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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 CARBONO

MARCELIA 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 COMPOSITES

13 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] ANÁLISE EXPERIMENTAL DA ADERÊNCIA ENTRE O CONCRETO E COMPÓSITOS COM TECIDO DE FIBRAS DE CARBONO / [en] EXPERIMENTAL ANALISYS ON BOND BETWEEN CONCRETE AND CARBON FIBER COMPOSITES FABRIC

JULIANA MARTINELLI MENEGHEL 02 January 2006 (has links)
[pt] É descrito neste trabalho um programa experimental sobre a aderência entre os compósitos com tecido de fibras de carbono e o concreto. Este programa experimental consistiu em ensaios de tração-compressão de corpos-de-prova compostos de dois blocos de concreto (móvel e fixo) colados por tiras de tecido de fibra de carbono coladas nos lados opostos desses blocos. Foram ensaiados nove corpos-de-prova, com três resistências à compressão aos 28 dias de 20,5 MPa, 28,7 MPa e 38,1 MPa e duas larguras do tecido iguais a 50 mm e 100 mm. Todos os corpos-de-prova foram concretados, instrumentados e ensaiados no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da resistência do concreto e da largura do tecido de fibra de carbono sobre a resistência de aderência do sistema. Os resultados mostraram que a resistência de aderência pode ser considerada independente da resistência do concreto e da largura do tecido. Foi obtido, neste estudo, um valor característico de 1,45 MPa para a resistência de aderência. / [en] An experimental study on the bond between carbon fiber fabric composites and concrete is described in this work. This experimental program consisted of tension-compression tests of specimens with two concrete blocks (movable and fixed) jointed by carbon fiber fabric strips bonded on two opposite sides of these blocks. Nine specimens, with three concrete compressive strength of 20,5MPa , 28,7MPa and 38,1MPa at 28 days and two fabric width of 50 mm and 100 mm, were tested. All specimens had the same geometrical characteristics. All the specimens were cast, instrumented and tested in the Structural and Materials Laboratory at PUC-Rio. The objective of this work was to study the influence of concrete strength and the width of the fabric on the bond strength of the system. The results showed that the ultimate bond strength may be considered independent of concrete strength and of the width of the fabric. A characteristic value of 1.45 MPa was found for the bond strength.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE BOND STRENGTH BETWEEN CFC-CONCRETE UNDER IMPACT LOADING / [pt] VERIFICAÇÃO EXPERIMENTAL DA ADERÊNCIA CFC-CONCRETO COM CARREGAMENTO DE IMPACTO

ANTONIO ROGERIO PELLISSARI 10 April 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho realizou-se uma investigação experimental sobre os efeitos de forças de impacto sobre a resistência de aderência entre compósitos de fibras de carbono e o concreto. O programa experimental consistiu de ensaios de flexão de corpos-de-prova constituídos de dois blocos de concreto unidos por uma rótula na região superior (comprimida) e por tiras de compósito de fibras de carbono coladas nas faces inferiores dos blocos. Foram ensaiados 23 corpos-deprova, com resistências à compressão do concreto variando de 25 MPa a 35 MPa. A principal variável foi a taxa de carregamento ( expressa em termos de tensão de aderência), variou entre 6,06 MPa/s (estático) a 3.690.485 MPa/s (dinâmico). Os resultados mostraram que a resistência de aderência aumenta com o aumento da taxa de carregamento. / [en] An experimental investigation on the effects of impact loads on the bond strength between carbon fiber composite and concrete is described in this work. The objective was to investigate the influence of loading rate on the bond strength. Concrete-fiber specimens were tested under loading rates varying from a minimum of 6,06 MPa/s (static) to a maximum of 3.690.485 MPa/s. In addition, twenty tree concrete prisms were tested under different loading rates in order to investigate the effects of the loading rate on the tensile strength of concrete and carbon fiber separately. The results show that the bond strength increase with the increase of the loading rates.
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[en] MECHANICAL BEHAVIOR OF BENTONITE REINFORCED WITH GROUND RUBBER AND PET FLAKES / [pt] COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UMA BENTONITA REFORÇADA COM BORRACHA DE PNEU E PET TRITURADO

PHILLIPE MOURAO RIBEIRO 05 February 2019 (has links)
[pt] As atuais técnicas propostas para a destinação final dos pneus não são 100 por cento eficientes, existindo um grande déficit do material em questão. Um outro material que necessita de uma destinação final é o PET (polietileno tereftalato), que hoje em dia, apesar da grande quantidade reciclada, necessita de mais opções de destinação. O estudo apresentado propõe a utilização da borracha triturada (em forma de fibras e em pó - granulometria inferior a 2mm) em diferentes teores (de 5 por cento e 10 por cento, em relação ao peso seco da bentonita) e do PET triturado (na forma de fibras e em pó), como reforço de uma bentonita, para aumento dos parâmetros de resistência desta. O objetivo da pesquisa consiste em avaliar a possibilidade da utilização da borracha e do PET como melhoramento de bentonita em obras geotécnicas, como por exemplo em camadas impermeabilizantes para aterros sanitários, visto que com a utilização da borracha e do PET em obras geotécnicas seria possível a destinação de um grande volume desses materiais. Para o desenvolvimento do estudo experimental foram realizados ensaios de caracterização física e de caracterização mecânica, como ensaios de cisalhamento direto e adensamento. Com resultados obtidos a partir dos ensaios de cisalhamento direto e ensaio de adensamento, pode se perceber que as misturas B90BF10 e B90PETT10 se mostraram mais favoráveis a utilização como barreira impermeabilizando para aterros sanitários, tendo em vista o aumento nas resistências de Pico, pós pico e residual, além do aumento do coeficiente de adensamento (cv) e redução da permeabilidade (k). / [en] The current techniques proposed for the final destination of the tires are not 100 percent efficient, and there is a great deficit of the material in question. Another material that needs an end destination is the PET (polyethylene terephthalate), which nowadays, despite the large amount recycled, needs more disposal options. the present study proposes the use of crushed rubber (in the form of fibers and powder - granulometry of less than 2 mm) in different contents (5 percent and 10 percent, in relation to the dry weight of bentonite) and crushed PET (in the form of fibers and powder), as reinforcement of a bentonite, to increase the resistance parameters of this one. The objective of the research is to evaluate the possibility of using rubber and PET as an improvement of bentonite in geotechnical works, such as waterproofing layers for sanitary landfills, since with the use of rubber and PET in geotechnical works it would be possible to allocate a large volume of these materials. For the development of the experimental study, physical characterization and mechanical characterization tests were performed, such as direct shear tests and densification. With results obtained from the direct shear tests and the densification test, it can be seen that the mixtures B90BF10 and B90PETT10 were more favorable to use as a waterproofing barrier for sanitary landfills, in view of the increase in peak and residual, besides the increase of the coefficient of densification (cv) and reduction of the permeability (k).
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[en] DEVELOPMENT OF SPECIAL BAMBOO ELEMENTS FOR SPACE STRUCTURES / [pt] DESENVOLVIMENTO DE ELEMENTOS ESPECIAIS DE BAMBU PARA TRELIÇAS ESPACIAIS

JOAO QUEIROZ KRAUSE 06 November 2017 (has links)
[pt] Nesta dissertação foram desenvolvidos elementos estruturais passíveis de industrialização, utilizando o bambu como matéria prima principal, dando prosseguimento às pesquisas desenvolvidas pelo grupo de Materiais e Tecnologias Não Convencionais nesta Instituição, desde o final da década de 1970. Foram elaborados nós em bambu laminado contraplacado e ponteiras em material compósito polimérico, manufaturado com resíduo particulado proveniente da laminação do bambu Dendrocalamus giganteus. Foram ainda estudados colmos da espécie Phyllostachys aurea reforçados por toda a sua extensão com sisal trefilado embebido em poliéster. Estes componentes são destinados fundamentalmente à construção de treliças espaciais, retilíneas ou arqueadas, do tipo grelha em múltiplas camadas, aliando sustentabilidade e variabilidade formal para projetos de coberturas. Mediante pequenas adaptações, estes elementos podem ainda encontrar uso em outros tipos de estrutura como domos geodésicos, tensegritys e treliças planas, de caráter temporário ou permanente. A partir da análise experimental de materiais e componentes e de dados obtidos em literatura específica estudaram-se, os esforços solicitantes e deslocamentos desenvolvidos em diferentes geometrias de estruturas, via modelagem em programa comercial de elementos finitos, obtendo-se vãos livres de até 12m e áreas cobertas sobre 4 apoios com capitéis de até 324 metros quadrados com vão livre de 9m e balanços de 4,5m, elaboradas utilizando estes elementos. Os procedimentos desenvolvidos foram satisfatórios, permitindo a execução de elementos passíveis de industrialização e estocagem, de aplicação versátil e com acabamento variado, favorecendo a convencionalização do uso do bambu como material de construção. / [en] The research on non conventional materials and technologies has been carried out at the Civil Engineering Department of PUC-Rio since 1979, in order to stimulate its use in civil construction, reducing the pollution and the energy consumption provoked by industrialized materials such as steel and cement. To disseminate the application of the non-conventional materials and technologies (NOCMAT) in a very large scale, it is necessary to develop industrial methods to process them, ensuring high production with quality and durability. As a continuation of this line of research, the present study is concerned with the development of structural elements designed for space structures, using bamboo as the main material. For this purpose the bamboo Dendrocalamus giganteus, has been selected to prepare laminated composite for the joints. In turn, using its plaining residuals as an addition to a polyester matrix composite. This was molded as a conical capped connection designed and produced to provide safe links between the joints and the bar of the space truss elements. For the latter the Phyllostachys aurea bamboo transversally reinforced with a polyester treated sisal string along its entire length. These components were used to assemble plain or arched multiple layers space structures, binding sustainability and formal freedom to roof structures design. The load-displacement for different structural geometries were evaluated, using a commercial FEM software, based on the experimental data from this work and the available literature, presented 12m maximum free spans and 324 square meters covered area supported by four columns. The developed procedures were satisfactory, allowing the production of industrial processed elements, easy storage, different finishing and versatile application.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF REINFORCED CONCRETE SHORT CORBELS WITH CARBON FIBER COMPOSITES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DOS CONSOLES CURTOS DE CONCRETO ARMADO REFORÇADOS COM COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONO

LARISSA AZEVEDO CURTY 29 January 2018 (has links)
[pt] Este trabalho é uma pesquisa experimental realizada no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC–Rio, utilizando–se a técnica de aplicação do compósito de fibras de carbono (CFC) colados externamente em consoles curtos de concreto armado. Foram ensaiados seis consoles curtos, sendo: um de referência, três com reforço de CFC na horizontal e dois com reforço de CFC na diagonal. A resistência média do concreto aos 28 dias foi de 30 MPa. A seção transversal do pilar foi de 25 cm × 50 cm e a seção do transversal console foi de 25 cm × 37,5 cm. O diâmetro da armadura tracionada em laço era de 10 mm e o diâmetro da armadura de costura era de 6,3 mm. Os consoles foram instrumentados com extensômetros elétricos de resistência na armadura tracionada, no estribo, no concreto e no CFC. Os ensaios comprovaram um razoável desempenho dessa técnica de reforço. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados obtidos no modelo de Bielas e Tirantes e no modelo cinemático da Teoria da Plasticidade, visando a comparação das forças verticais últimas teóricas e experimentais. Foi avaliado o ângulo de inclinação das bielas e o fator de efetividade da deformação específica no reforço de CFC. / [en] This work is an experimental research of concrete short corbels wrapped with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) strips. Different strengthening configurations were used. Was carried out on six corbels strengthened by CFRP. One control specimen without CFRP, three corbels with horizontal CFRP strips and two corbels with diagonal CFRP strips. The concrete had a 28 day compressive strength of 30 MPa. The column cross-section dimensions were 25 cm x 50 cm and the corbel cross-section dimensions were 25 cm x 37,5 cm. The flexural reinforcement consisted of four deformed bars each of diameter 10 mm with four transverse bars of diameter 6,3 mm. The corbels were instrumented with strain gages in flexural reinforcement, stirrup, concrete surface and CFRP strips. The analytical models based on Strut-and-Tie model and in the kinematic model of the Theory of Plasticity, allows one to determine the bearing capacity of corbels. The experimental values are then compared with the analytical results, showing good agreement. The strut angle and the strengthening effectiveness were evaluated.
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[pt] AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO CARGA-RECALQUE DE UMA AREIA REFORÇADA COM FIBRAS DE COCO SUBMETIDOS A ENSAIOS DE PLACA EM VERDADEIRA GRANDEZA / [en] EVALUATION OF LOAD-SETTLEMENT BEHAVIOR OF COCONUT FIBERS REINFORCED SAND UNDER PLATE LOAD TESTS IN REAL SCALE

JUAN MANUEL GIRAO SOTOMAYOR 07 October 2015 (has links)
[pt] Este estudo avaliou a influência da inclusão de fibra de coco como reforço de solo. A fibra de coco utilizada foi obtida por processo mecânico na empresa ECOFIBRA, que possui uma parceria com a Companhia de Limpeza Urbana da cidade do Rio de Janeiro (COMLURB) em projeto piloto de coleta seletiva das cascas de coco verde. Foi realizada uma comparação entre a areia pura e a areia reforçada com fibras de coco para avaliar o comportamento carga-recalque por meio de ensaios de placa em verdadeira grandeza. O objetivo é usar a fibra de coco que normalmente é descartada em grande quantidade, após o consumo do fruto. Procura-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da inclusão de fibras aleatoriamente distribuídas e de fibras colocadas no formato de manta entre as camadas de solo. Os ensaios foram realizados utilizando uma densidade relativa padrão de 50 por cento e um teor de umidade de 10 por cento. Foi observado nas curvas carga-recalque que o reforço de fibra em manta conseguiu uma diminuição maior do recalque, mas com um maior fissuramento superficial, enquanto que o reforço com as fibras colocadas aleatoriamente conseguiu uma menor redução dos recalques, mas uma melhor inibição da propagação de fissuras. Ambos os resultados, comparados com a areia sem adição de fibras, demostraram uma maior resistência e redução do recalque ocorrido na areia pura. Os resultados são satisfatórios para a aplicação de reforço de solo com fibras de coco em camadas de aterros sanitários e aterros sobre solos moles, dentre outros, dando um fim mais nobre para este material e obtendo-se uma solução para o problema da acumulação da fibra de coco, devido ao grande consumo existente na cidade de Rio de Janeiro. / [en] This study evaluated the influence of the inclusion of coconut fiber as reinforcement of soil. The coconut fiber used is obtained by a mechanical process in ECOFIBRA Company, which has a partnership with the Urban Cleaning Company of the city of Rio de Janeiro (COMLURB) in a pilot project about separate collection of green coconut. Sandy soil reinforced and unreinforced were compared, evaluating load-settlement behavior through real-scale plate load testing. The aim is to use the coconut fiber, discarded in large quantities after consumption of the fruit. It seeks to establish patterns of behavior that may explain the influence of the inclusion of fibers randomly (individual) and as a reinforcing mat (composed) between layers of soil. The tests were performed using as a standard, a relative density of 50 per cent and a humidity content of 10 per cent. The load-settlement curves showed a better stress distribution using fiber rug but a greater degree of surface fissuring was noted. Instead using randomization distribution, stress distribution was lower but was inhibited surface fissuring propagation; both results were compared with soil without addition of fibers increased resistance to settlement. The results are satisfactory for an application of reinforcement layers of soil in landfills and platforms over soft ground, giving a nobler end to this material, trying to give a solution to the problem of accumulation due to the large consumption existing in Rio de Janeiro city.
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[pt] ENSAIOS DE ARRANCAMENTO DE GEOGRELHAS NO CAMPO E NO LABORATÓRIO / [es] ENSAYOS DE RSISTENCIA AL ARRANQUE DE GEOCHAPAS EN EL CAMPO Y LABORATORIO / [en] FIELD AND LABORATORY PULL-OUT TESTS ON GEOGRIDS

DANIELA CARIJO DE CASTRO 16 February 2001 (has links)
[pt] A técnica de reforço de solo por inclusão de materiais geossintéticos vem se consolidando de forma acelerada em todo o mundo, com aplicações diretas em estabilização de encostas e de aterros sobre solos moles. A utilização de geogrelhas como elemento de reforço apresenta-se como uma alternativa promissora, embora ainda pouco difundida no Brasil. O presente trabalho tem por objetivos avaliar a resistência ao arrancamento de diferentes tipos de geogrelhas e analisar os mecanismos de interação entre solo e geogrelha. Para tal, foi realizado um extenso programa de ensaios de arrancamento no laboratório e no campo. Os equipamentos utilizados, a preparação das amostras e as metodologias dos ensaios estão apresentados em detalhe. Os ensaios de arrancamento no campo utilizaram uma estrutura de reação fixa, específica para ensaios de arrancamento de grandes dimensões, e foram realizados no campo experimental da PUC-Rio, em Jacarepaguá. Nestes ensaios, três tipos de geogrelhas foram utilizadas para o arrancamento em aterros de solo arenoso e solo residual. Os ensaios de arrancamento no laboratório foram executados em uma caixa de arrancamento cúbica de grandes dimensões (1m de aresta), no Laboratório de Geotecnia do CEDEX, na Espanha. No programa experimental no laboratório, foram utilizados os mesmos tipos de geogrelhas e de solos, de modo a facilitar as comparações e análises dos resultados. As influências do tipo de geogrelha, do tipo de solo, da tensão confinante e dos procedimentos de ensaioforam analisadas em detalhe no que se refere à rigidez e à resistência ao arrancamento das geogrelhas. / [en] The technique of soil reinforcement by inclusion of geosynthetics has been subject to significant development worldwide, with direct applications in slope stabilization and earthfills over soft deposits. The use of geogrids as a soil reinforcement element is an attractive alternative, although still with very little application in Brazil. This work presents the results of an investigation into soil- geogrid interaction by means of pull-out tests. Both field and laboratory pull-out tests were carried out in order not only to make clear the pull-out mechanism but also to determine the parameters for design and analysis of reinforced soil structures. The testing equipments, specimen preparation and testing procedures are described in detail. The field pull-out tests were performed with three different types of geogrids in a research area in Jacarepagua, Rio de Janeiro. Sandy and residual soil surcharge fills of 0,5 to 2m in height were used. Details of the anchored reaction structure are also presented. The laboratory pull-out tests were performed in the geotechnical laboratory at CEDEX, in Spain, with the same types of geogrids and soils. Details of the cubical pull-out box (1m in dimensions) are presented. The influence of the type of geogrid, type of soil, confining pressure and tests procedures on the pull-out stiffness and resistance of the geogrids are discussed by analysing the results of the experimental program. / [es] La técnica de refuerzo del suelo por inclusión de materiales geosintéticos se ha consolidado de forma acelerada en todo el mundo. La utilización de geochapas como elemento de refuerzo se presenta como una alternativa promisora, aunque poco difundida en Brasil. Este trabajo tiene por objetivos evaluar la resistencia al arrancamento de diferentes tipos de geogrelhas y analizar los mecanismos de interacción entre suelo y geochapa. Para tal, se realizó un extenso programa de ensayos de arrancamento en el laboratorio y en el campo. Los equipos utilizados, la preparación de las muestras y las metodologías de los ensayos están descritos detalladamente. Los ensayos de arrancamento en el campo utilizaron una extructura de reacción fija, específica para ensayos de arrancamento de grandes dimensiones, y fueron realizados en el campo experimental de la PUC-Rio, en Jacarepaguá. En estos ensayos, se utilizaron tres tipos de geogrelhas para el arrancamento en aterros de suelo arenoso y suelo residual. Los ensayos de arrancamento en el laboratorio fueron ejecutados en una caja de arrancamento cúbica de grandes dimensiones (1m de arista), en el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, España. En el programa experimental en laboratorio, se utilizaron los mismos tipos de geogrelhas y de suelos, de modo que facilitara las comparaciones y análisis de los resultados. Las influencias del tipo de geochapa, del tipo de suelo, de la tensión confinante y de los procedimentos de ensayo se analizaron detalladamente.
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[en] NUMERICAL MODELING OF STRUCTURAL STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS / [pt] MODELAGEM NUMÉRICA DE REFORÇO ESTRUTURAL EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO

MARCELLO VARELLA SOUTO FILHO 10 March 2003 (has links)
[pt] A necessidade cada vez mais freqüente de reforço em estruturas de concreto armado, exige um completo conhecimento do comportamento da estrutura reforçada devido a alterações de rigidez do conjunto, aumento da carga de ruptura, alterações na distribuição de fissuras, modificação de comportamento e posição da linha neutra, entre outros. Nos últimos anos diversos estudos experimentais têm sido conduzidos, fornecendo parâmetros cada vez mais confiáveis à elaboração de projetos e ao dimensionamento seguro em relação aos estados limites de utilização e de ruptura. No desenvolvimento deste trabalho, utiliza-se um programa computacional baseado no método dos elementos finitos,capaz de descrever o comportamento de elementos estruturais prismáticos em concreto armado reforçados à flexão. Descreve-se o modelo hipoelástico de Elwi e Murray -1979- para o concreto simples e um modelo multilinear para simulação dos reforços. Tais relações resultam de estudos analíticos e experimentais sobre o concreto armado e estão originalmente implementadas no programa FEPARCS -Elwi e Murray, 1980-, que neste trabalho é modificado e adaptado de acordo com a realidade da execução de reforços em estruturas em serviço. O programa FEPACS, capaz de realizar análises numéricas não-lineares, é acoplado a um programa de pré e pós-processamento gráfico especialmente desenvolvido para geração, gerenciamento do processo de cálculo e para análise de resultados obtidos. Os resultados obtidos utilizando o programa proposto são validados através de uma comparação com resultados experimentais obtidos na literatura. / [en] The frequent use of composite materials, in the strengthening of reinforced concrete structures requires complete knowledge of the structural behavior because of the changes that such strengthening will cause to the overall stiffness,the collapse load, the cracks distribution and the behavior and position of the neutral axis. Over the last few years experimental studies have been performed,bringing out more trustworthy parameters for ultimate strength design. In this work, a computational program was implemented based on the finite element method, which is able to describe the flexural strengthening of reinforced concrete beams. The model used in this program is that of Elwi and Murray -1979-, which assumes a so-called hypo elastic theory for concrete and a approach to simulate the reinforcement. These relationships were derived from reinforced concrete analytical and experimental studies and are originally implemented in the FEPARCS program -Elwi and Murray, 1980-, which has been modified in order to obtain a more realistic approach to in- service structural strengthening. The program developed, which is able to perform non-linear numerical analyses, is coupled to pre and pos-processing graphic programs specially developed for model generation, management of the calculation sequence and presentation of final results. The results produced by this program have been validated by comparison with experimental results available in literature.

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