Ancoragens são muito utilizadas na estabilização do maciço rochoso pela rapidez e baixo custo, embora sua análise não seja completamente entendida devido à interação de diferentes materiais como rocha, graute e aço. Este documento apresenta os resultados de um estudo realizado em juntas lisas reforçadas com ancoragens. Foram ensaiadas ancoragens com barras de diferentes diâmetros e diferentes orientações em relação ao plano da descontinuidade. Os ensaios realizados para avaliar o comportamento deste tipo de reforço foram o ensaio de arrancamento em tubo duplo e o ensaio de cisalhamento em juntas lisas reforçadas. Os ensaios de arrancamento em tubo duplo demonstraram que a resistência ao arrancamento é dependente da resistência à tração da barra. As deformações internas no sistema foram idealizadas através da obtenção de um comprimento livre hipotético de uma barra livre submetida a tração. Nos ensaios de cisalhamento, avaliou-se a melhora da resistência ao cisalhamento de descontinuidades lisas reforçadas com barras ancoradas. Observaram-se dois picos de carga mobilizada antes da ruptura do sistema no caso de barras perpendiculares ao plano da descontinuidade. Este fato introduz significativa ductilidade ao sistema e é importante do ponto de vista de confiabilidade do sistema. A ruptura das ancoragens se produz devido a uma combinação de efeitos de tração, flexão, e cortantes. Os sistemas reforçados com áreas maiores de aço apresentaram maior ductilidade, e, portanto oferecem maior segurança. Os resultados sugerem que uma vez superado o comprimento mínimo ancorado a ruptura das ancoragens acontecerá por ruptura das barras de aço e não por aderência na interface barra-graute, concluindo-se que a resistência das ancoragens é dependente da resistência de ruptura e da área de aço utilizada. Finalmente, esta pesquisa contribui ao entendimento dos mecanismos de ruína que acontecem num maciço reforçado com ancoragens. / Rock anchors are widely used to stabilize rock masses due to their rapid installation and low cost. Their behavior is not fully understood because of the interaction of different elements such as rock, grout and steel. This document presents the results of both pull-out and shear tests on steel bar reinforced discontinuities. Tests were carried out with different diameters and orientations of bars with respect to the discontinuity plane. Double-pipe pullout tests and smooth-joint anchor-reinforced shear tests were performed. The results of double-pipe pull-out tests were analyzed in terms of both strength and deformations. Internal strains were idealized through a model based on hypothetical length of a free bar. In the smooth-joint anchor-reinforced shear tests, both increase in shear strength and ductility were evaluated. Two load peaks were observed in test with bars perpendicular to the joint plane. Ductility is significantly increased with respect to joints reinforced with inclined bars. This is important for reliability evaluation. The failure of anchors is produced by a combination of tensile, bending, and shear internal forces. The systems reinforced with a greater amount of steel presented more ductile behavior than those less reinforced. The results suggest that since the minimum anchor length is exceeded, the system failure is governed by the rebar failure and not by the adhesion in the rebar-grout interface. From this, it is concluded that the anchor strength is dependent on the strength and cross section area of the rebar. Finally, this research contributes to better understanding of the failure mechanisms of anchor-reinforced rock masses.

O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade primária e a longevidade de implantes de zircônia (Y-TZP) e titânio (Grau IV) após ciclagem termomecânica (CTM). Foram obtidos 40 implantes de cada material que foram instalados em osso artificial e separados em grupos (n=10) segundo o material, a realização de ciclagem termomecânica e o ensaio realizado: Titânio - G1 (ensaio de torque de remoção); G2 (ensaio de arrancamento); G3 (CTM + ensaio de torque de remoção); G4 (CFTM + ensaio de arrancamento); e Zircônia - G5 (ensaio de torque de remoção); G6 (ensaio de arrancamento); G7 (CTM + ensaio de torque de remoção); G8 (CTM + ensaio de arrancamento). O equipamento de ciclagem mecânica foi configurado com carga de 133 N, frequência de 120 ciclos por minuto (2 Hz), totalizando 2.000.000 ciclos em cada espécime. A ciclagem térmica foi realizada com temperatura entre 5ºC, 37ºC e 55ºC. Após os ensaios mecânicos, os resultados foram submetidos à análise estatística (2-way ANOVA, teste de Bonferroni, p<0,05) e verificou-se que houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) entre os implantes de titânio e zircônia, independente do tratamento utilizado, tanto para o torque de remoção quanto para a foça máxima de arrancamento. Os implantes de titânio mostraram maiores valores de torque de remoção e força de arrancamento comparado aos implantes de zircônia (p<0,05). Verificou-se também que a ciclagem termomecânica foi significante apenas para o ensaio de arrancamento quando utilizados implantes de titânio. Conclui-se que a estabilidade primária de implantes de titânio foi maior do que implantes de zircônia e que a ciclagem termomecânica foi um fator significativo apenas para a longevidade dos implantes de titânio. / The aim of this study was to assess comparatively the primary stability and longevity of zirconia (Y-TZP) and titanium (Grade IV) implants after thermomechanical cyclic (CTF). Forty implants to each material were obtained, installed in artificial bone and separated into groups (n=10) according to the material, the conducting of thermomechanical cyclic and the test submitted: Titanium - G1 (removal torque); G2 (pullout test); G3 (CTF + removal torque); G4 (TCF + pullout test); Zirconia - G5 (removal torque); G6 (pullout test); G7 (CTF + removal torque); G8 (CTF + pullout test). The mechanical cyclic testing machine was programmed to apply a load of 133 N, frequency of 120 cycles per minute (2 Hz) and a total of 2,000,000 cycles in each specimen. The thermocycling was set with a temperature between 5°C, 37ºC and 55ºC. After the mechanical tests, the data were subjected to statistical analysis (2-way ANOVA, Bonferroni test, p <0,05) and the results showed statistically significant difference (p <0.05) between zirconia and titanium implants, regardless of treatment used, for both removal torque and pullout tests. Titanium implants showed higher removal torque and pullout strength, which was statistically significant (p <0,05) compared with zirconia implants. It was also found that the thermomechanical cyclic was only significant for pullout test when used titanium implants. It was concluded that primary stability of titanium implants is higher than zirconia implants and the thermomechanical cyclic was a significant factor only for the longevity of titanium implants.

O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade primária e a longevidade de implantes de zircônia (Y-TZP) e titânio (Grau IV) após ciclagem termomecânica (CTM). Foram obtidos 40 implantes de cada material que foram instalados em osso artificial e separados em grupos (n=10) segundo o material, a realização de ciclagem termomecânica e o ensaio realizado: Titânio - G1 (ensaio de torque de remoção); G2 (ensaio de arrancamento); G3 (CTM + ensaio de torque de remoção); G4 (CFTM + ensaio de arrancamento); e Zircônia - G5 (ensaio de torque de remoção); G6 (ensaio de arrancamento); G7 (CTM + ensaio de torque de remoção); G8 (CTM + ensaio de arrancamento). O equipamento de ciclagem mecânica foi configurado com carga de 133 N, frequência de 120 ciclos por minuto (2 Hz), totalizando 2.000.000 ciclos em cada espécime. A ciclagem térmica foi realizada com temperatura entre 5ºC, 37ºC e 55ºC. Após os ensaios mecânicos, os resultados foram submetidos à análise estatística (2-way ANOVA, teste de Bonferroni, p<0,05) e verificou-se que houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) entre os implantes de titânio e zircônia, independente do tratamento utilizado, tanto para o torque de remoção quanto para a foça máxima de arrancamento. Os implantes de titânio mostraram maiores valores de torque de remoção e força de arrancamento comparado aos implantes de zircônia (p<0,05). Verificou-se também que a ciclagem termomecânica foi significante apenas para o ensaio de arrancamento quando utilizados implantes de titânio. Conclui-se que a estabilidade primária de implantes de titânio foi maior do que implantes de zircônia e que a ciclagem termomecânica foi um fator significativo apenas para a longevidade dos implantes de titânio. / The aim of this study was to assess comparatively the primary stability and longevity of zirconia (Y-TZP) and titanium (Grade IV) implants after thermomechanical cyclic (CTF). Forty implants to each material were obtained, installed in artificial bone and separated into groups (n=10) according to the material, the conducting of thermomechanical cyclic and the test submitted: Titanium - G1 (removal torque); G2 (pullout test); G3 (CTF + removal torque); G4 (TCF + pullout test); Zirconia - G5 (removal torque); G6 (pullout test); G7 (CTF + removal torque); G8 (CTF + pullout test). The mechanical cyclic testing machine was programmed to apply a load of 133 N, frequency of 120 cycles per minute (2 Hz) and a total of 2,000,000 cycles in each specimen. The thermocycling was set with a temperature between 5°C, 37ºC and 55ºC. After the mechanical tests, the data were subjected to statistical analysis (2-way ANOVA, Bonferroni test, p <0,05) and the results showed statistically significant difference (p <0.05) between zirconia and titanium implants, regardless of treatment used, for both removal torque and pullout tests. Titanium implants showed higher removal torque and pullout strength, which was statistically significant (p <0,05) compared with zirconia implants. It was also found that the thermomechanical cyclic was only significant for pullout test when used titanium implants. It was concluded that primary stability of titanium implants is higher than zirconia implants and the thermomechanical cyclic was a significant factor only for the longevity of titanium implants.

[pt] Um dos métodos adotados para a caracterização das ligações mistas semirrígidas é o método das componentes descrito no Eurocode 3 e no Eurocode 4. O modelo de componentes desenvolvido nesse método considera para a contribuição mista à incorporação da componente da barra de armadura, aspectos relativos ao concreto e a resistência do conector. Porém, o modelo é baseado em suposições ainda não totalmente estudadas quanto à resposta estrutural da parcela mista da ligação, principalmente em regiões de momento negativo. Todo esse aspecto tem limitado o uso do método para o projeto de estruturas mistas. Esse fato motivou a concepção e o desenvolvimento de um programa experimental para investigar as ligações em estruturas mistas, por meio de testes de pull out, considerados os modos de falha devido a ruptura da barra, da ancoragem da barra e da solda dos conectores. Adicionalmente, foi realizada uma investigação da influência da solda dos conectores devido a falha desse elemento no decorrer de alguns ensaios. Os resultados dos ensaios desenvolvidos permitiram que conclusões gerais pudessem ser determinadas e possibilitaram um maior conhecimento sobre a solda e seus impactos ao sistema. A correta utilização de soluções de ligações mistas pode aumentar a competitividade do sistema estrutural, propiciando construções mais econômicas e eficientes. / [en] One of the methods adopted for the characterization of the composite semirigid joints is the method of the components described in Eurocode 3 and Eurocode 4. The model developed in the method considered for the composite contribution the incorporation of reinforcement bar components, aspects related to the concrete and the connector strength. However, the model is based on not fully validated assumptions as to structural response of the composite portion of the joint, mainly negative moment areas. All this aspect has limited the use of the method for the design of composite structures. This fact encouraged to the conception and development of an experimental program to investigate joints in composite structures, by means of pull out tests, considering the failure modes due to rupture of the reinforcement bar, of the anchorage of the bar, and of the weld connectors. Additionally was made a research of the weld connectors influence due to failure of this element in the course of a few pull out tests. The results of the tests developed have allowed general conclusions could be determined and made possible a better understanding of the weld and its impacts to the system. The correct use of composite joints solutions can increase the competitiveness of the structural system, providing more economical and efficient buildings

Ancoragens são muito utilizadas na estabilização do maciço rochoso pela rapidez e baixo custo, embora sua análise não seja completamente entendida devido à interação de diferentes materiais como rocha, graute e aço. Este documento apresenta os resultados de um estudo realizado em juntas lisas reforçadas com ancoragens. Foram ensaiadas ancoragens com barras de diferentes diâmetros e diferentes orientações em relação ao plano da descontinuidade. Os ensaios realizados para avaliar o comportamento deste tipo de reforço foram o ensaio de arrancamento em tubo duplo e o ensaio de cisalhamento em juntas lisas reforçadas. Os ensaios de arrancamento em tubo duplo demonstraram que a resistência ao arrancamento é dependente da resistência à tração da barra. As deformações internas no sistema foram idealizadas através da obtenção de um comprimento livre hipotético de uma barra livre submetida a tração. Nos ensaios de cisalhamento, avaliou-se a melhora da resistência ao cisalhamento de descontinuidades lisas reforçadas com barras ancoradas. Observaram-se dois picos de carga mobilizada antes da ruptura do sistema no caso de barras perpendiculares ao plano da descontinuidade. Este fato introduz significativa ductilidade ao sistema e é importante do ponto de vista de confiabilidade do sistema. A ruptura das ancoragens se produz devido a uma combinação de efeitos de tração, flexão, e cortantes. Os sistemas reforçados com áreas maiores de aço apresentaram maior ductilidade, e, portanto oferecem maior segurança. Os resultados sugerem que uma vez superado o comprimento mínimo ancorado a ruptura das ancoragens acontecerá por ruptura das barras de aço e não por aderência na interface barra-graute, concluindo-se que a resistência das ancoragens é dependente da resistência de ruptura e da área de aço utilizada. Finalmente, esta pesquisa contribui ao entendimento dos mecanismos de ruína que acontecem num maciço reforçado com ancoragens. / Rock anchors are widely used to stabilize rock masses due to their rapid installation and low cost. Their behavior is not fully understood because of the interaction of different elements such as rock, grout and steel. This document presents the results of both pull-out and shear tests on steel bar reinforced discontinuities. Tests were carried out with different diameters and orientations of bars with respect to the discontinuity plane. Double-pipe pullout tests and smooth-joint anchor-reinforced shear tests were performed. The results of double-pipe pull-out tests were analyzed in terms of both strength and deformations. Internal strains were idealized through a model based on hypothetical length of a free bar. In the smooth-joint anchor-reinforced shear tests, both increase in shear strength and ductility were evaluated. Two load peaks were observed in test with bars perpendicular to the joint plane. Ductility is significantly increased with respect to joints reinforced with inclined bars. This is important for reliability evaluation. The failure of anchors is produced by a combination of tensile, bending, and shear internal forces. The systems reinforced with a greater amount of steel presented more ductile behavior than those less reinforced. The results suggest that since the minimum anchor length is exceeded, the system failure is governed by the rebar failure and not by the adhesion in the rebar-grout interface. From this, it is concluded that the anchor strength is dependent on the strength and cross section area of the rebar. Finally, this research contributes to better understanding of the failure mechanisms of anchor-reinforced rock masses.