[pt] Trata-se de um estudo experimental do comportamento de pilares de alta resistência submetidos à flexão composta reta e oblíqua. Foram ensaiados oito pilares com seção transversal de 25x15 cm e comprimento de 300 cm, compondo duas séries de 4 pilares cada uma. Na primeira série, a resistência do concreto foi de 40 MPa e os quatro pilares foram ensaiados à flexão composta oblíqua. Na segunda série, a resistência do concreto foi de 70 MPa e os quatro pilares foram ensaiados à flexão composta reta. Em cada série, a variável foi a taxa de armadura longitudinal que assumiu os valores 1,3%, 2,1%, 3,2% e 4,3%. A finalidade foi verificar os valores da excentricidade de segunda ordem que devem ser considerados no dimensionamento de pilares de concreto de alta resistência. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos pelos métodos do Pilar Padrão com Curvatura Aproximada e do Pilar Padrão com Rigidez Aproximada que constam na NBR 6118:2003. Essa comparação mostrou que o método da curvatura aproximada apresenta valores das excentricidades de 2ª ordem próximos dos reais no caso de pilares submetidos à flexão composta reta e oblíqua, enquanto que o método da rigidez aproximada é contra a segurança só na maioria dos ensaios de pilares submetidos à flexão composta reta. / [en] This work presents an experimental study of the behavior of slender high strength concrete columns under uniaxial and biaxial eccentric compression loads. Eight columns with cross-section of 15x25 cm and height of 300 cm were tested, divided into two series. In the first series, the concrete strength was 40 MPa and the four columns were tested under biaxial compression. In the second series, the concrete strength was 70 MPa and the four columns were tested under uniaxial compression. In each series, the variable was the longitudinal reinforcement ratio which assumed the values 1,3%, 2,1%, 3,2% e 4,3%. The objective was to verify the values of the eccentricity of second order that should be taken into account in the design of slender high strength concrete columns. The experimental results were compared with theoretical results obtained by the models of the approximated curvature and approximated stiffnes methods prescribed in the NBR 6118:2003 code. This comparison showed that the method of curvature approximate present values of the eccentricities of second order close to the real in the case of columns under uniaxial and biaxial eccentric compression loads, while the method of stiffness approximate is lower security in columns under uniaxial eccentric compression load.

[pt] A utilização do concreto de alta resistência já é uma realidade e muitos países estão adaptando suas normas para levar em conta as propriedades deste material. No dimensionamento de pilares esbeltos e seções com concreto de alta resistência é importante observar a relação tensão- deformação adotada no cálculo, pois enquanto para o concreto convencional a deformação máxima, ecu, é 0,0035, para o de alta resistência esta deformação depende do valor da resistência do concreto, diminuindo com o aumento do fck. Para um concreto com fck = 80 MPa, por exemplo, ecu é em torno de 0,0022 de acordo com as relações tensão - deformação propostas pelo MC90-CEB. A relação tensão- deformação com ecu dependente de fck irá alterar os diagramas de interação adimensionais para o dimensionamento de pilares esbeltos e concreto de alta resistência. São construídos neste trabalho diagramas de interação força normal - momento fletor - curvatura (n,m,f) e força normal - momento fletor - índice de esbeltez (n,m,l) para o dimensionamento de pilares esbeltos e diagramas de interação (nd,md) e (nd,mdx,mdy) para o dimensionamento de seções submetidas a flexão composta reta e oblíqua. Adotou- se a relação tensão-deformação proposta pelo MC90-CEB e valores de fck de 50 a 80 MPa. Os diagramas para pilares esbeltos foram construídos com auxílio do programa PCFRAME (KRÜGER, 1989) e os diagramas para o dimensionamento de seções foram construídos com um programa desenvolvido neste trabalho. Através dos resultados, observa-se que, como ecu depende de fck, todos os diagramas de interação sofreram diferenças, podendo ser dito ainda que o uso dos diagramas já existentes, construídos com ecu constante e igual a 0,0035, pode conduzir a erros contra a segurança estrutural. / [en] The use of high strength concrete is already a reality and many countries are adapting their design codes to take into account the properties of this material. For the design of slender columns and sections subjected to combined axial force and bending, the most important property is the stress-strain relationship. While for normal concrete the strain at ultimate, ecu, can be considered constant and equal to 0,0035, for high strength concrete ecu depends on the concrete strength, decreasing as the strength increases. For a concrete with fck of 80 MPa, for instance, ecu is around 0,0022 according to the CEB Model Code (1990). Stress-strain relationship with ecu dependent of fck will affect the nondimensional interaction diagrams for the design of slender columns and sections of high strength concretes. Nondimensional interaction diagrams moment-axial load-curvature (m,n,f) and diagrams moment-axial load- slenderness ratio (m,n,l), for the design of slender columns, and nondimensional interaction diagrams (md,nd) and (nd,mdx,mdy) , for compression plus axial and biaxial bending of sections, are constructed in this work. The diagrams were constructed for concretes with strength between 50 MPa and 80 MPa, adopting suitable stress-strain relationships recommended by the CEB Model Code 1990. The diagrams for slender columns were constructed with the aid of an existing computational program developed in an earlier thesis, while the diagrams for the design of sections were constructed with a new program, specially developed in this work. The results have shown that all these diagrams are affected, even when presented in a nondimensional form, when stress-strain diagrams with ecu dependent of fck are adopted. The use of traditional nondimensional interaction diagrams, constructed with ecu constant and equal to 0,0035, may lead to errors against structural safety. / [es] La utilización del concreto de alta resistencia es una realidad actual y muchos países estan adaptando sus normas para tener en cuenta las propiedades de este material. En el dimensionamiento de pilares esbeltos y secciones con concreto de alta resistencia es importante observar la relación tensión-deformación que se adopta en el cálculo, porque mientras para el concreto convencional la deformación máxima, ecu, es 0,0035, para el de alta resistencia esta deformación depende del valor de la resistencia del concreto, diminuyendo con el aumento del fck. Para un concreto con fck = 80 MPa, por ejemplo, ecu es en torno de 0,0022 de acordo con las relaciones tensión - deformación propostas por el MC90-CEB. La relación tensión- deformación con ecu dependente de fck alterará los diagramas de interacción adimensionales para el dimensionamiento de pilares esbeltos y concreto de alta resistencia. En este trabajo se construyen diagramas de interacción fuerza normal - momento flector - curvatura (n,m,f) y fuerza normal - momento flector - índice de esbeltez (n,m,l) para el dimensionamiento de pilares esbeltos y diagramas de interacción (nd,md) y (nd,mdx,mdy) para el dimensionamiento de secciones sometidas a flexión compuesta recta y obliqua. se adoptó la relación tensión-deformación propuesta por el MC90-CEB y valores de fck de 50 la 80 MPa. Los diagramas para pilares esbeltos fueron construidos con auxilio del programa PCFRAME (KRÜGER, 1989) e implementamos un programa para obtener los diagramas para el dimensionamiento de las secciones. A través de los resultados se observa que, como ecu depende de fck, todos los diagramas de interacción sufren diferencias, y puede decirse que el uso de los diagramas construidos con ecu constante e igual la 0,0035, pueden conducir a errores que afectan la seguridad extructural.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental do comportamento de pilares esbeltos de alta resistência submetidos à flexão composta reta. Foram ensaiados oito pilares divididos em duas séries, sendo uma série com concreto de 40 MPa e a outra com concreto de 80 MPa aos vinte e oito dias. Todos os pilares tinham seção transversal de 15x25 cm e altura de 300 cm. Em cada série, a variável foi a taxa de armadura longitudinal que assumiu quatro valores diferentes. O objetivo foi verificar os valores da excentricidade de segunda ordem que devem ser considerados no dimensionamento de pilares esbeltos de concreto de alta resistência. Os resultados dos ensaios foram comparados com os resultados teóricos obtidos pelos modelos da curvatura aproximada e da rigidez aproximada que constam na NBR6118:2003. Essa comparação mostrou uma boa concordância entre os resultados experimentais e teóricos. / [en] This work presents an experimental study of the behavior of slender high strength concrete columns under uniaxial eccentric compression loads. Eight columns were tested, divided into two series, one series with concrete of 40 MPa and the other with concrete of 80 MPa at twenty eight days. All columns had a cross-section of 15x25 cm and height of 300 cm. In each series, the variable was the longitudinal reinforcement ratio which assumed four different values. The objective was to verify the values of the eccentricity of second order that should be taken into account in the design of slender high strength concrete columns. The experimental results were compared with theoretical results obtained by the models of the approximated curvature and approximated stiffnes methods prescribed in the NBR6118:2003 code. This comparison showed a good agreement between the experimental and theoretical results.

[pt] A aplicação do Concreto de Alta Resistência como material de construção está se tornando mais comum em estruturas de concreto. Esta tendência demanda um melhor conhecimento do material, incluindo os parâmetros que se referem à tensão limite na compressão. Sendo um material relativamente novo, com um conhecido comportamento frágil, poucas informações a respeito de seu desempenho estão disponíveis para possibilitar o projeto correto de estruturas especiais. Como o material fornece uma resistência compressiva mais alta, os vãos das peças estruturais de concreto armado podem ser maiores, permitindo, por exemplo, a redução do número de pilares em edifícios. Neste caso, o efeito de escala da mecânica da fratura deve ser considerado no projeto estrutural, e a energia de fraturamento torna-se uma propriedade fundamental no controle de resistências à flexão e corte das peças estruturais de concreto armado. Nesta dissertação, alguns resultados obtidos através de ensaios para determinação da energia de fraturamento são apresentados. Os testes à flexão de vigas com entalhe foram realizados na PUC - Rio para diferentes traços de concreto, com resistência compressiva igual ou superior a 40 MPa. Os testes foram feitos segundo especificações fornecidas na RILEM 50-FMC e foram executados em sistemas de teste de materiais com controle de deslocamentos. Os traços do concreto foram estabelecidos com o objetivo de utilizar concretos comumente usados pelas empresas que atuam no Brasil. / [en] The application of high-performance concrete as a construction material is becoming increasingly common in conventional concrete structures. This trend demands a better knowledge of the material, besides the parameter that refers to the limit stress in compression. Being a relatively new material, with a known brittle behavior, few information about its performance is available for design engineers that allows the correct design of special structures. As the material provides a higher compressive strength, concrete structural members can increase in size, allowing the reduction of the number of columns in a building, for example. In this case, the fracture mechanics size effect should be considered in the structural design, and the fracture energy turns to be a fundamental property in controlling the flexural and shear strength of the concrete structural members. In this dissertation, some results obtained through experimental tests for determination of fracture energy for high-performance concrete are presented. The three-point bend tests were conducted at PUC-Rio for different compositions of concrete, with compressive strength equals to or greater than 40 MPa. The tests comply with the specifications given in RILEM recommendations, RILEM 50-FMC and were performed in a servo-controlled materials testing system. The compositions of the concrete were established in order to match the concrete commonly used by the companies that operate in Brazil. / [es] La aplicación del Concreto de Alta Resistencia como material de construción está se tornando más común en extructuras de concreto. Esta tendencia demanda un mejor conocimiento del material, incluyendo los parámetros que se refieren a la tensión límite en la compresión. Siendo un material relativamente nuevo, con un conocido comportamiento frágil, son pocas las informaciones disponibles a respecto de su desempeño. Como el material ofrece una resistencia compresiva más alta, los vans de las piezas extructurales de concreto armado pueden ser mayores, permitiendo, por ejemplo, la reducción del número de pilares en edificios. En este caso, el efecto de escala de la mecánica de fracturas debe ser considerado en el proyecto extructural, y la energía de fractura se torna una propriedad fundamental en el control de resistencias a la flexión y corte de piezas extructurales de concreto armado. En esta disertación, se presentan algunos resultados obtenidos a través de ensayos para determinación de la energía de fractura. Las pruebas a la flexión de vigas fueron realizados en la PUC - Rio para diferentes trazos de concreto, con resistencia compresiva igual o superior la 40 MPa. Las pruebas fueron realizadas según especificaciones ofrecidas en la RILEM 50-FMC y se ejecutaron en sistemas de test de materiales con control de deslocamientos. Fueron establecidos los trazos de concreto con el objetivo de utilizar concretos comumente utilizados por las empresas que actúan en Brasil.

[pt] Este trabalho apresenta uma análise experimental de cinco vigas de concreto, simplesmente apoiadas, protendidas com cabos sintéticos externos, com o objetivo de estudar a influência da resistência do concreto na variação da força nos cabos de protensão e na resistência à flexão das vigas. A protensão das vigas foi feita com cabos sintéticos conhecidos como Parafil, com resistência a tração de 1950MPa e módulo de elasticidade de 126000MPa. A única variável considerada foi a resistência do concreto, cujo valores foram 36, 57, 73, 74 e 104MPa. O concreto das vigas com resistência de 57, 73, 74 e 104MPa foram feitos com o uso da microssílica e aditivo superplastificante, com exceção da viga com resistência de 36MPa que foi feita com concreto comum. Os resultados mostraram que a influência da resistência do concreto sobre a resistência à flexão das vigas não é tão grande. Para o aumento de 189% na resistência do concreto, houve um aumento na variação da força no cabo de apenas 13.6% e um aumento de 33% no momento de ruptura. Na comparação dos resultados experimentais com os resultados das principais normas e modelos propostos verificou-se que todos fornecem bons resultados e subestimam os valores experimentais. Na comparação dos resultados experimentais com o modelo de Campos (1993) observou-se que os valores da variação na força no cabo superestimam os valores experimentais. / [en] An experimental investigation on five concrete beams prestressed with external aramid tendons was carried out for the purpose of studying the influence of concrete on the flexural behaviour at service and ultimate loads. The beams were prestressed with Type G Parafil tendons, which are made of Kevlar 49 fibres. The strength and elastic modulus of the cables are 1950 MPa and 12600 MPa respectively. The main variable considered in the testes was the strength of the concrete with values of 36, 57, 73, 74 and 104 MPa. The results show that for an increase of 189% in the strength of the concrete, an increase of only 33% in the ultimate moment is observed. Experimental results were compared with results predicted by some Codes of Practice. This comparison shows that the theoretical models give good results. / [es] Este trabajo presenta un análisis experimental de cinco vigas de concreto, simplemente apoyadas, protendidas con cables sintéticos externos, con el objetivo de estudiar la influencia de la resistencia del concreto en la variación de la fuerza de los cables de protensión y en la resistencia a la flexión de las vigas. La protensión de las vigas fue hecha con cables sintéticos conocidos como Parafil, con resistenciaa la tracción de 1950MPa y módulo de elasticidad de 126000MPa. La única variable considerada fue la resistencia del concreto, cuyos valores fueron 36, 57, 73, 74 y 104MPa. El concreto de las vigas con resistencia de 57, 73, 74 y 104MPa fueron construidos con el uso de la microsílica y aditivo superplastificante, con excepción de la viga con resistencia de 36MPa que fue construida con concreto común. Los resultados mostraron que la influencia de la resistencia del concreto sobre la resistencia a la flexión de las vigas no es grande. Para el aumento de 189% en la resistencia del concreto, se produjo un aumento en la variación de la fuerza en el cable de apenas 13.6% y un aumento de 33% en el momento de ruptura. Comparando los resultados experimentales con los resultados de las principales normas y modelos propuestos se verificó que todos ofrecen buenos resultados y subestiman los valores experimentales. Comparando los resultados experimentales con el modelo de Campos (1993) se observó que los valores de la variación en la fuerza en el cable superestiman los valores experimentales.