Bearing pads undergo deformation while under service loads of any bridge. The pad translates the load to the support structure, and allows for movement of the superstructure. The deformation of bearing pads is an important element to consider when designing both the super and sub structures of the bridge. The Federal Highway Administration provides a guide for the design of steel brigdes, and Step 6 of this guide covers the design of bearing pads. The purpose of this study is to analyze the deformation of bearing pads using a finite element analysis software. This study will analyze two separate models, one ignoring the steel plates in a bearing pad and ignoring friction, while the other will take into account the steel plates as well as friction during the analysis. Once the linear analysis is run the models that are built can be compared with the FHWA design examples to compare and verify the results. This will facilitate the possible improvement of current design examples and allow for a more realistic result for designers to use. This study also looks at the internal testing results provided by a bearing pad manufacturing company. These internal results will provide a real world model for the linear analysis models to be compared to as well. Once all factors are taken into account, the validity of the current standards can be evaluated.

Esta pesquisa visa analisar a transferência de tensões de compressão entre elementos de concreto pré-moldado através de almofadas de argamassa modificada. A argamassa foi modificada com as adições de fibras de polipropileno, látex estireno-butadieno e vermiculita termo-expandida. A caracterização da argamassa foi realizada com ensaios de compressão, de tração por compressão diametral e de módulo de elasticidade, além de ensaios de rigidez de almofada, que medem a capacidade da peça de se deformar sob tensão de compressão uniforme. As análises de transferência de tensões foram realizadas intercalando uma almofada entre dois blocos de concreto e submetendo o corpo de prova formado a ensaios de compressão. Os parâmetros variados nesses ensaios foram: rugosidade superficial e resistência mecânica dos blocos ligados, excentricidade de carregamento, solidarização ou não da almofada ao bloco inferior de concreto e carregamento monotônico e cíclico. Em relação à massa do cimento, a argamassa das almofadas possuía 30% de agregados, dos quais 95% eram areia fina e 5% eram vermiculita, 10% de látex, 2% de taxa volumétrica de fibras de polipropileno e relação água / cimento de 0,25, além da água incorporada no látex. A argamassa apresentou resistência à compressão média de 27,65 MPa, resistência à tração de 3,62 MPa e módulo de elasticidade igual a 11,53 GPa. Os principais resultados dos ensaios de ligação foram: a) para compressão centrada, a presença da almofada aumentou a resistência em 20% para espessuras de saliências de 0,5 mm e 30% para saliências de 1,0 mm; b) ganho de efetividade da almofada à medida que se reduziu a resistência do concreto; c) em ligações excêntricas, a dispersão dos resultados não permitiu uma correta avaliação dos resultados; d) para carregamento cíclico, a almofada de apoio aumentou em 45% a resistência da ligação. / This research aims to analyze the compressive stresses transfer between precast concrete elements by modified mortar pads. The mortar was modified with additions of polypropylene fibers, styrene-butadiene latex and heat-expanded vermiculite. Mortar characterization was performed in compression, tension and elastic modulus tests, further pad rigidity tests, that measure the pad capacity to deform under uniform compressive stress. Stress transfer analyzes were performed interleaving a bearing pad between two concrete blocks and subjecting the specimen formed in the compression tests. Varied parameters in these tests were: surface roughness and mechanical strength of the connected blocks, loading eccentricity, solidarization or not of the bearing pad to the bottom concrete block and monotonic and cyclic loading. In relation to the cement weight, the mortar of the pads showed 30% of aggregates, which 95% were fine sand and 5% were vermiculite, 10% of latex, 2% of volumetric rate of polypropylene fibers and water / cement ratio of 0,25, in addition of water incorporated into the latex. The mortar showed compression strength of 27,65 MPa, tension strength of 3,62 MPa and elastic modulus equal to 11,53 GPa. The main results of connection test were: a) for centered compression, presence of pad increased the strength in 20% for thicknesses of imperfections of 0,5 mm and 30% for imperfections of 1,0 mm; b) gain of effectiveness of the bearing pad when the concrete strength was reduced; c) in eccentrical connections, the dispersion of results did not allowed a correct evaluation of results; d) for cyclic loading, the bearing pad increased in 45% the connections strength.

Esta pesquisa visa analisar a transferência de tensões de compressão entre elementos de concreto pré-moldado através de almofadas de argamassa modificada. A argamassa foi modificada com as adições de fibras de polipropileno, látex estireno-butadieno e vermiculita termo-expandida. A caracterização da argamassa foi realizada com ensaios de compressão, de tração por compressão diametral e de módulo de elasticidade, além de ensaios de rigidez de almofada, que medem a capacidade da peça de se deformar sob tensão de compressão uniforme. As análises de transferência de tensões foram realizadas intercalando uma almofada entre dois blocos de concreto e submetendo o corpo de prova formado a ensaios de compressão. Os parâmetros variados nesses ensaios foram: rugosidade superficial e resistência mecânica dos blocos ligados, excentricidade de carregamento, solidarização ou não da almofada ao bloco inferior de concreto e carregamento monotônico e cíclico. Em relação à massa do cimento, a argamassa das almofadas possuía 30% de agregados, dos quais 95% eram areia fina e 5% eram vermiculita, 10% de látex, 2% de taxa volumétrica de fibras de polipropileno e relação água / cimento de 0,25, além da água incorporada no látex. A argamassa apresentou resistência à compressão média de 27,65 MPa, resistência à tração de 3,62 MPa e módulo de elasticidade igual a 11,53 GPa. Os principais resultados dos ensaios de ligação foram: a) para compressão centrada, a presença da almofada aumentou a resistência em 20% para espessuras de saliências de 0,5 mm e 30% para saliências de 1,0 mm; b) ganho de efetividade da almofada à medida que se reduziu a resistência do concreto; c) em ligações excêntricas, a dispersão dos resultados não permitiu uma correta avaliação dos resultados; d) para carregamento cíclico, a almofada de apoio aumentou em 45% a resistência da ligação. / This research aims to analyze the compressive stresses transfer between precast concrete elements by modified mortar pads. The mortar was modified with additions of polypropylene fibers, styrene-butadiene latex and heat-expanded vermiculite. Mortar characterization was performed in compression, tension and elastic modulus tests, further pad rigidity tests, that measure the pad capacity to deform under uniform compressive stress. Stress transfer analyzes were performed interleaving a bearing pad between two concrete blocks and subjecting the specimen formed in the compression tests. Varied parameters in these tests were: surface roughness and mechanical strength of the connected blocks, loading eccentricity, solidarization or not of the bearing pad to the bottom concrete block and monotonic and cyclic loading. In relation to the cement weight, the mortar of the pads showed 30% of aggregates, which 95% were fine sand and 5% were vermiculite, 10% of latex, 2% of volumetric rate of polypropylene fibers and water / cement ratio of 0,25, in addition of water incorporated into the latex. The mortar showed compression strength of 27,65 MPa, tension strength of 3,62 MPa and elastic modulus equal to 11,53 GPa. The main results of connection test were: a) for centered compression, presence of pad increased the strength in 20% for thicknesses of imperfections of 0,5 mm and 30% for imperfections of 1,0 mm; b) gain of effectiveness of the bearing pad when the concrete strength was reduced; c) in eccentrical connections, the dispersion of results did not allowed a correct evaluation of results; d) for cyclic loading, the bearing pad increased in 45% the connections strength.

Esta pesquisa apresenta um estudo de uma argamassa modificada para uso como elemento de ligação entre elementos de concreto pré-moldado. A argamassa utilizada nesta pesquisa é obtida pela introdução de látex estireno-butadieno (SB) e fibras de polipropileno a uma argamassa de cimento e areia. Estas adições modificam suas propriedades mecânicas, proporcionando o aumento da deformabilidade por diminuição do módulo de elasticidade do compósito, conferindo-lhe características favoráveis ao uso como elemento de apoio para elementos pré-moldados de concreto. Foram realizados ensaios de caracterização do compósito por meio da obtenção das resistências à compressão e à tração e, do módulo de elasticidade para corpos-de-prova cilíndricos com 50 mm de diâmetro com 100 mm de altura. Ensaios de capacidade de deformação, capacidade de rotação e capacidade de acomodação de imperfeições e distribuição das tensões foram realizados em almofadas de 150 mm x 150 mm com espessura de 10 mm. Os resultados mostraram que o material possui boa capacidade de se deformar em níveis de tensão da ordem de 10 a 20 MPa mantendo sua resiliência. Valores de rotações entre 0,01 e 0,02 rad foram obtidos nos ensaios, sendo estas maiores que os valores necessários para a maioria dos casos convencionais de projeto. Na acomodação e distribuição das tensões, a presença das almofadas promoveu uma melhora de 25% no desempenho de ligações submetidas à compressão uniforme, com rugosidades de 1,0 mm. / This research presents a study of a mortar modified to use as bearing pad between precast concrete elements. The mortar used in this research is achieved by the introduction of styrene-butadiene latex (SB) and polypropylene fibers into a cement mortar and sand, modifying their mechanical properties, as increase of the potential deformation by decrease of the composite modulus of elasticity, providing favorable characteristics to the use as bearing pad for precast concrete elements. Cylindrical samples of 50 mm of diameter with height of 100 mm were molded and tested to determination the compressive and the tensile strength and also the modulus of elasticity of the composite. Compression tests with cushions of 150 mm x 150 mm of base with thickness of 10 mm were done to determinate the deformation capacity, rotation capacity and capacity of accommodation of imperfections and distribution of the stresses between precast elements. The results showed that the material has a capacity to deform in levels of tension from 10 to 20 MPa maintaining his resilience. Values of rotations among 0,01 and 0,02 rad were obtained, being these larger ones than the necessary values for most of the conventional cases of project. In the accommodation and distribution of the stresses, the presence of the bearing pad promoted an improvement of 25% in the strength of connections subject to uniform compressive stresses, with surface irregularities of 1,0 mm.

Esta pesquisa apresenta um estudo de uma argamassa modificada para uso como elemento de ligação entre elementos de concreto pré-moldado. A argamassa utilizada nesta pesquisa é obtida pela introdução de látex estireno-butadieno (SB) e fibras de polipropileno a uma argamassa de cimento e areia. Estas adições modificam suas propriedades mecânicas, proporcionando o aumento da deformabilidade por diminuição do módulo de elasticidade do compósito, conferindo-lhe características favoráveis ao uso como elemento de apoio para elementos pré-moldados de concreto. Foram realizados ensaios de caracterização do compósito por meio da obtenção das resistências à compressão e à tração e, do módulo de elasticidade para corpos-de-prova cilíndricos com 50 mm de diâmetro com 100 mm de altura. Ensaios de capacidade de deformação, capacidade de rotação e capacidade de acomodação de imperfeições e distribuição das tensões foram realizados em almofadas de 150 mm x 150 mm com espessura de 10 mm. Os resultados mostraram que o material possui boa capacidade de se deformar em níveis de tensão da ordem de 10 a 20 MPa mantendo sua resiliência. Valores de rotações entre 0,01 e 0,02 rad foram obtidos nos ensaios, sendo estas maiores que os valores necessários para a maioria dos casos convencionais de projeto. Na acomodação e distribuição das tensões, a presença das almofadas promoveu uma melhora de 25% no desempenho de ligações submetidas à compressão uniforme, com rugosidades de 1,0 mm. / This research presents a study of a mortar modified to use as bearing pad between precast concrete elements. The mortar used in this research is achieved by the introduction of styrene-butadiene latex (SB) and polypropylene fibers into a cement mortar and sand, modifying their mechanical properties, as increase of the potential deformation by decrease of the composite modulus of elasticity, providing favorable characteristics to the use as bearing pad for precast concrete elements. Cylindrical samples of 50 mm of diameter with height of 100 mm were molded and tested to determination the compressive and the tensile strength and also the modulus of elasticity of the composite. Compression tests with cushions of 150 mm x 150 mm of base with thickness of 10 mm were done to determinate the deformation capacity, rotation capacity and capacity of accommodation of imperfections and distribution of the stresses between precast elements. The results showed that the material has a capacity to deform in levels of tension from 10 to 20 MPa maintaining his resilience. Values of rotations among 0,01 and 0,02 rad were obtained, being these larger ones than the necessary values for most of the conventional cases of project. In the accommodation and distribution of the stresses, the presence of the bearing pad promoted an improvement of 25% in the strength of connections subject to uniform compressive stresses, with surface irregularities of 1,0 mm.