[pt] O projeto de estruturas de concreto armado com a presença de descontinuidades geométricas ou estáticas utilizando o conceito dos modelos de bielas e tirantes tem aumentado muito sua aplicabilidade nos últimos anos. As orientações normativas existentes para esse tipo de projeto parecem, entretanto, ser insuficientes e muitas vezes conservadoras. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia que englobe os aspectos de geração automática da topologia via otimização topológica e avaliação da segurança via análise de confiabilidade dos modelos de bielas e tirantes aplicados a estruturas planas de concreto armado. O primeiro aspecto visa auxiliar o projetista estrutural na concepção do modelo topológico com a utilização de técnicas de otimização topológica que facilitem a visualização do fluxo de forças no interior da estrutura auxiliando na concepção de uma topologia ótima para o modelo. O segundo aspecto consiste na proposição de um critério de desempenho para modelos com base na avaliação de sua segurança via análise de confiabilidade. Os resultados obtidos e apresentados através dos exemplos desse trabalho permitem concluir que a técnica proposta conduz a uma melhora substancial na concepção e automatização dos modelos topológicos para os modelos de bielas e tirantes, bem como, o critério de avaliação de segurança proposto permite ao projetista estrutural considerar aspectos relacionados à obtenção da probabilidade de falha e mensuração dos modos de falha da estrutura. / [en] The design of reinforced concrete structures with the presence of geometric or statics discontinuities using the concept of strut and tie models has greatly increased its applicability in recent years. The existing Standards and Guidelines for this kind of project seem, however, be insufficient and often conservative. This thesis aims are to present a methodology that includes aspects of automatic generation of topology by topological optimization and assessment of safety by the reliability analysis of the strut and tie models applied to plane reinforced concrete structures. The first aspect is to assist the structural designer in the conception of the structural topological model with the use of topological optimization techniques that facilitate the visualization of the flow forces in the structure, assisting in the design of an optimal topology for the model. The second aspect is the proposal of a performance criterion for models based on the assessment of its security by reliability analysis. The results obtained and submitted through the examples of this work allow to conclude that the proposed technique leads to a substantial improvement in the design and conception and automatic generation of topological models for the strut and tie models, as well as the security evaluation criterion proposed allows the structural designer to consider issues related to obtaining the probability of failure and measurement of failure modes of the structure.

[pt] Essa tese apresenta as questões experimentais relativas à avaliação da saúde de estruturas de concreto com o objetivo de propor uma alternativa à avaliação subjetiva tradicional de estruturas civis, complementando-a com uma avaliação mais objetiva utilizando o GPR. A ênfase foi na validação de um procedimento sólido de avaliação da saúde de edifícios, de estações de tratamento de águas residuais e de túneis. O GPR foi escolhido por ser considerado um dos métodos de ensaios não destrutivos mais adotados para investigação de estruturas de concreto devido à sua relativa insensibilidade às condições ambientais, ter alta resolução, eficácia e disponibilidade de resultados preliminares em tempo real. A pesquisa desenvolvida nessa tese teve ênfase na verificação de as-built da construção, detecção de danos, locação e quantificação de armadura que são de grande interesse no contexto do controle estrutural. Os resultados apresentados nessa tese demonstram que o Ground Penetrating Radar (GPR) pode ser uma ferramenta muito útil para produzir projetos de detalhamento estrutural já que ele pode estimar espessura de recobrimento de concreto e profundidade e locação do reforço. Os resultados também mostram que a deterioração do concreto, bem como a corrosão das barras podem ser verificados após a análise de atributos fornecidos pela verificação feita com o GPR. Danos são detectados por meio da redução da profundidade do refletor, aumentando a amplitude das ondas eletromagnéticas e aumentando a atenuação expressa pelo gráfico de dB decay. Além disso, também verificou-se que a condição da barra de aço pode ser avaliada através de fatias em diferentes tempos/profundidade, obtidas na prospecção tridimensional. Adicionalmente, o programa experimentado também avaliou a viabilidade de empregar o GPR na avaliação da distribuição de fibras de aço em revestimento de túnel de concreto projetado, considerando-se o GPR como uma ferramenta útil para monitoramento e mapeamento in situ durante a o método de construção NATM de túneis. Os resultados dos ensaios realizados em prismas de concreto auto adensável reforçado com fibra de aço demonstraram que a distribuição das fibras não é uniforme. O processamento digital de imagem mostrou que as fibras não são distribuídas uniformemente e há variação do número de fibras em diferentes seções do prisma. A análise estatística realizada nos resultados também identificou que a distância entre as fibras também varia. Quando compara-se os resultados obtidos com o GPR e os resultados obtidos das análises digitais de imagens percebe-se uma boa relação entre ambos. Também foi observado que a amplitude do sinal do GPR não apenas fornece informações sobre a distribuição das fibras, mas também sobre regiões com ausência delas. Com base nos resultados do programa experimental, acredita-se que o GPR possa fornecer um feedback imediato das informações e pode ser usado como uma ferramenta de ajuste dinâmico no projeto NATM. / [en] This thesis presented the experimental issues concerning the health assessment of concrete structures with the desire to replace the traditional subjective assessment of civil structures with a more objective assessment using the GPR. The emphasis here was on validating a sound procedure of health assessment for buildings, wastewater treatment stations and concrete test specimens. GPR was chosen since it is considered one of the most popular non-destructive testing methods adopted for concrete structure imaging because of its relative insensitivity to ambient conditions, high resolution, effectiveness, and availability of real-time images The research carried out in this thesis emphasized on as-built designing, damage detection, location, and quantification, which is of interest in the context of structural control. The results presented in this thesis demonstrated that the groundpenetrating radar (GPR) could be used as a useful tool in producing structural detailing drawings since it can provide the thickness of covering concrete and the depth and location of reinforcement. The results also show that deterioration of concrete mass and corrosion of its rebars could be also be assessed by the attributes provided by a GPR scan. Damages are detected by reducing the depth of the reflector, increasing the amplitude of EM waves and increasing attenuation expressed by the dB decay. Further to these, it was also indicated that the rebar condition can be assessed through slices at different times/depths obtained from a 3-D survey. In addition to that, the program also assessed the feasibility of GPR in evaluating steel fiber distribution within short beam test specimens used in several standard test methods for determining mechanical properties. Results revealed that the distribution of steel fibers within a beam is not uniform. Digital and processed images showed that fibers are not evenly distributed and there is a disparity between the numbers of fibers in different sections of the short beam. A statistical analysis performed on the results also found that the distance between fibers also varies within the short beam. When sketches of the emitted and recorded GPR signal in a single radar trace mode are compared to the digital and processed images it was perceived a good relationship between the GPR signal and the distribution of steel fibers within the short beam. It was additionally noticed that GPR signal amplitude not only supplies information on how the fibers are close to each other but also reflects regions with the absence of fibers. Results have also shown that a GPR system using a high-frequency antenna could assess weaker zones of steel fiber reinforcement within self-consolidating concrete short beams.

[pt] Trata-se de proposta ensaística de releitura das obras de quatro arquitetos modernos brasileiros - Lucio Costa, Affonso Eduardo Reidy, Oscar Niemeyer e Paulo Mendes da Rocha - sob o ponto de vista da tecnologia da construção. A investigação parte diretamente da experiência das obras e busca apontar algumas das soluções que tornaram possível a realização de uma engenhosa produção, não obstante a dificuldade de conciliação da teoria do projeto arquitetônico moderno internacional e a prática da construção no Brasil. / [en] This essay proposes a rereading of the works of four modern Brazilian architects - Lucio Costa, Affonso Eduardo Reidy, Oscar Niemeyer, and Paulo Mendes da Rocha - from a technical perspective. The study is based directly on the experience of these works and seeks to identify some of the solutions that have made possible the achievement of an ingenious production, despite the difficult task of conciliating the theory of international modern architectural project with Brazilian building construction technology.