the theory of fracture mechanics for the
analysis of structures started to be used in recent days.
The fracture energy became an inherent property of the
material, and it is basic for the control of the
nominal flexural strength and the modulus of rupture.
The main purposes of this dissertation are to achieve
experimentally the fracture parameters for high performance
concrete by performing stable tests, and to carry out a
comparison with numerical and experimental results found in
literature. The methodology used for determining of these
parameters is introduced in the work.Stable three-point
bend tests were conducted in notched beams made with
unreinforced concrete. These tests comply with the
specifications given by the RILEM 50- FMC committee. The
beams were cast at PUC-Rio Structural Laboratory and the
tests were conducted at the Technology Institute (ITUC) of
this University. The tests were performed using crack mouth
opening displacement control in a closed-loop servohydraulic
Instron machine model 8502. The experiments involved the
testing of 75 singlenotched beams with four different sizes
with depths varying from 38 mm to 304 mm. The
thickness of the beams was kept constant and equal to 38
mm. The concrete had a watercement ratio varying from 0.37
to 0.25 and compressive strength between 70 MPa and 90
MPa. / [es] La utilización más frecuente de los concretos de alto
desempeño en la Construción Civil exige un mejor
conocimiento sobre el comportamiento de este material y la
verificación de posibles modificaciones en el
dimensionamiento de elementos extructurales, como la
consideración de la escala. Recientemente, los conceptos de
la teoría de la mecánica de la fractura para el análisis
del comportamiento de las extructuras comezaron a ser
utilizados. La energía de fractura pasa a ser una
propriedad intrínseca del material, fundamental en el
control de la resistencia a la flexión y al cisallamento
Los principales objetivos de esta disertación son: obtener
experimentalmente los parámetros de fractura para concretos
de alto desempeño a través de la realización de ensayos
estables y comparar estos resultados con los resultados
numéricos y experimentales encontrados en la literatura. LA
metodología utilizada para la determinación de estos
parámetros se presenta en el trabajo. Se ejecutaron ensayos
estables a la flexión en tres puntos en vigas de concreto
simple con entalle, de acuerdo con las especificaciones
elaboradas por la recomendación del comité RILEM 50 FMC.
Las vigas fueron moldadas en el Laboratorio de Extructuras
de la PUC Rio y los ensayos realizados en el Instituto de
Tecnología (ITUC) de esta Universidad. Los ensayos fueron
realizados con control de desplazamiento de la abertura del
entalle en una máquina servo hidráulica Instron modelo
8502. Fueron utilizadas 75 vigas, en cuatro tamaños
diferentes, con alturas variando de 38 mm la 304 mm. Se
mantuvo la espesura de las vigas constante e igual la 38
mm. Los concretos utilizados presentaran factor
agua/cemento entre 0,25 y 0,37 y resistencia a la
compresión entre 70 MPa y 90 MPa.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY ON DUCTILITY OF REINFORCED CONCRETE BEAMS STRENGTHENED IN FLEXURE WITH CARBON FIBER COMPOSITES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA DUCTILIDADE DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO REFORÇADAS À FLEXÃO UTILIZANDO COMPÓSITOS COM TECIDO DE FIBRAS DE CARBONOMARCELIA GOMES MACHADO 12 January 2005 (has links)
[pt] Este trabalho experimental tem como objetivo estudar a
ductilidade de vigas retangulares de concreto armado
reforçadas à flexão utilizando compósitos com tecido de
fibras de carbono. No estudo realizado são apresentados os
conceitos clássicos de ductilidade e é proposta uma nova
sistemática para obtenção do índice de ductilidade, baseada
nas considerações da energia elástica e da energia
inelástica. A ductilidade é determinada por meio de um
índice energético, que se caracteriza como uma forma mais
eficiente para a determinação e análise da ductilidade em
elementos estruturais. O programa experimental consistiu no
ensaio de sete vigas bi-apoiadas, sendo uma viga de
referência e as demais reforçadas à flexão com tecido de
fibras de carbono. Todas as vigas possuem as mesmas
características mecânicas e geométricas e foram
dimensionadas de modo a garantir a ruptura por flexão. A
viga de referência, a primeira ensaiada, não foi reforçada
e serviu para comparações de incremento de rigidez e
resistência após a aplicação do reforço. As vigas
reforçadas foram divididas em dois grupos. O grupo A é
constituído de duas vigas, reforçadas inicialmente com uma
e duas camadas de tecido de fibra de carbono. O grupo B é
constituído por quatro vigas que foram reforçadas após
um carregamento inicial. Neste grupo, duas vigas foram
reforçadas com uma camada de tecido de fibra de carbono e
as outras duas foram reforçadas com duas camadas de tecido
de fibras de carbono, correspondendo à mesma área total
de reforço das anteriores. Todas as vigas foram
concretadas, instrumentadas e ensaiadas no Laboratório de
Estruturas e Materiais da PUC-Rio. Os ensaios das vigas do
grupo B foram realizados com as vigas pré-ensaiadas,
reforçadas sob deformação constante e em seguida levadas à
ruptura. A deformação foi mantida constante durante a
aplicação e o período de cura do reforço. Os resultados
obtidos em termos de carga, flecha, momento, curvatura,
ductilidade energética e rotação plástica foram analisados.
Os estudos realizados mostraram que o reforço com
compósitos de fibras de carbono é uma técnica eficaz, que
as vigas apresentam ductilidade adequada e que os índices
energéticos propostos são adequados para este tipo de
estudo. / [en] The objective of this experimental work is to study the
ductility of reinforced concrete beams strengthened in
flexure using externally bonded carbon fiber fabric
composites. This study presents the classic concepts of
ductility and proposes a new systematic to obtain the
ductility index, which is based on the considerations of
elastic and inelastic energy. The ductility was determined
by an energetic index, which has seen to be a more
efficient method to establish and analyze the ductility of
structural elements. The experimental program consisted of
seven beams tests. One was used as a control beam without
external reinforcement and the others were strengthened
with carbon fibers in order to resist flexural load. All
the beams had the same mechanical and geometrical
characteristics and were designed to fail in flexure. The
control beam was not strengthened and its purpose was to
compare the stiffness increase and resistance after the
strength. The strengthened beams were divided in two
groups. Group A was constituted by two beams, initially
strengthened by one and two layers of carbon fiber fabric.
Group B was formed by four beams which were strengthened
after the application of an initial load. In this group,
two beams were strengthened by one layer of carbon fiber
fabric and the other two were strengthened by two layers,
which corresponded to the same area of the others. All the
beams were cast, instrumented and tested in the Structural
and Materials Laboratory at PUC-Rio. Group B tests were
performed with the pretested beams strengthened under
constant strain, and then loaded up to rupture. The strain
was kept constant during the application and cure of the
external reinforcement. The results obtained in terms of
load, deflection, resistant moment, curvature, energetic
ductility indexes and plastic rotation were analyzed. The
study showed that the reinforcement using carbon fiber
fabric composites is an efficient technique, the beams
presented adequate ductility and the proposed energetic
ductility indexes are consistent formulae for this kind of
study.
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[pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DO REFORÇO À TORÇÃO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO COM COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONO / [en] EXPERIMENTAL STUDY OF TORSIONAL STRENGTHENING OF CONCRETE BEAMS WITH CARBON FIBERS COMPOSITES13 December 2021 (has links)
[pt] Este trabalho de natureza experimental tem como objetivo estudar o comportamento de vigas de concreto submetidas à torção e reforçadas externamente com compósitos de fibras de carbono (CFC). Treze vigas de concreto com 2,0 m de comprimento e seção transversal de 30 cm х 60 cm foram testadas no Laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de Engenharia Civil (LEM/DEC) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). As vigas foram divididas em quatro séries, sendo uma de referência, composta por quatro vigas sem reforço externo, e outras três séries constituídas por três vigas que foram reforçadas externamente com taxas crescentes de estribos de CFC. Com o propósito de estudar a contribuição do concreto e do reforço de CFC na resistência à torção de vigas, a armadura interna só foi colocada na região de aplicação de cargas e nos apoios para evitar a ruptura local e possibilitar o estudo da região central sem a parcela resistente devida à armadura interna de aço. Os resultados dos ensaios mostraram que as vigas reforçadas apresentaram aumento de carga de fissuração entre 16 por cento e 56 por cento e um acréscimo de resistência à ruptura entre 19 por cento e 47 por cento quando comparadas às vigas de referência. A rigidez das vigas na ruptura aumentou proporcionalmente ao crescimento da taxa de reforço como observado em outros ensaios encontrados na literatura. / [en] This research is an experimental study of torsion strengthening of concrete beams with carbon fibers composites. Thirteen concrete beams with 2.0 long and 30 x 60 cm cross section were tested in the Structures and Materials Laboratory of the Civil Engineering Department (LEM/DEC) of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio). The beams were divided in four series, the first one was called the reference series and consisted of four beams without external strengthening and each of the other three series was composed of three beams strengthened with increasing rates of external carbon fibers composites stirrups. In oder to allow the study of the central region without the contribution of the steel reinforcement, the internal steel reinforcement was placed only at points of loads application and supports to prevent the local rupture. The tests results showed that the strengthened beams had an increase of the cracking load between 16 per cent and 56 per cent, and an increase of the rupture load between 19 per cent and 47 per cent when compared to the reference beams. The ultimate resistance of the beams increased proportionally to the rate of external carbon fibers composites strengthening, as was observed by other researchers.
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[pt] COMPORTAMENTO MECÂNICO DE CONCRETOS TÊXTEIS REFORÇADOS COM TECIDO DE CARBONO: ASPECTOS MATERIAIS E ESTRUTURAIS / [en] MECHANICAL BEHAVIOR OF CARBON TEXTILE REINFORCED CONCRETE: MATERIALS AND STRUCTURAL ASPECTS18 March 2021 (has links)
[pt] A busca por novos materiais que possibilitem a construção de estruturas mais esbeltas, leves e de menor custo vem crescendo nos últimos anos. Concretos têxteis reforçados com tecido de carbono aparecem como uma solução interessante capaz de atingir resultados mecânicos elevados. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de carbono no âmbito estrutural e material. O comportamento do material compósito foi avaliado por meio de ensaios de tração direta, flexão e arrancamento. As variáveis utilizadas foram: tipo do tecido de carbono (flexível e rígido), número de camadas (1 ou 2), e adição ou não de coating de resina epóxi e areia. Os compósitos reforçados com tecido rígido apresentaram desempenho mecânico superior. A utilização do coating gerou melhores resultados para ambos os tecidos, ainda que sua influência tenha sido mais significativa na impregnação de tecidos flexíveis. Estas superioridades foram comprovadas por meio dos resultados de arrancamento. O aumento da fração volumétrica também gerou uma melhora no desempenho final do compósito. Além disso, foi realizada uma analise do comportamento do concreto têxtil estrutural por meio de vigas curtas submetidas a flexão. Utilizou-se uma matriz autoadensável, com e sem a incorporação de fibras curtas de aço. Novamente, foram utilizados os dois tipos de tecidos de carbono na direção longitudinal. A influência da utilização de reforço têxtil na direção transversal também foi analisada. As vigas reforçadas com tecido rígido apresentaram maior rigidez para pequenas deflexões. A incorporação de fibras curtas de aço aumentou as cargas de primeira fissura e ultima, ainda que não tenham impedido totalmente a ruptura por cisalhamento. A adição do reforço têxtil transversal alterou o modo de ruptura para flexão, e elevou a carga ultima. / [en] The search for new materials that allow the construction of thinner, lighter and less expensive structures has grown considerably in the last years. Carbon textile reinforced concretes appear as interesting solutions capable of reaching higher mechanical results. The aim of this research was to evaluate the mechanical behavior of carbon textile reinforced concretes regarding their material and structural aspects. The behavior of the composite was evaluated through direct tensile, bending and pullout tests. The variables used were: the type of fabric (flexible and rigid), number of reinforcement layers (1 or 2), and the impregnation or not with a coating made with epoxy resin and sand. The composites reinforced with the rigid fabric showed superior mechanical performance. The use of the coating provided better results for both textiles, even though its influence appeared to be most significant in the impregnation of flexible fabrics. These superiorities were confirmed by pullout results. The increment of reinforcement layers also resulted in an improvement in the composite final behavior. Furthermore, an analysis of structural textile reinforced concrete was performed with short beams subjected to bending tests. A self-consolidating concrete with and without the incorporation of short steel fibers was used as matrix. Once again, the carbon fabrics were used as reinforcement in the longitudinal direction. The influence of the textile reinforcement in the transversal direction was also analyzed. The beams reinforced with rigid fabrics showed higher stiffness in small deflections. The incorporation of short steel fibers enhanced the first crack and ultimate loads, even though they were not able to prevent the shear failure of the beams. The addition of the transversal textile reinforcement modified the failure mode to a flexural one, and increased the ultimate load.
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[en] ANALYSIS OF CONCRETE - PVC CONSTRUCTION SYSTEM CONCERNING THE LOGISTICS TRANSPORTATION TO THE BUILDING OF THE SCIENTIFIC STATION OF TRINDADE ISLAND (ECIT) / [pt] ANÁLISE DO SISTEMA CONSTRUTIVO CONCRETO - PVC EM RELAÇÃO À LOGÍSTICA DE TRANSPORTE PARA CONSTRUÇÃO DA ESTAÇÃO CIENTÍFICA DA ILHA DA TRINDADE (ECIT)MAURO CESAR DELARUE DOS SANTOS 29 February 2016 (has links)
[pt] Construir em ilhas oceânicas ou locais de difícil acesso exige o prévio conhecimento das restrições impostas pelas dificuldades de transporte. Nesta dissertação o objetivo é reconhecer qual é o sistema construtivo mais adequado à logística de transporte de materiais para produção de edificações na Ilha da Trindade. Com esse propósito é apresentada uma proposta de investigação e análise da transportabilidade dos materiais peculiares aos sistemas construtivos já empregados em construções na Ilha da Trindade. O enfoque á a análise do sistema construtivo concreto – PVC empregado na produção da Estação Científica da Ilha da Trindade (ECIT), construída no ano de 2011 na Ilha da Trindade, Vitória – ES, destacando suas características ecológicas e de sustentabilidade aliadas à aplicação do PVC, nunca antes utilizado em construções de edificações em ilhas oceânicas brasileiras. A metodologia proposta consiste em atribuir conceito e valores aos resultados das análises qualitativas e quantitativas das características (peso e volume), propriedades executivas (pré-fabricação, montagem e desmontagem), necessidades de embalagens (resistência e mobilidade) e aspectos de sustentabilidade aplicados na transportação (prazos e consumos) dos materiais peculiares aos sistemas construtivos investigados. Os resultados das análises e avaliação final mostram que o sistema construtivo constituído de painéis de PVC é o mais adequado à logística de transporte de materiais para produção de edificações na Ilha da Trindade. Dentre outros fatos tem-se a proposta de metodologia apresentada, que pode servir de consulta a profissionais e/ou empresas do ramo, de forma a contribuir para futuras investigações e pesquisas relacionadas ao tema abordado, ou a permitir dar origem a novos questionamentos. / [en] To verify what construction system is more suitable to the complex transportation logistics of Trindade Island, the transportability of materials and construction systems already used in the production of buildings in the Oceanographic Station of the Trindade Island (POIT) was analysed by means of transportation made available by the Brazilian Navy, considering as a case study the construction of the Station Scientific of Trindade Island (ECIT), built in the period between the years 2009 and 2011.
For this purpose, the technical aspects analyzed were the characteristics (weights and measures), executive properties (prefabrication possibilities, assembly and disassembly), the need of packages (resistance and mobility), and sustainability (impact, time spent and consumption in transport) of the main materials of construction systems using ceramic brick masonry, concrete blocks, wood paneling and forms of PVC filled with concrete (concrete-PVC).
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[es] ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA ENERGÍA DE FRACTURA Y DEL EFECTO ESCALA EN CONCRETOS DE ALTO DESEMPEÑO / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA ENERGIA DE FRATURAMENTO E DO EFEITO DE ESCALA EM CONCRETOS DE ALTO DESEMPENHO / [en] EXPERIMENTAL STUDY OF FRACTURE ENERGY AND SIZE EFFECT PHENOMENON HIGH PERFORMANCE CONCRETEMARCELO LUIZ OLIVEIRA SILVA 09 August 2001 (has links)
[pt] A utilização dos concretos de alto desempenho na indústria
da construção civil está se tornando muito freqüente
ultimamente. Este fato impõe cada vez mais a necessidade de
um melhor conhecimento sobre o comportamento deste material
relativamente novo, visando principalmente manter os níveis
de segurança adequados nas estruturas. As vantagens
apresentadas por tal material, notadamente a sua
resistência à compressão, permitiram uma melhoria
generalizada nos processos construtivos e conseqüente
aumento nos vãos dos elementos estruturais. Somado o fato
de que os concretos de alto desempenho apresentam um
comportamento reconhecidamente mais frágil, começou-se
recentemente a aplicar conceitos da teoria da Mecânica da
Fratura para a análise do comportamento destas estruturas,
já que passa a haver a necessidade de se considerar
adequadamente o efeito de escala no dimensionamento.
Portanto, o objetivo principal do presente estudo é
verificar experimentalmente a ocorrência do efeito de
escala em concretos de alto desempenho e comparar estes
resultados com resultados numéricos encontrados na
literatura. Objetiva-se também estudar o comportamento dos
referidos concretos nos ensaios à flexão em três pontos e
calcular a sua energia de fraturamento através de dois
métodos diferentes. Durante o estudo foram executados
ensaios à flexão em três pontos em vigas de concreto
simples com entalhe, de acordo com as especificações dadas
pela recomendação do comitê RILEM 50-FMC. As vigas foram
moldadas no Laboratório de Estruturas da PUC-Rio e os
ensaios realizados no Instituto de Tecnologia (ITUC)
desta Universidade. Os ensaios foram executados em uma
máquina Instron com controle de deslocamentos. Ao todo
foram ensaiadas 60 vigas, em 4 tamanhos diferentes, com
alturas variando de 38mm a 304mm. Os concretos utilizados
apresentaram fator água/cimento variando entre 0.37 e 0.25
e resistência à compressão entre 64 MPa e 88 MPa. / [en] The use of high performance concrete as a construction
material is becoming very common lately. This fact imposes
the need of a better knowledge of this material, aiming to
keep the structural design with an appropriate safety level.
The advantages provided by this material, specially its
compressive strength, allowed a generalized improvement in
the building processes e the consequent increase in the
structural members size. Added the fact that the high
performance concrete has a recognizably more brittle
behavior, it`s started to apply some Fracture Mechanics
theory concepts to analyze the structures behavior. Then,
the fracture mechanics size effect should be suitably
considered in design. Therefore, the main objective of this
study is to verify experimentally the occurrence of the
size effect phenomenon on high performance concrete and to
carry out a comparison with numerical results found in the
literature. It`s also objectified to study the behavior of
the referred concrete in three point bent tests and to
calculate its fracture energy by means of two different
methods. During this study three point bend tests in
notched beams made with unreinforced concrete were carried
out. These tests comply with the specifications given by
RILEM 50-FMC committee. The specimens were cast at the PUC-
Rio Structures Laboratory and the tests were conducted at
the Technology Institute (ITUC) of this university. The
tests were performed in a servo-controlled materials
testing system. It were tested 60 specimens, with 4
different sizes and with heights varying from 38mm to
304mm. The concrete had a water/cement ratio varying from
0.37 to 0.25 and a compressive strength between 64 MPa and
88MPa. / [es] La utilización de los concretos de alto desempeño en la industria de la construción civil se ha hecho
frecuente en los últimos tiempos. Este hecho impone cada vez más la necesidad de un mayor
conocimiento sobre el comportamiento de este material relativamente nuevo, con el objetivo de
mantener los níveles de seguridad adecuados en las extructuras. Las ventajas presentadas por dicho
material, notadamente su resistencia a la compresión, permitirán una mejoría generalizada en los
procesos. Sumando el hecho de que los concretos de alto desempeño presentan un comportamiento
reconocidamente más frágil, se comenzó recientemente a aplicar conceptos de la teoría de la
Mecánica de la Fractura para el análisis del comportamiento de estas extructuras, debido a la
necesidad de considerar adecuadamente el efecto de escala en el dimensionamiento. Por lo tanto, el
objetivo principal del presente estudio es verificar experimentalmente la ocurrencia del efecto de
escala en concretos de alto desempeño y comparar estos resultados con los resultados numéricos
encontrados en la literatura. Se trata también de estudiar el comportamiento de los referidos
concretos en los ensayos a la flexión en tres puntos y calcular su energía de fractura a través de dos
métodos diferentes. Durante el estudio se ejecutaron ensayos a la flexión en tres puntos en vigas de
concreto simple con entalladura, de acuerdo con las especificaciones dadas por la recomendación
del
comité RILEN 50-FMC. Las vigas fueron moldeadas en el Laboratorio de Extructuras de la PUC-Rio y
los ensayos realizados en el Instituto de Tecnología (ITUC) de esta Universidad. Los ensayos fueron
ejecutados en una máquina Instron con control de desplazamientos. Fueron ensayadas 60 vigas, en 4
tamaños diferentes, con alturas variando de 38mm la 304mm. Los concretos utilizados presentaran
factor agua/cemento variando entre 0.37 y 0.25 y resistencia a la compresión entre 64 MPa y 88
MPa.
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