Neste trabalho é abordado o cisalhamento pela interface entre concreto pré-moldado e concreto moldado no local em vigas e lajes compostas. São apresentados os modelos analíticos e empíricos empregados na avaliação da resistência ao cisalhamento pela interface entre duas superfícies de concreto atravessadas por armadura. Esses modelos são utilizados para avaliar a resistência ao cisalhamento pela interface de vigas compostas, disponíveis na literatura, sendo indicados os que melhor representaram os resultados experimentais. São apresentadas também as indicações das principais normas sobre o assunto e algumas indicações de detalhes construtivos para peças compostas. Na seqüência são apresentados os resultados de ensaios de cisalhamento direto e ensaios em vigas compostas realizados com o objetivo de avaliar de forma qualitativa a resistência da interface. Algumas das principais conclusões foram: a) existem divergências significativas entre os valores recomendados pelas normas; b) observou-se boa aproximação entre os modelos analíticos e alguns modelos empíricos, obtidos de ensaios de cisalhamento direto, com os resultados de ensaios de vigas compostas obtidos da literatura; c) é recomendável a inclusão de um limite máximo na expressão fornecida pela norma brasileira (NBR-9062) para avaliação da resistência da interface de peças compostas. / This work deals with the shear at interface between precast and cast-in-place concrete in composite beams and slabs. Analytical and empirical models to predict the shear strength of interface with steel cross the transversal section are showed. These models are used to predict the shear strength at interface in composite beams and are pointed the models that presented better approximation with experimental results. The main codes and some constructive details of the composite elements are showed. Push-out tests and tests in simply supported composite beams were carried on during this research and results are included in this work. Some of the main conclusions are: a) there are significant discrepancy among codes indication; b) the experimental results of composite beam showed a good agreement with the analytical models and some empirical models originate to push-out tests; c) it is recommended to define an upper limit in the expression indicated by Brazilian Code (NBR-9062) for estimation of the shear strength at interface in composite elements.

Neste trabalho é abordado o cisalhamento pela interface entre concreto pré-moldado e concreto moldado no local em vigas e lajes compostas. São apresentados os modelos analíticos e empíricos empregados na avaliação da resistência ao cisalhamento pela interface entre duas superfícies de concreto atravessadas por armadura. Esses modelos são utilizados para avaliar a resistência ao cisalhamento pela interface de vigas compostas, disponíveis na literatura, sendo indicados os que melhor representaram os resultados experimentais. São apresentadas também as indicações das principais normas sobre o assunto e algumas indicações de detalhes construtivos para peças compostas. Na seqüência são apresentados os resultados de ensaios de cisalhamento direto e ensaios em vigas compostas realizados com o objetivo de avaliar de forma qualitativa a resistência da interface. Algumas das principais conclusões foram: a) existem divergências significativas entre os valores recomendados pelas normas; b) observou-se boa aproximação entre os modelos analíticos e alguns modelos empíricos, obtidos de ensaios de cisalhamento direto, com os resultados de ensaios de vigas compostas obtidos da literatura; c) é recomendável a inclusão de um limite máximo na expressão fornecida pela norma brasileira (NBR-9062) para avaliação da resistência da interface de peças compostas. / This work deals with the shear at interface between precast and cast-in-place concrete in composite beams and slabs. Analytical and empirical models to predict the shear strength of interface with steel cross the transversal section are showed. These models are used to predict the shear strength at interface in composite beams and are pointed the models that presented better approximation with experimental results. The main codes and some constructive details of the composite elements are showed. Push-out tests and tests in simply supported composite beams were carried on during this research and results are included in this work. Some of the main conclusions are: a) there are significant discrepancy among codes indication; b) the experimental results of composite beam showed a good agreement with the analytical models and some empirical models originate to push-out tests; c) it is recommended to define an upper limit in the expression indicated by Brazilian Code (NBR-9062) for estimation of the shear strength at interface in composite elements.

Sandwichelemente mit Deckschichten aus Textilbeton und tragenden Dämmkernen verfügen über ein breites Leistungsprofil, von selbsttragenden Fassadenbauteilen bis zu tragenden Wand-, Dach- und Deckenbauteilen. Trotz der geringen Bauteilstärke von nur 18 – 20 cm besitzen Sandwichelemente aus Textilbeton neben der hohen Tragfähigkeit ein günstiges bauphysikalisches Verhalten hinsichtlich des Wärme- und Schallschutzes. Anhand eines kleinen Experimentalbaus wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 532 an der RWTH Aachen die Anwendbarkeit von tragenden Sandwichbauteilen verifiziert. Dabei wurden wesentliche Fragestellungen wie Konstruktion und Gestalt, Tragverhalten, Bauteilfügung, Herstellungstechnik und Montage untersucht.

Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας παραμενόντων τύπων (καλούπια) από ινοπλέγματα σε ανόργανη μήτρα, ως εφελκυόμενος οπλισμός στην κατασκευή σύμμικτων πλακών. Τα ινοπλέγματα δύο διευθύνσεων ως νέα σύνθετα υλικά αποτελούν πρόκληση στον τομέα των κατασκευών και η βαθύτερη γνώση τους, εφαλτήριο στην προσπάθεια κατάκτησης νέων τεχνικών και τεχνολογιών. Για το λόγο αυτό, κατασκευάστηκαν έξι παραμένοντες τύποι από ινοπλέγματα σε ανόργανες μήτρες (IAM) πιο γνωστά στη διεθνή ορολογία με τον όρο Textile Reinforced Concrete, που στη συνέχεια σκυροδετήθηκαν σε σύμμικτα στοιχεία. Παράλληλα, δημιουργήθηκε πρόγραμμα ανάλυσης διατομής των σύμμικτων αυτών στοιχείων, με σκοπό την επαλήθευση πειραματικών και αναλυτικών τιμών. Στο πρώτο κεφάλαιο της πτυχιακής εργασίας γίνεται μια εισαγωγή στον τομέα των σύνθετων υλικών, όπου παρουσιάζονται τα ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας, πιο γνωστά στη διεθνή ορολογία με τον όρο TRC. Αναλύονται επίσης τα χαρακτηριστικά των επιμέρους υλικών των TRC, δηλαδή τα πλέγματα ινών και το κονίαμα που τα περιβάλλει, γνωστό με τον όρο ανόργανη μήτρα. Τέλος, προβάλλονται μια πληθώρα εφαρμογών των ΙΑΜ (Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας) με χρήση φωτογραφικού υλικού. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται όλη η πορεία κατασκευής των σύμμικτων στοιχείων μέσα από σχέδια και φωτογραφικό υλικό. Στην παρούσα εργασία κατασκευάστηκαν τελικά 6 σύμμικτες πλακολωρίδες διαστάσεων 330mm x 150mm , 1 σύμμικτη πλακολωρίδα διαστάσεων 330mm x100mm και 1 σύμμικτη πλάκα διατομής 1000mm x160mm. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση της πειραματικής διάταξης στο εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών, για κάμψη τεσσάρων σημείων, μίας διεύθυνσης, όπου τα δοκίμια τοποθετήθηκαν στην υδραυλική πρέσα, ενώ χρήση αισθητήρων θα υπολόγιζε σχετική ολίσθηση μεταξύ τσιμεντότυπων και σκυροδέματος πλήρωσης. Τέλος εφαρμόστηκαν και αισθητήρες μεταβλητής αντίστασης για τον υπολογισμό του βέλους κάμψης των σύμμικτων στοιχείων. Ακολουθεί το τέταρτο κεφάλαιο όπου παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της ανάλυσης διατομής των σύμμικτων στοιχείων, με την εξαγωγή εξισώσεων ισορροπίας και τελικά την κατασκευή του προγράμματος CSS (=Cross Section Solver). Κατόπιν, παρουσιάζεται το CSS στον αναγνώστη, ενώ με τη χρήση γραφικού περιβάλλοντος (GUI) καθίσταται εύχρηστο στον χρήστη. Στο επόμενο και πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η ανάλυση των σύμμικτων στοιχείων με χρήση του προγράμματος CSS, παρουσιάζονται οι καμπύλες φορτίου-μετατόπισης (βύθισης) και τέλος αναλύονται τα προκύπτοντα αποτελέσματα. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνονται παραμετρικές αναλύσεις ξανά με χρήση του προγράμματος CSS, με σκοπό τη βαθύτερη κατανόηση για το πώς πιθανώς επηρεάζουν διάφοροι παράμετροι την συμπεριφορά των δοκιμίων. Γενικά, η νέα τεχνική χρήσης ινοπλεγμάτων σε ανόργανες μήτρες ως παραμένοντες τύποι σε σύμμικτες πλάκες είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική, μας προσφέρει ικανοποιητικό φορτίο αστοχίας, ενώ παράλληλα εξασφαλίζει υψηλότερες ταχύτητες δόμησης άρα και οικονομικά οφέλη, ενώ δεν απαιτούνται χρόνος και εργατικό δυναμικό για τη συναρμογή των παραδοσιακών ξυλότυπων ή μεταλλότυπων. / --

Sandwichelemente mit Deckschichten aus Textilbeton und tragenden Dämmkernen verfügen über ein breites Leistungsprofil, von selbsttragenden Fassadenbauteilen bis zu tragenden Wand-, Dach- und Deckenbauteilen. Trotz der geringen Bauteilstärke von nur 18 – 20 cm besitzen Sandwichelemente aus Textilbeton neben der hohen Tragfähigkeit ein günstiges bauphysikalisches Verhalten hinsichtlich des Wärme- und Schallschutzes. Anhand eines kleinen Experimentalbaus wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 532 an der RWTH Aachen die Anwendbarkeit von tragenden Sandwichbauteilen verifiziert. Dabei wurden wesentliche Fragestellungen wie Konstruktion und Gestalt, Tragverhalten, Bauteilfügung, Herstellungstechnik und Montage untersucht.

Neste trabalho estudou-se o reforço de vigas T de concreto armado tanto por meio de adição de armadura longitudinal ao bordo tracionado envolvida por um material compósito (argamassa com fibras curtas de aço), quanto pela aplicação de uma capa de pequena espessura de microconcreto de alta resistência ao bordo comprimido. Para estudar as possibilidades da aplicação prática destas duas técnicas de reforço avaliou-se o comportamento das vigas reabilitadas verificando a influência: da atuação de um pré-carregamento durante a execução do reforço, das deformações diferidas diferenciais (fluência e retração) existentes entre os materiais novos e antigos e, dos mecanismos de resistência mobilizados na transmissão de esforços na junta - formada pela ligação do substrato ao concreto do reforço - ou entre as barras de aço tracionadas preexistentes e adicionadas em função da ausência de estribos envolvendo-as. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo tracionado foram realizados ensaios complementares para identificar, dentre as várias fibras disponíveis comercialmente, qual a que proporcionaria ao material compósito, um confinamento suficiente que evitasse a ruptura prematura da viga pela tendência de deslizamento relativo entre as barras de aço tracionadas devida à ausência de estribos neste local. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo comprimido realizou-se ensaios complementares para determinar as propriedades viscoelásticas dos materiais usados no substrato e no reforço, tornando possível estimar as descontinuidades geradas nos estados de tensão e deformação ao longo do tempo já que tais materiais são moldados e submetidos a carregamentos em idades distintas. Os resultados dos ensaios das vigas reforçadas de seção T foram analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir da adaptação de métodos analíticos convencionais recomendados por norma para estruturas novas, e a partir de simulações numéricas usando um programa computacional baseado no método dos elementos finitos. Do estudo realizado foi possível: comprovar a eficiência das técnicas de reforço propostas estando as peças submetidas ou não a um pré-carregamento durante a execução da intervenção, compatibilizar alguns dos conhecimentos teóricos existentes a fim de poder usá-los na análise teórica das vigas reabilitadas, além de reunir uma série de informações úteis que podem ser exploradas na definição de estratégias e procedimentos de projeto de estruturas reabilitadas semelhantes / This paper reports on the results of a study about the behavior of reinforced concrete T-beams rehabilitated using two different techniques. The first technique consists of the addition of longitudinal reinforcement embedded in a steel fiber reinforced highperformance mortar at the bottom face of the member. The second technique consists of rehabilitation by adding a thin overlay of high-strength concrete to the compression zone. The parameters analyzed to verify the possibilities of practical applications of these techniques were: the effect of a pre-loading acting on the beams during their rehabilitation, the differential time-dependent deformations (creep and shrinkage) between the new concrete and existing base, the mechanisms of resistance mobilized along the interface formed by old and new concrete or between pre-existent steel bars and added steel bars that are not involved by stirrups. Previous tests were carried out to make it possible to redesign the intervention adequately. Theses tests yield useful information about which type and volume of steel fibers need to be added to composite mortar to avoid the premature rupture of the strengthened beam caused by relative slipping between the layers of steel tensioned bars. These tests also give information about the viscoelastic properties of the materials used to manufacture the T-beams. The test results were analyzed and compared with the results of analytic models and numeric models based on the method of the finite elements. Based on this study, it can be stated that the proposed techniques are really efficient even if the beams are submitted to a pre-loading during the process of rehabilitation. Also, existing theoretical knowledge was organized to support the theoretical analysis of the rehabilitated beams, besides gathering useful information that can be explored in the definition of strategies and procedures of similar projects of rehabilitated structures

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6242.pdf: 8638338 bytes, checksum: 94fe90943d4b53e78099d6e565e290de (MD5) Previous issue date: 2014-06-16 / The objective of this work was to evaluate the influence of the rigidity of the beam-tocolumn connections as well as the transference of forces among the structural components in steel-concrete composite structures. to do this, data regarding the Moment vs. Rotation curve behavior of a concrete filled beam-to-column connection, previously evaluated on a different work was used for comparison. The experimental value of rigidity was inserted into models of plane frames and tridimensional models, in a way that the global stability parameters can be evaluated according to the rotational stiffness of the beam-to-column connections. In order to evaluate the stability, was led in consideration the ABNT NBR 8800:2008 Brazilian code recommendations. For the numeric simulations, the software SAP 2000® was used, in which it was simulated a plane frame model with ten floors, and also a tridimensional frame, varying the number of floors. Once constructed the numerical models, for the plane frame comparative analysis were performed study of the redistribution of forces, of consumption of steel and stability considering that the beam-to-column connections represented in the models, simulate the following situations regarding the system stiffness: rigid and semi-rigid connections and also ratios of experimental stiffness. For the tridimensional model, besides the variation of the stiffness connection the influence of number of floors on the parameters of stability and distribution of forces on structural elements was also analyzed in the present study. The results showed that the stiffness of the beam-to-connections alters the distribution of forces, and that the variation on the number of floors have influence on the global stability parameter. However, it is possible to design structures with semi-rigid beam-to-column connections respecting the normative limits for the parameters of stability and reducing the consumption of steel in the form of profiles. / O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da rigidez das ligações viga-pilar no comportamento e na transferência de forças entre componentes estruturais de sistemas estruturados em elementos mistos de aço e concreto. Para isso, serão utilizados dados do comportamento Momento vs. Rotação de uma ligação viga-pilar misto preenchido já investigada experimentalmente. Os resultados experimentais de rigidez serão inseridos em modelos de pórticos planos e tridimensionais, de forma que os parâmetros de estabilidade global possam ser avaliados em função da rigidez da ligação viga-pilar. Para o estudo da estabilidade são consideradas as recomendações da norma brasileira de estruturas de aço e mistas ABNT NBR 8800:2008. Para as simulações numéricas foi utilizado o pacote computacional SAP 2000® no qual foi modelado um pórtico plano com dez pavimentos e um pórtico tridimensional, variando-se o número de pavimentos e a rigidez das ligações. Para o pórtico plano foram realizadas análises comparativas da distribuição de esforços, do consumo de aço e da estabilidade considerando que as ligações viga-pilar representadas no modelo simulem as seguintes situações quanto à rigidez: ligações rígida e semirrígida, cuja rigidez foi determinada experimentalmente, além de parcelas desta rigidez experimental. Para os pórticos tridimensionais, além da variação de rigidez, foi analisada a influência do número de pavimentos sobre os parâmetros de estabilidade e distribuição de esforços nos elementos estruturais. Os resultados mostraram que a rigidez das ligações altera a distribuição dos esforços e a variação no número de pavimentos influencia nos parâmetros de estabilidade global. No entanto, é possível conceber estruturas com ligações viga-pilar semirrígidas respeitando os limites normativos para os parâmetros de estabilidade e reduzindo o consumo de aço sob a forma de perfis.

Neste trabalho estudou-se o reforço de vigas T de concreto armado tanto por meio de adição de armadura longitudinal ao bordo tracionado envolvida por um material compósito (argamassa com fibras curtas de aço), quanto pela aplicação de uma capa de pequena espessura de microconcreto de alta resistência ao bordo comprimido. Para estudar as possibilidades da aplicação prática destas duas técnicas de reforço avaliou-se o comportamento das vigas reabilitadas verificando a influência: da atuação de um pré-carregamento durante a execução do reforço, das deformações diferidas diferenciais (fluência e retração) existentes entre os materiais novos e antigos e, dos mecanismos de resistência mobilizados na transmissão de esforços na junta - formada pela ligação do substrato ao concreto do reforço - ou entre as barras de aço tracionadas preexistentes e adicionadas em função da ausência de estribos envolvendo-as. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo tracionado foram realizados ensaios complementares para identificar, dentre as várias fibras disponíveis comercialmente, qual a que proporcionaria ao material compósito, um confinamento suficiente que evitasse a ruptura prematura da viga pela tendência de deslizamento relativo entre as barras de aço tracionadas devida à ausência de estribos neste local. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo comprimido realizou-se ensaios complementares para determinar as propriedades viscoelásticas dos materiais usados no substrato e no reforço, tornando possível estimar as descontinuidades geradas nos estados de tensão e deformação ao longo do tempo já que tais materiais são moldados e submetidos a carregamentos em idades distintas. Os resultados dos ensaios das vigas reforçadas de seção T foram analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir da adaptação de métodos analíticos convencionais recomendados por norma para estruturas novas, e a partir de simulações numéricas usando um programa computacional baseado no método dos elementos finitos. Do estudo realizado foi possível: comprovar a eficiência das técnicas de reforço propostas estando as peças submetidas ou não a um pré-carregamento durante a execução da intervenção, compatibilizar alguns dos conhecimentos teóricos existentes a fim de poder usá-los na análise teórica das vigas reabilitadas, além de reunir uma série de informações úteis que podem ser exploradas na definição de estratégias e procedimentos de projeto de estruturas reabilitadas semelhantes / This paper reports on the results of a study about the behavior of reinforced concrete T-beams rehabilitated using two different techniques. The first technique consists of the addition of longitudinal reinforcement embedded in a steel fiber reinforced highperformance mortar at the bottom face of the member. The second technique consists of rehabilitation by adding a thin overlay of high-strength concrete to the compression zone. The parameters analyzed to verify the possibilities of practical applications of these techniques were: the effect of a pre-loading acting on the beams during their rehabilitation, the differential time-dependent deformations (creep and shrinkage) between the new concrete and existing base, the mechanisms of resistance mobilized along the interface formed by old and new concrete or between pre-existent steel bars and added steel bars that are not involved by stirrups. Previous tests were carried out to make it possible to redesign the intervention adequately. Theses tests yield useful information about which type and volume of steel fibers need to be added to composite mortar to avoid the premature rupture of the strengthened beam caused by relative slipping between the layers of steel tensioned bars. These tests also give information about the viscoelastic properties of the materials used to manufacture the T-beams. The test results were analyzed and compared with the results of analytic models and numeric models based on the method of the finite elements. Based on this study, it can be stated that the proposed techniques are really efficient even if the beams are submitted to a pre-loading during the process of rehabilitation. Also, existing theoretical knowledge was organized to support the theoretical analysis of the rehabilitated beams, besides gathering useful information that can be explored in the definition of strategies and procedures of similar projects of rehabilitated structures

Zielstellung des Forschungsprojektes war die Entwicklung eines montagefertigen Verbundsystems aus vorgefertigten Elementen, Verankerungen und Unterkonstruktion zur Umsetzung nachhaltiger Fassadenlösungen. Dabei wurde ein neuer mineralischer Materialverbund mit textiler Verstärkung eingesetzt, der die Fertigung extrem dünnwandiger 3D-geformter Elemente mit hoher Passgenauigkeit gestattet. Das somit eröffnete sehr große Leichtbaupotential geht mit einer starken Gewichtsreduktion einher und ermöglicht damit erhebliche Ressourcen- und Energieeinsparungen. ... / The aim of the research project was the development of an assembly working system consisting of careful elements, anchors and substructure for the development of leading facade solutions. Has become a new mineral composite material with a textile ef ect, which allows the production of extremely narrow-walled 3D high-performance elements with a high degree of accuracy. This means that there is a very great potential for lightweight construction, with a strong weight reduction and thus enables what it is to do. ...

Este trabalho objetivou o estudo dos edifícios de múltiplos andares constituídos por elementos mistos aço-concreto, com enfoque acadêmico, porém abordando aspectos e recomendações normativas diretamente aplicadas na prática corrente da engenharia estrutural. A revisão bibliográfica foi realizada com base em estudos acadêmicos e normativos além do estudo de um edifício exemplo constituído por elementos mistos. Os elementos mistos lajes, vigas e pilares foram abordados inicialmente de forma isolada, com base nas recomendações normativas, sendo que ao final os elementos foram interligados, apresentando ao leitor os principais aspectos teóricos e normativos para o dimensionamento de um edifício completo constituído de elementos estruturais mistos. / This study aims the multiple storey buildings formed by composite elements steel-concrete, with academic emphasis, however approaching standard recommendations and aspects directly applied to the structural engineering. A bibliographic review based on academic and standard studies was made, besides the design of an example building formed by composite elements. The composite elements: slabs, beams and columns were firstly approached based on standard aspects, and in the end, the elements were interconnected and presented to the reader the main theoretical and standard aspects to the design of a complete building formed by composite structural elements.