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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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[en] EXPERIMENTAL DETERMINATION OF FRACTURE ENERGY OF HIGH-PERFORMANCE CONCRETE / [es] DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA ENERGÍA DE FRACTURAS EN CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA / [pt] DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA ENERGIA DE FRATURAMENTO EM CONCRETOS DE ALTA RESISTÊNCIAGLAUCO JOSE DE OLIVEIRA RODRIGUES 11 April 2001 (has links)
[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.
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