Esta tese discute as análises teórica e experimental de pilares de seção retangular, esbeltos, confinados por estribos, de concreto de alta resistência, sujeitos à flexo-compressão, considerando os estados limites últimos de ruptura do concreto ou por deformação excessiva das barras da armadura ou por instabilidade. Foram ensaiados 12 modelos de pilares com esbeltez mecânica igual a 92, compondo três séries de 4 pilares cada uma; os parâmetros estudados foram a excentricidade da força, a taxa volumétrica de armadura transversal e a resistência do concreto. Em uma segunda fase, foram analisados 9 pilares curtos de seção quadrada à compressão concêntrica com o objetivo de avaliar a ductilidade e obter as propriedades do concreto confinado. Para a realização dos ensaios foram empregadas rótulas unidirecionais, que permitiram transferir a força excêntrica ao pilar. Para a obtenção das resistências dos concretos, foram realizados ensaios para a determinação da composição dos materiais e foram traçadas curvas de dosagem. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos com o método exato que considera a não linearidade física e geométrica por meio de programas computacionais elaborados pelo autor. Observou-se que os resultados experimentais se aproximaram dos resultados teóricos. As ruínas dos pilares esbeltos foram por instabilidade, sendo que todos eles atingiram o ponto limite. Foi verificado que a capacidade resistente dos pilares é muito sensível para pequenas variações da excentricidade da força. Nos modelos analíticos foram incorporadas formulações de várias normas que contemplam concretos de alta resistência e o critério de confinamento indicadas pela literatura técnica com algumas modificações. Foi verificada uma pequena melhora na ductilidade ao incrementar a taxa de armadura transversal dos modelos ensaiados. Com os resultados obtidos e com as formulações analisadas, sugere-se uma forma alternativa de projeto de pilares esbeltos. / This thesis discusses the theoretical and experimental analyses of slender high-strength concrete rectangular columns confinement by lateral reinforcement, subjected to combined axial load and bending, considering the ultimate limit states of concrete crushing at the compressive face or the longitudinal bars excessive deformation or the column instability. Twelve column models were tested with 92 mechanical slenderness. These models included three series of four columns each; the parameters studied were axial load eccentricity, volumetric lateral reinforcement ratio and concrete strength. In a second step, nine square cross section short columns under concentric compression were tested to evaluate ductility and to obtain the confined concrete properties. A pair of unidirectional hinges was used to transfer the eccentric load to the columns. Tests were carried out for material\'s composition determination and dosage curves were drawn to obtain concrete strengths. The experimental results were compared with those obtained using the exact method that considers physical and geometrical nonlinearities through computational programs prepared by the author. There is not a significant difference between experimental and theoretical results. The instability failure was reach in all columns because of high slenderness, all of they reached the limit point. It was observed that the column ultimate strength is very sensitive for small axial load eccentricity variations. The formulations of several standards codes that consider the high-strength concrete and technical literature confinement criterion with some modifications have been incorporated in the analytical models. A small ductility improvement was observed considering the tests volumetric lateral reinforcement ratio increase. There is an alternative method suggested for slender columns design, based on the obtained results.

O Concreto de Alto Desempenho (CAD) tem sido extensivamente estudado em muitos centros de pesquisas porque seu uso tem aumentado de maneira significativa na construção civil. Mas a fragilidade deste material, quando a resistência à compressão é alta, tem levado os pesquisadores a estudar maneiras de diminuir esta característica, como por exemplo aumentando as taxas de armaduras transversal e/ou longitudinal dos elementos estruturais em concreto armado. Este trabalho trata do uso de fibras adicionadas ao concreto para uso em pilares submetidos à compressão, visando dar subsídios técnicos em outra maneira de se obter ductilidade em elementos de concreto de alta resistência, utilizando taxas usuais de armadura transversal. Apresenta-se um estudo experimental sobre pilares em concreto de alto desempenho com adição de fibras metálicas, com seção transversal de 200 mm x 200 mm e altura de 1200 mm, submetidos à compressão centrada, onde o concreto apresenta uma resistência média à compressão de 80 MPa. As taxas volumétricas de fibras foram de 0,25%; 0,50%, 0,75% e 1,00%, adotaram-se taxas volumétricas de estribos de 0,55%, 0,82% e 1,63% e a taxa geométrica de armadura longitudinal de 2,41% permaneceu a mesma para todos os pilares. Percebeu-se que a ruptura dos pilares foi mais dúctil quanto maior era a quantidade de fibras adicionadas ao concreto. Na análise teórica feita com os modelos, constatou-se que somente a seção transversal do núcleo, ou seja, aquela delimitada pelos eixos dos estribos, contribui para a resistência dos pilares, para pequenas taxas de fibras adicionadas ao concreto. / High Performance Concrete (HPC) has been studied extensively at many centres of research, because of its increasing use in reinforced concrete buildings. Since HPC is a brittle material, mainly when its strength is high (HSC), studies have been done to increase its ductility. Increases in longitudinal and/or transverse steel ratios can improve the ductility of HPC elements. This work shows a research about concrete with steel fibres for columns under compression load, in another way to obtain ductility in high strength concrete elements with usual stirrups ratio. It was made a experimental studied about columns in HSC with steel fibres addition, with 20 cm x 20 cm of cross section and 120 cm high, under compression load. The concrete strength was about 80 MPa, the volumetric fibres ratio were 0,25%, 0,50%, 0,75% and 1,00%, the stirrups ratio were 0,55%, 0,82% and 1,63% and the longitudinal bars ratio was constant for all columns. It was noted that the columns failure was more ductile when the fibres ratio was higher. It was verified on theoretical analyses made with the models that only the cross-sectional core, it means the section delimited by the stirrups, effectively contributed to the load capacity of the columns.

Orientadores: Itamar Ferreira, Vitor Antonio Ducatti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PompeuNeto_BernardoBorges_D.pdf: 11029694 bytes, checksum: ca41ccc67517e5d7b47d00507d3aaa15 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho expõe os resultados de um estudo conduzido para avaliar os efeitos do tipo, tamanho e consumo de agregado graúdo no comportamento do concreto de moderada e de alta resistência, e as relações entre a resistência à compressão, resistência à tração, resistência à flexão e a energia de fratura. As misturas de concreto estudadas continham agregados britados de basalto e de granito com dimensões máximas características de 9,5 mm e 19 mm e fração volumétrica no traço entre 0,65 e 0,75. A relação águalaglomerantes variou de 0,35 a 0,50. Nas misturas de alta resistência foi empregado um teor fixo de sílica ativa de dez porcento da massa do cimento de alta resistência inicial e teores adequados de aditivo superplastificante. Foram feitas dezesseis (16) misturas e realizados cento e noventa e dois ensaios mecânicos para medir a resistência à compressão, a resistência à flexão, resistência à tração, módulo de elasticidade e energia de fratura. As propriedades de fratura foram determinadas de acordo com Comitê Técnico 89-FMT e FMC-50 da RILEM. A resistência à compressão do concreto de acordo com os materiais empregados foi de 40 a 60 MPa para os concretos de resistência média e de 70 a 110 MPa, para os concretos de alta resistência. Os resultados mostram que a resistência. à compressão, tração, flexão e a energia de fratura do concreto para uma dada relação águaJaglomerante depende do tipo, dimensões e teor de agregado. Para o concreto de alta resistência o comprimento característico do concreto aumenta com o tamanho do agregado graúdo / Abstract: This thesis presents the results of the experimental study carried out for considering the effects of the type, size and amount of coarse aggregate on the behavior of nonnal and high strength concretes, and on relationship among the fracture energy and typical mechanical strength of concrete. The experimental concrete mixtures were made with basalt and granite coarse aggregates having maximum size partic1e 9.5 mm e 19 mm and volumetrically fraction in the mixture ranging from 0.65 to 0.75. The water to cementation materiaIs ratio ranged from 0.35 to 0.50. The high strength concrete mixtures contained a tixed amount of 10 percent of si1ica fume in relation to the weight Portland cement used and a proper addition of superplasticizing agent. Sixteen (16) concrete batching, and one hundred and ninety two tests were carried out to measure the mechanical resistance of concrete (compressive strength, flexure strength, spittling tensile strength, modulus of elasticity) and fracture energy. The fracture properties measured in agreement of the RILEM test methods. The concrete compressive strength ranged from 40 to 60 MPa, and from 70 to 110 MPa, for moderate and hi~ strength concretes, respectively, depending on the type of coarse aggregate utilized. The results showed that the concrete resistance (compressive, flexure, spittling tensile) and fracture energy, at given water to binder ratio, depend on type, particle dimension and content of coarse aggregate. The characteristic length of Hillerborg's tictitions cracks model increases with the variation in the partic1e dimension of coarse aggregate / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Neste estudo foram analisados experimentalmente o comportamento de 24 pilares curtos de Concreto de Ultra Alta Resistência - CUAR, confinados por armaduras helicoidais, avaliando especificamente os acréscimos de resistência e ductilidade obtidos com diferentes níveis de pressão lateral de confinamento. Na etapa experimental foram realizados ensaios de pilares curtos de CUAR com as seguintes características: - seção circular de 7,2 cm de diâmetro e comprimento de 23 cm, e quatro níveis de resistência à compressão do concreto sendo eles, 165, 175, 200 e 229 MPa, dosados sem e com adição de fibras metálicas; - diferentes espaçamentos das armaduras helicoidais, de modo que fossem obtidas situações com baixo, médio e alto índice de confinamento e taxa de armadura longitudinal fixa. Os ensaios de compressão centrada foram realizados com controle de deslocamento, de modo que foram obtidas as curvas força x deslocamento completas. Constatou-se que a seção resistente dos pilares de CUAR é a formada pelo núcleo de concreto confinado, área delimitada pelo eixo da armadura transversal. Observou-se que o CUAR com fibras metálicas apresenta maior deformação do núcleo de concreto confinado em relação ao núcleo de concreto confinado de CUAR sem adição de fibras metálicas, indicando dessa forma, que os pilares de CUAR com fibras metálicas apresentam comportamento mais dúctil. Para as situações de alto confinamento foram gerados ao concreto do núcleo confinado significativos acréscimos de resistência e deformação axial, aumentando a resistência do concreto confinado em relação a resistência do concreto não confinado em: 82,26%, 75,34%, 90,46% e 70,51%, respectivamente, e as deformações axiais do concreto confinado em relação a deformação axial do concreto não confinado em: 433%, 474%, 647% e 550%. Finalmente, acredita-se que os resultados obtidos poderão trazer subsídios para aplicações futuras desta técnica de confinamento na construção de novos elementos estruturais e no reforço de pilares submetidos a elevados níveis de solicitação axial. / This study evaluated experimentally the behavior of 24 short columns of Ultra High Strength Concrete - UHSC confined by helical transverse reinforcement, specifically evaluating strength increases and ductility obtained with different levels of lateral pressure of confinement. In the experimental phase short UHSC columns with the following characteristics were tested: - circular cross section of 7.2 cm diameter and 23 cm length, four levels of concrete strength (165, 175, 200 and 229 MPa), with and without addition of metallic fibers; - different spacing of transverse reinforcement, so that situations were obtained with low, medium and high level of confinement, while the longitudinal reinforcement ratio was fixed. The centered compression tests were conducted with displacement control, so that complete force x displacement curves were obtained. It was found that the resistant section of UHSC columns is formed by the confined concrete core delimited by the axis of the transverse reinforcement. It was observed that the axial displacement reached in columns with steel fibers was higher than without fibers, indicating that columns with steel fibers exhibit more ductile behavior. For high confinement levels significant axial strength and displacement increases were observed. Increases of axial strength of confined concrete in comparison to unconfined concrete were 82.26%, 75.34%, 90, 46% and 70.51%. Axial displacements were increased by 433%, 474%, 647% and 550%. Finally, it is believed that the results could provide information for future applications of this technique in construction of a new type of columns or in strengthening of columns subjected to high levels of axial force.

Os projetos de carrocerias veiculares atuais procuram desenvolver estruturas leves, seja para reduzir o consumo de combustível, no caso dos motores de combustão interna, seja para maior autonomia de bateria, no caso dos veículos elétricos e híbridos. Redução no consumo de combustível significa redução na emissão de poluentes. As estruturas precisam ser leves, mas cada vez mais resistentes e rígidas a fim de proporcionar máximo conforto e segurança aos ocupantes. Estas premissas têm levado ao contínuo desenvolvimento dos materiais. No caso dos aços, um dos processos que tem permitido a melhora significativa das propriedades mecânicas é a estampagem a quente. Nos últimos anos, as peças estampadas a quente têm ocupado lugar de destaque na estrutura das carrocerias veiculares por estarem em sintonia com as demandas mencionadas. Há muitas pesquisas em curso para esta tecnologia, seja nos materiais, nos meios de produção, nos revestimentos e em aplicações. O aço mais utilizado neste processo, 22MnB5, também apresenta o chamado efeito bake hardening; a tensão de escoamento é aumentada após tratamento térmico realizado em temperaturas próximas a 200 °C. Neste trabalho, visando à melhoria nas propriedades mecânicas, amostras foram tratadas termicamente na faixa de temperatura supracitada. Após isso, dados obtidos de ensaios mecânicos foram inseridos em programas de simulação de impacto lateral cujo resultado foi a redução na intrusão na célula de sobrevivência. O efeito bake hardening também propiciou um aumento na absorção da energia de impacto em teste estático feito com barras de proteção lateral. O mecanismo metalúrgico envolvido no fenômeno, devido à difusão de intersticiais foi evidenciado no ensaio de atrito interno. / The current auto body projects seek to build light structures whose immediate impact is in the reduction in fuel consumption of internal combustion engines or in longer battery life for electric and hybrid vehicles. Reduction in fuel consumption means reduced emissions. The structures need to be lightweight, but increasingly resistant to provide maximum comfort and safety to the occupants. These demands led to the continuous development of new materials. In the case of the steels hot stamping has allowed significant improvement in the mechanical properties. In recent years, hot stamped parts took prominent place in the structure of auto bodies to be in line with the mentioned demands. There are a lot of researches lines for this technology: materials, modes of production, coatings and applications. The most commonly used steel in this process, 22MnB5, also exhibits the bake hardening effect: its yield strength is increased after thermal treatment at temperatures close to 200 °C. To verify this improvement in the mechanical properties, samples were thermally treated. After that, data obtained from mechanical tests were inserted into side-crash simulation programs that resulted in a reduction in intrusion in the passengers compartment. The bake hardening effect also provided an increase in the absorption of the impact energy in a static test done with door beam. The metallurgical mechanism involved in the phenomenon, due to the movement of interstitial was evidenced in the internal friction test.

Esta pesquisa foi motivada pela existência de controvérsia na literatura sobre concreto exposto a altas temperaturas, das dúvidas ainda por solucionar acerca da matéria e da lacuna na norma brasileira para a matéria. Este tema reapareceu após os vários acidentes em túneis ao redor do mundo ocorridos nos últimos dez anos, nos quais se verificou a ocorrência de lascamento explosivo de forma intensa, afetando a estabilidade estrutural. O objetivo principal da tese é correlacionar os parâmetros tecnológicos de dosagem (relação água/cimento, teor de argamassa e consumo total de água) às condições de risco de lascamento, associados à umidade ambiente, que indiretamente, influencia no grau de saturação do concreto. O segundo objetivo é otimizar o uso de fibras de polipropileno para minimizar o efeito do lascamento. Adotou-se empregar a curva-padrão H durante 55 minutos em corpos-de-prova cúbicos aquecidos apenas em uma das fases com sua dilatação térmica lateral restringida. O nível de lascamento foi avaliado usando o volume lascado, obtido pela espessura medida diretamente nos corpos-de-prova, multiplicada pela área lascada, calculada pelo AUTOCAD 2000. Os resultados mostraram que o parâmetro tecnológico mais relevante na ocorrência de lascamento foi a relação água/cimento e a umidade ambiente apresentou capacidade de alterar as condições de risco de lascamento. No estudo com as fibras percebeu-se diferentes teores de fibras e diferentes características das fibras para cada grupo de a/c. Conclui-se que a relação água/cimento mais baixa associada a umidade a ambiente mais elevada é a condição mais propícia a ocorrência de lascamento. Conclui-se também que o teor de fibras de 600g/m³ é o teor mínimo para se reduzir o lascamento no grupo a/c=0,50 e 1750g/m³ no grupo a/c=0,25. A fibra L=12mm F=36µm PF=140°C mostrou-se a mais eficaz no grupo a/c=0,50 apenas o comprimento L=6 mm mostrou-se eficiente na redução do lascamento. / The present research was motivated by the going controversy in the literature about concrete exposed to high temperatures, the yet unanswered doubts existent on this subject and in the absence of regulation on the matter in Brazil. The theme gained significance after the occurrence of several accidents in tunnels all over the world in the last ten years, in which were observed a very intense form of explosive spalling that affected structural stability of the sites. The main purpose of this work is set up a correlation between technological parameters of dosage in concrete (water cement rate -w/c, mortar content - a, and total water consumption - H) and risk conditions of spalling, which are related to environment humidity that indirectly effects concrete saturation level. The second goal is to optimize the use of polypropylene fiber in order to minimize spalling. The standard H curve was applied during 55 minutes in cubic samples with only a single surface exposed to heat and with restrained lateral thermo dilatation. The response variable was the observed volume of spalling (with multiplied by area of spalling in the sample). The results showed the rate water/cement as the most relevant technology parameter related to spalling risk conditions. Whereas the use of fiber is concerned, efficiency required different fiber content and characteristic for each water/cement rate combined with higher environment humidity provides proper conditions for the occurrence of spalling were 600g/m³ and 1750g/m³ for water/cement ratios of 0,5 and 0,25 respectively. It was also found that the fiber with L=12mm, F=36µm PF=140°C was the most effective in reducing spalling for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a effective in reducing spalling for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a water/cement ratio 0,25 only the length (L=6 mm) appeared as a significant factor.

No presente trabalho estudou-se a recristalização do aço de alta resistência baixa liga (ARBL) microligado ao nióbio (160 ppm em peso) da Companhia Siderúrgica Nacional 2336 utilizado na fabricação de reforços estruturais para a indústria automobilística. A grande utilização deste tipo de aço pelas indústrias tem motivado o desenvolvimento de novas ligas capazes de atender a requisitos críticos de estampagem combinado com alta resistência mecânica. Amostras deste aço no estado laminado a quente foram deformadas posteriormente a frio em escala piloto com reduções de 50 e 70%, reduções típicas na indústria, e recozidas em banho de sal em temperaturas variando entre 600 e 700ºC em diferentes tempos. A evolução microestrutural das amostras no estado encruado e na condição recozida foi acompanhada utilizando-se as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura. As texturas de deformação e de recristalização foram determinadas via difração de raios X. A fração volumétrica recristalizada (Xv) e o tamanho de grão foram determinados com o auxílio de metalografia quantitativa nas amostras recozidas. Medidas de microdureza Vickers foram utilizadas para construir as curvas de encruamento e da cinética de amolecimento em função da temperatura de recozimento e comparadas com curvas construídas pelo primeiro método. Os resultados mostram que a recristalização ocorre em temperaturas acima de 650°C. Com auxílio de um gráfico de Xv contra A (fração amolecida), podemos observar a ocorrência de um desvio da idealidade a 650°C e 700°C. A explicação mais provável é a ocorrência de precipitação, especialmente para o aço menos deformado. Os valores do expoente de Avrami obtidos a partir das duas abordagens (medidas de microdureza e metalografia quantitativa) são apresentados e discutidos. / The recrystallization of a high strength low alloy steel (HSLA) containing niobium (160 wt-ppm) was investigated. The HSLA steel, named CSN 2336, is used in the manufacture of structural parts for automotive industry. The increasing use of this application type of steels in automotive industries has motivated the development of new alloys able to gather the critical requirements for deep drawing combined with high strengths. Samples of this steel in hot-rolled condition were cold-rolled with reductions of 50% and 70%, commonly used in most of applications, and isothermally annealed in salt bath at temperatures between 600 and 700ºC. The microstructure of the samples in both coldworked and annealed states was imaged using light optical (LOM) and scanning electronic microscopies (SEM). Deformation and recrystallization textures were determined by X-ray diffraction. The recrystallized volume fraction (Xv) and the mean grain size were determined by quantitative metallography in the annealed samples. Vickers microhardness testing was used to determine the work hardening and the softening kinetics behaviors. The results show that recrystallization occurs at temperatures above 650°C for the most deformed steel. By plotting Xv against A (softening fraction), we observe the occurrence of a deviation from ideality at 650°C and 700°C, likely caused by solid-state precipitation, especially for the less deformed steel. The values of n (Avrami exponent) obtained from both approaches (softening curves and quantitative metallography) are presented and discussed.

O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia que possibilita a obtenção de uma linha de concretos auto-adensáveis de alta resistência, econômicos e com reduzido impacto ambiental quando comparados com os concretos correntes. Para atingir estes resultados foram estabelecidos critérios de dosagem e de produção visando à sinergia entre os materiais constituintes do concreto. Foram pesquisados métodos de empacotamento dos agregados e adições minerais, estudada a interação entre o aditivo superplastificante e os materiais cimentícios e a incorporação de fibras de lã-de-rocha ou poliamida. Os concretos com matriz densa sob efeito de temperaturas elevadas tendem a sofrer lascamentos explosivos. Diante disso foi verificado o comportamento de corpos de prova e os resultados indicaram a importância da adição da fibra de poliamida nessa condição, onde o concreto resistiu a uma temperatura de 400ºC. Ensaios de resistência à abrasão indicaram que a fibra de lã-de-rocha melhora essa propriedade do concreto e, como esperado, essa adição não inibe o lascamento explosivo do concreto. Também foram determinadas as propriedades mecânicas dos concretos e concluiu-se que é possível o emprego de um concreto estrutural auto-adensável com consumo de cimento Portland da ordem de 325 kg/\'M POT.3\', fc7 = 53 MPa, fc28 = 71 MPa e Ec28 = 43 GPa. Devido à ação das adições minerais, estes concretos atingiram uma grande reserva de resistência à compressão após a idade de referência de 28 dias, obtendo-se 89 MPa aos 131 dias de idade. A densificação da pasta hidratada, a melhoria da zona de interface desta com os agregados, além da fissuração reduzida decorrente do baixo consumo de cimento e da adição de fibras indicam que este material tem desempenho superior ao prescrito pela NBR 6118 para as diversas classes de agressividade ambiental e de resistência. / The aim of this work is to show a methodology that allows to realize a set of high strength self-consolidating concrete, economic and with lower environmental impact when compared with current concretes. To get these results, criteria for production and mix design had been established aiming at to synergy between constituent materials of the concrete. Methods of particles packing (aggregates and mineral additions), the interaction between the superplasticizer and cementitious materials and the fiber incorporation were researched. The concretes with dense matrix under effect of high temperatures are susceptible to explosive spalling. In this situation, concretes were evaluated by testing cylindrical specimens and results evidenced the importance of the polyamide fiber when the concrete supported 400ºC. Tests of abrasion resistance indicated a good application for the wool-of-rock fiber, but this material not avoids explosive spalling. The mechanical properties of the concretes were determined and show that is possible to product a self consolidate concrete with low cement content (325 kg/\'M POT.3\'), fc7 = 53 MPa, fc28 = 71 MPa and Ec28 = 43 GPa. Due to action of the mineral additions, these concretes had a great reserve of compressive strength after the age of reference of 28 days and achieved 89 MPa at 131 days of age. The high density cement paste, the improvement of the matrix-aggregate interfacial zone and the reduced cracking due to the low cement content and the fibre addition indicate that these materials has superior performance to those prescribed for the NBR 6118 for diverse strength classes and aggressive environmental exposure.

O emprego de pilares mistos formados por tubos de aço preenchidos com concreto de alta resistência, sobretudo em edifícios altos, é uma tendência em diversos países europeus, americanos e asiáticos. A tais elementos são atribuídas vantagens como: alta resistência e ductilidade, economia de materiais e mão-de-obra, redução das dimensões da seção transversal e melhoria no comportamento dos materiais aço e concreto, devido ao efeito de confinamento. Buscando suprir algumas carências de conhecimento, procura-se obter dados experimentais sobre o comportamento de pilares mistos axialmente comprimidos, possibilitando desta forma avaliar parâmetros como influência da forma da seção transversal e da espessura do perfil tubular no seu comportamento. Foram analisadas seções quadradas, circulares e retangulares, preenchidas por concreto com resistência média de 50MPa. A ruína destes elementos caracterizou-se pelo esmagamento do concreto, ocorrendo posteriormente a flambagem local do perfil em diversos pontos. A capacidade resistente prevista por diversas normas resultou em valores muito próximos dos experimentais, embora várias destas normas não considerem o efeito de confinamento. Os ensaios mostraram que o efeito de confinamento contribui de forma decisiva na melhoria do comportamento dos materiais, sobretudo ductilizando o concreto de alta resistência, entretanto seus efeitos não são significativos no aumento da capacidade resistente da seção mista. Alguns critérios para avaliação da ductilidade à compressão foram adaptados e mostraram bons resultados, possibilitando o cálculo do índice de ductilidade. / The use of concrete filled steel tubes especially in tall buildings is a tendency in several european, american and asian countries. The use of these members has several advantages: high resistance and ductility, saving of materials and labour, reduction of cross section dimensions and improvement in behaviour of the materials steel and concrete due the confinement. The main purpose of this study is provide some experimental results of the behaviour of concrete filled steel tubes concentrically loaded. The main experimental parameters considered were the influence of the cross-section shape and thickness of steel tube. Square, circular and rectangular cross-section shapes infilling with concrete of the 50MPa of strength were analyzed. The failure was characterized for crushing of the concrete and later local buckling of the steel section in several points. The strength capacity predicted for several standards showed good agreement with the experimental failure values although this does not consider the confinement of the concrete. The results of tests showed that the confinement effect contributes for improvement behaviour of materials, especially increasing the ductility of the high strength concrete. However the results showed that the triaxial confinement does not increase the axial capacity of the concrete filled steel tubes. Some methods to estimate the ductility of axially compressed concrete columns were adapted and showed good results permitting the calculation of the ductility index of short columns.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a confecção de concretos estruturais com baixo consumo de cimento Portland e avalia algumas das suas propriedades no estado fresco e endurecido, tanto em termos mecânicos como de durabilidade. O uso de concretos de baixo consumo de cimento Portland tem por objetivo possibilitar maior sustentabilidade da indústria da construção baseada no concreto, como maior longevidade de jazidas, reduções na emissão de \'CO IND.2\' e no consumo de energia e menores custos de transporte. Possibilita também diversas melhorias técnicas, como menor retração, fissuração e calor de hidratação. Com base em conceitos de empacotamento e dispersão de partículas, uso de adições minerais e fílers e escolha adequada dos materiais, obtiveram-se concretos com baixo consumo de cimento e alta resistência, com consumo relativo de materiais aglomerantes inferior a 5 kg/\'M POT.3\' para produzir 1 MPa de resistência à compressão. Avaliaram-se diversos parâmetros relacionados à durabilidade destes concretos com base em ensaios de absorção de água por imersão, absorção de água por capilaridade, permeabilidade, abrasão, carbonatação e potencial de corrosão. Os resultados obtidos indicam que os concretos de baixo consumo de cimento obtidos podem ter durabilidade comparável ou até superior a concretos usualmente considerados como de bom desempenho. Observou-se que a durabilidade é dependente do tipo de cimento empregado e que deve ser avaliada especificamente com relação ao tipo de ação agressiva a que o concreto estará exposto. / This dissertation presents a study on the development of structural concrete with low Portland cement consumption and evaluates some of its fresh and hardened properties, in mechanical and durability terms. The use of low concrete Portland cement consumption is intended to enable greater sustainability of the construction industry based on concrete, as increased longevity of deposits, reductions in \'CO IND.2\' emissions and energy consumption and lower transportation costs. It also allows several technical improvements, such as reduced shrinkage, cracking and hydration heat. Based on particle packaging and dispersion, use of mineral additives and fillers and appropriate choice of material, concrete with low cement content and high strength was obtained, with relative consumption of binder materials below 5 kg/\'M POT.3\' to produce 1 MPa compressive strength. Various durability parameters were evaluated based on tests such water absorption by immersion, water absorption by capillarity, permeability, abrasion, corrosion potential and carbonation. The results indicate that the low cement consumption concretes may have achieved comparable or superior durability to concrete usually regarded as good performance. It was observed that the durability is dependent on the type of cement used and that durability should be assessed specifically with regard to the type of aggressive action that the concrete will be exposed.