[pt] As lajes nervuradas quando comparadas às lajes maciças apresentam redução do volume de concreto, não comprometem a eficiência da estrutura e permitem a construção de lajes mais econômicas e com maiores vãos. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento de três tipos de lajes nervuradas: a laje nervurada tradicional, a laje nervurada rotacionada e a laje nervurada tridirecional. Na primeira fase deste trabalho foi realizado um estudo comparativo de vários modelos usando diferentes tipos de elementos, a fim de determinar aquele que melhor representa o comportamento das lajes nervuradas. O modelo selecionado utiliza elementos de casca para representar a capa de concreto e elementos de viga para representar as nervuras, ambos com seis graus de liberdade por nó. Elementos de ligação rígida foram usados para conectar os elementos de casca e os de viga a fim de capturar a posição relativa entre a capa e as nervuras. Uma vez selecionado o modelo, foi desenvolvido um estudo dos sistemas bidirecional, rotacionado e tridirecional, no regime elástico-linear. Os resultados encontrados através do programa de elementos finitos Robot permitiram comparar os três tipos de lajes em termos dos deslocamentos obtidos no Estado Limite de Serviço, da quantidade de aço determinada através do dimensionamento no Estado Limite Último, e do volume de concreto. As lajes nervuradas tradicionais apresentaram um comportamento estrutural melhor, com lajes mais rígidas e mais econômicas sob o ponto de vista da quantidade de materiais utilizados. / [en] When compared to flat slabs, the waffle slabs reduce the volume of concrete, do not compromise the efficiency of the structure and also allow the construction of more economical slabs with longer spans. This study intends to investigate the behavior of three types of waffle slabs: a traditional waffle slab, a rotated ribbed slab and three-way slab. In the first part of this study, it was carried out a comparative analysis of various models using different types of finite element techniques in order to determine which one best represents the behavior of waffle slabs. The selected model uses shell elements to represent the concrete cover and beam elements to represent the ribs, both with six degrees of freedom per node. Rigid link elements were used to connect the shell elements and the beam elements in order to capture the relative position between the concrete cover and the ribs. Once the model was selected, a study of two-way, three-way and rotational systems were developed in the linear elastic regime. The results found using the finite element program Robot allowed the comparison between the three types of slabs in terms of, displacements obtained from the Service Limit State, amount of steel determined by designing in the Ultimate Limit State and volume of concrete. The traditional ribbed slabs had an overall better structural behavior, resulting in slabs that are more rigid and more economical from the point of view of the amount of materials used.

[pt] Em este estudo, com base nos resultados do tratamento da superfície do bambu para reforço de concreto desenvolvido na PUC-Rio (Brasil), análises teóricas e experimentais foram executados na University of Cambridge e University of Bath (Inglaterra). Para melhorar o tratamento da superfície do bambu (usando resina epóxi), um programa experimental sobre 32 espécimes de Push-out foram realizadas. Tiras de bambu (para concreto armado) preparadas a partir de bambu Phyllostachys pubescens e tratados para melhorar a aderência foram utilizados, com um comprimento embutido de 20 mm. A influência do tipo de resina, tamanho do agregado (2 mm ou 4 mm), nó do bambu e os procedimentos para limpar a sua superfície foram obtidas é analisadas em curvas de aderência-deslizamento. Usando o tratamento com melhores resultados uma laje de concreto (3000 mm x 3000 mm) reforçada nas duas direções com tiras de bambu (sem armadura de cisalhamento) foi construída e testada. A laje foi testada simplesmente apoiada nos quatro lados com carga concentrada no meio. Um modelo de elementos finitos (MEF) foi criado usando SAP2000 para analisar e projetar o reforço de bambu. A carga experimental de colapso foi aproximadamente 148,39 por cento e 110,91 por cento dos valores teoricamente previstos pelo modelo numérico e pela carga máxima de punção (seguindo BS 8110 [36]) respeitabilidade. A laje apresentou alta rigidez contra a deformação antes do colapso por punção. Finalmente, para produzir um material composto avançado usando bambu para reforço de concreto, investigações experimentais do efeito do teor de umidade à temperatura ambiente e em condições de congelamento do bambu Dendrocalamus giganteus (DG) foram realizadas. Laminas de bambu com maior fração volumétrica de fibras (Vf) foram consideradas. 2250 corpos de prova de tração e compressão foram testados. A absorção de água, propriedades mecânicas das laminas de bambu e colapsos foram analisados em detalhe, e adequadas equações matemáticas foram estabelecidas. A partir dos resultados da resistência e módulo de elasticidade à tração (TMOE) da fibra de bambu DG foram estimados. Os resultados mostraram que as laminas de Dendrocalamus giganteus (DG) com maior fração volumétrica de fibras (Vf) e baixa umidade podem ser aplicadas em materiais compósitos para a construção, campo de energia (peças estruturais das hastes de turbinas eólicas), área automotiva (estruturas de carros), e aeronáutica (aviões de pequeno porte), fornecendo um novo material alternativo de baixo consumo de carbono. / [en] In this study, based on the results of bamboo surface treatment for concrete reinforcement developed at PUC-Rio (Brazil), theoretical and experimental analyses were executed at the University of Cambridge and University of Bath (England). To improve the bamboo surface treatment (using epoxy resin) an experimental program concerning 32 push-out specimens were carried out. Bamboo strips (for reinforcing concrete) prepared from Phyllostachys Pubescens bamboo and treated to enhance surface bonding were used, with a constant embedment length of 20 mm. The influence of two resins type, gravel size (2 or 4 mm), bamboo node and procedures for cleaning the surface of the bamboo on the bond–slip curves obtained are analyzed. Using the best bamboo surface treatment a full scale (3000 mm by 3000 mm) two-way spanning concrete slab reinforced with bamboo strips (without any shear reinforcement) was constructed and tested. The experimental test was simply supported along its four sides and subjected to a central concentrated load. A finite element model was created using SAP2000 to analyse and design the bamboo reinforcement. Experimental failure load was found to be approximately 148.39 per cent and 110.91 per cent of the theoretically predicted values by the numerical model and by ultimate punching shear load (following BS 8110 [36]) respectability. The slabs exhibited high stiffness against deformation prior to collapse through punching shear load. Finally, to produce an advanced bamboo composite material for concrete reinforcement, an experimental investigation of the effect of moisture content at room temperature and frozen conditions on Bamboo Dendrocalamus giganteus (DG) layers with highest fibre volume fraction (Vf) were considered. 2250 tensile and compression test specimens were tested. The absorption of water, mechanical properties of bamboo layers and failure were analyzed in detail and appropriate mathematical equations have been established. From the results the tensile strength and tensile modulus of elasticity (TMOE) of DG bamboo fibres were estimated. The results show that Dendrocalamus giganteus (DG) bamboo layers with highest fibres volume fraction (Vf) and low moisture content can be applied in composite materials for construction, energy field (structural parts of wind turbine blades), automotive field (car structures), and aviation (small aircraft) providing a new low carbon alternative material.

[pt] Este projeto de pesquisa propõe analisar formas de participação e apropriação da laje, inserida no contexto espacial da favela, e tendo como estudo de caso o bairro da Rocinha, na cidade do Rio de Janeiro, Brasil. A dissertação investiga conceitos que subvertem noções tradicionais de conceituação espacial, e como se dá a autogestão dos moradores no que concerne aspectos relacionados com o uso da laje. No tecido urbano densamente ocupado das favelas, este espaço nas moradias pode funcionar como interface de interseção entre os limites do espaço coletivo e privado. Foram, portanto, investigadas as ações e intervenções dos moradores na laje através de um enfoque na observação de abordagens socioculturais nesse ambiente. Reconhece-se na laje um tipo determinado de apropriação urbana, identificando-a como uma alternativa dos residentes à escassez de espaços públicos livres em favelas. Podemos observar que ela é usada como local de práticas vinculadas a processos de autoconstrução e ao aluguel, evidenciando aspectos relacionados ao valor de uso e de troca da laje. No caso da Rocinha, tanto em seu cotidiano como durante a pandemia de COVID-19, observamos manifestações coletivas na laje associadas à atividades sociais múltiplas. O processo de pesquisa de campo também revelou a laje vislumbrada sob a ótica do morador, como um espaço de projeção de sonho. Tornou-se aparente nestes processos sobretudo um caráter descrito na pesquisa como natureza híbrida. Foram definidas como técnicas de pesquisa: revisão de literatura; pesquisa etnográfica online qualitativa; e pesquisa de campo pela participação em encontros de coletivos. / [en] This research project proposes to analyze forms of participation and appropriation of the slab, inserted in the spatial context of the favela, and having as a case study the Rocinha neighborhood in the city of Rio de Janeiro, Brazil. The dissertation investigates concepts that subvert traditional notions of spatial conceptualization, and how the residents self-management occurs regarding aspects related to the use of the slab. In the densely occupied urban fabric of the slums, this space in the dwellings can function as an interface of intersection between the limits of collective and private space. Therefore, the actions and interventions of slum dwellers are investigated through a focus on the observation of sociocultural approaches in this environment. A particular type of urban appropriation is recognized in the slab, identifying it as an alternative of residents to the scarcity of free public spaces in slums. We can observe that it is used as a place for practices linked to self-construction and renting processes, showing aspects related to the use and exchange value of the slab. In the case of Rocinha, both in its daily life and during the pandemic of COVID-19, we observed collective manifestations on the slab associated with multiple social activities. The field research process also revealed the slab glimpsed from the perspective of the inhabitant, as a space of dream projection. It became apparent in these processes above all a character described in the research as hybrid nature. The research techniques defined were: literature review; qualitative online ethnographic research; and field research through participation in collective meetings.

[pt] O presente trabalho tem como foco a caracterização do concreto reforçado com fibras de álcool polivinílico (CRFPVA) com diferentes frações volumétricas para utilização como pavimento aeroportuário. Para isso foram determinados os parâmetros como resistência residual e tenacidade dos compósitos através de ensaios de flexão em três pontos definidos pela norma EN 14651 para serem aplicados no dimensionamento de lajes apoiadas em base elástica, proposto pela TR-34 e comparar estes resultados ao dimensionamento e a ensaios do pavimento de concreto de cimento Portland convencional regulamentado pela Federal Aviation Administration (FAA), através da circular AC150/5320-6F. Também foram utilizadas fibras de polipropileno, que são amplamente empregadas na construção de pisos industriais, para comparação com os CRFPVA. Os CRF apresentaram comportamento deflection softening e, acréscimo de tensões pós fissuração e tenacidade com o aumento da fração volumétrica de fibras. Ensaios de flexão cíclicos foram realizados mostrando que para carregamentos de até 70% da carga de primeira fissura, para corpos de prova não fissurados ou, 70% da carga em CMOD1 para corpos de prova pré-fissurados, combinados com 100 mil ciclos, há pouco ou nenhum dano aparente para os CRF. Finalmente, os ensaios estruturais em lajes sobre apoio elástico apresentaram com a adição de fibras, ganhos de até 2,8 vezes no valor da carga de primeira fissura comparado ao concreto convencional, além de redução das deformações e da fissuração das lajes, mostrando o CRF como uma alternativa para a aplicação em pavimentos aeroportuários. / [en] The present work focuses on the characterization of polyvinyl alcohol fiber reinforced concrete (PVA-FRC) with different volume content to be applied as airport pavement. The parameters that characterize the FRC were obtained through three point bending tests defined by EN 14651 and were applied in the slabs on ground design as proposed by TR-34. The results were compared to the design and tests of the plain Portland cement concrete pavement regulated by the Federal Aviation Administration (FAA) advisory circular AC150/5320-6F. Polypropylene fiber reinforced concrete (PP-FRC), which are widely used in industrial floor design and construction, were also tested for comparison. The FRC showed a deflection softening behavior improving the post-cracking strength and toughness values with the increase in the fiber content. Cyclic bending tests were performed with noncracked and pre-cracked specimens with 70 per cent of the first crack load and 70 per cent of the CMOD1 load respectively for 100k cycles. These tests showed little or no damage to the FRC samples compared to the monotonic bending tests. Finally, the structural scale tests on slabs on ground showed that with the fiber addition, the value of the load at first crack is improved up to 2.8 times compared to the plain concrete slab and also reduced deflection and displacement are seen, indicating that he PVAFRC, and also the PP-FRC are suitable to be used as airport pavement.

[pt] Esta dissertação apresenta um novo tipo de laje mista com uso de perfil de chapa dobrada incorporada. O perfil substitui as barras de aço, a fôrma e as escoras. O sistema estrutural construído consistiu em uma laje mista com perfil C enrijecido preenchido com concreto estrutural. Foram realizados dez testes experimentais em que foram analisados os momentos positivos, os momentos negativos e a influência de séptos. Através da análise teórico-experimental, foi possível perceber a grande influência dos séptos na resistência das lajes mistas testadas. / [en] This work presents a new type of composite deck-slab using incorporate formed steel profiles. The steel profile replaces the reinforcement bars, the form and charry system. The structural system is built by one composite deck-slab with C stiffness steel profile, filed with reinforced concrete. It was performed ten tested and it was analyzed the positive moments, the negative moments and the influence of the diaphragm. Analizing the results it was possible to realize the great influence of the diaphragm over the resistence of composite deck slab tested.

[pt] Nos trabalhos já concluídos nesta linha de pesquisa foram desenvolvidos protótipos de deck-metálico (steel-deck), empregando-se diversas formas de ligação entre a chapa de aço e o concreto armado, tais como: corrugações de alma (Andrade, 1986), parafusos auto-brocantes (Takey, 2001), septos em perfís tipo bandeja (Vieira, 2003) e corrugações circulares profundas (Beltrão,2003). Com a intenção de se desenvolver um novo perfil metálico que apresentasse uma boa aderência mecânica entre o concreto e o aço e com características de comportamento dúctil, estudou-se várias formas da seção transversal ideal. Variáveis como peso, altura, espessura, tensão de escoamento, vão máximo, e capacidade de suporte de carga foram consideradas. Após definição e otimização da seção do perfil metálico, foi efetuado um estudo experimental composto de uma série de ensaios. Foram executados dois ensaios de arrancamento (pull-out), nove ensaios de flexão do perfil metálico e um ensaio em escala real da laje mista. Os ensaios tipo pull-out foram executados para estabelecer a carga última de deslizamento na interface aço/concreto. Os ensaios dos perfis metálicos serviram para verificar a rigidez dos mesmos durante a fase de concretagem. Procurou-se com o ensaio em escala real determinar a resistência última da estrutura, o modo de ruína, as deflexões e as deformações. A fase final compreendeu a comparação dos resultados experimentais com os dos trabalhos desenvolvidos por Takey e Beltrão, bem como com resultados teóricos para validação de resultados do sistema proposto de laje mista. / [en] The research work in composite slabs so far conducted has investigated various alternatives for the development of an economic and efficient composite slab system. These alternatives evaluated the effectiveness of the concrete to steel plate bonding by means of: web corrugations (Andrade, 1986), self-drilling bolts (Takey, 2001), cold formed channel sections with diaphragms (Vieira, 2003), and the used of deep circular corrugations, (Beltrão, 2003). The present investigation main objective was to develop a cold formed profile presenting an efficient connection between the concrete and the steel profile that yields a ductile behaviour for such system. The first step of the investigation was devoted to the assessment of an optimum cold-formed profile geometry. This task was made taking into account parameters like: profile weight, plate thickness, yield stress, maximum span and load carrying capacity among others. Following the definition of the optimum cold formed steel profile an experimental program was conceived and executed. The first part of the experiments consisted on pull-outs tests made to access the concrete to steel bond resistance. This was followed by simple supported tests on the cold formed steel profile to evaluate their stiffness during concrete casting operation. Finally a full-scale composite slab system was performed. The main aim of this test was to determine the composite system load carrying capacity, typical failure modes, associated stresses and displacements. The final phase of this dissertation depicts comparisons of the already mentioned experiments to other tests made by Takey (Takey, 2001), and Beltrão (Beltrão, 2003), as well as comparison of theoretical results, to validate the proposed composite slab system results.