Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / While seemingly inert appearance, bones are highly dynamic structures, which promote formation, resorption, repair and maintenance of homeostasis. Fractures in bones occur when the load applied to a specific bone region exceeds its resilience. The use of external skeletal fixator (ESF) is a method of fairly common internal stabilization, in which connector bars polymethylmethacrylate (PMMA) are used without criterion in diameter. In these cases, it can break if it gets too thin or too heavy and uncomfortable when bulky. The aim of this study was to test biomechanical through axial compression and bending, considering different connector bar diameter PMMA correlated to bone diameter for use to type Ia ESF. For this, it was collected 24 swine humerus to make measurements of length, diameter, circumference and testing biomechanical. After the bars confected with 1.5 times the average diameter of the bone (group I), the same diameter bone (group II) and 0.5 times the diameter of the bone (group III). The results obtained, it was observed that the connector bars in group II were more resistant than the bones in the compression test. In the bending test, the bones resisted flexion strength when compared to group III. The group II was 4.3 times more resistant than Group III in the same mechanical test. The results allow a direction for making bars PMMA considering bone diameter as a reference. / Apesar do seu aspeto aparentemente inerte, os ossos são estruturas altamente dinâmicas, envolvidas em constante formação, reabsorção, reparação e manutenção da homeostasia. As fraturas ocorrem quando a carga aplicada sobre determinada região do tecido ósseo supera sua capacidade de resistência. A utilização de fixadores esqueléticos externos (FEE) é método de estabilização interna bastante frequente, no qual podem ser utilizadas barras conectoras de polimetilmetacrilato (PMMA) sem preocupação com o diâmetro. Tais barras podem quebrar se ficarem muito delgadas ou tornarem-se desconfortáveis quando volumosas e pesadas. O objetivo deste trabalho foi testar, por meio de ensaio biomecânico de compressão axial e flexão, qual é o diâmetro mais adequado para a barra conectora de PMMA, correlacionado as dimensões da barra com o diâmetro ósseo para FEE tipo Ia. Para tanto, coletaram-se 24 úmeros suínos para a realização de medidas de comprimento, diâmetro, circunferência e os ensaios biomecânicos. Após, confeccionaram-se barras de 1,5 vezes a média do diâmetro ósseo (grupo I), do mesmo diâmetro (grupo II) e 0,5 vez o diâmetro ósseo (grupo III). Com os resultados obtidos ao comparar os valores dos ossos com os dos grupos II e III, verificou-se que as barras conectoras do grupo II mostraram-se mais resistente do que o tecido ósseo no ensaio de compressão. No ensaio de flexão, o osso foi mais resistente à força de flexão quando comparados ao grupo III. O grupo II foi 4,3 vezes mais resistente do que o grupo III nesse mesmo ensaio. O grupo I apresentou secagem incompleta, onde seu comportamento não foi similar com o restante dos grupos, por isso, não participou da estatística do trabalho. Os resultados permitem um direcionamento para confecção de barras de PMMA do mesmo diâmetro ósseo, sendo suficiente para sustentar sem quebrar um FEE tipo Ia.

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.

To develop a project sizing concrete pavement is necessary to know the mechanical properties and the different treatment processes of material to be used. This study aimed to analyze the mechanical properties such as flexural strenght, compressive strength, indirect tensile strength and static modulus of concrete paving. The three types of concrete were studied: An actual reference (typically used in paving, one with the addition of polypropylene fibers (common practice for floors), and a high strength concrete used to rapidly release the traffic. Different methods of curing were applied: chemical cure with and without the use of wet burlap bags (widely applied in pavements) and curing in a moist chamber (as recommended by standard). This evaluation of the mechanical properties for the concrete studied in different curing methods applied, showed that the microstructure of concrete is significantly interfering with the results, especially in cured concrete to track conditions (chemical cure without and with the placement of burlap sacks). Where factors such as the absorption and reabsorption of water evaporation to cement hydration, cracking the interface folder / aggregate, ambient conditions related to temperature and humidity, are interfering with the tensile strength in bending, compressive strength, indirect tensile strength and particularly in the static modulus and still, from the results obtained in this study and those reported by other authors who studied a high-strength concrete, it is possible to verify that there are particularities still unknown about the behavior of high strength concrete. / Para o desenvolvimento de um projeto de dimensionamento de pavimentos de concreto é necessário conhecer as propriedades mecânicas e os diferentes processos de tratamento do material a ser utilizado. Este trabalho teve por objetivo analisar as propriedades mecânicas, tais como, resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade estático em concretos para pavimentação. Foram estudados os três tipos de concretos: um concreto referência, (tipicamente empregado em pavimentação, outro com a adição de fibras de polipropileno (prática comum em pavimentos) e um concreto de alta resistência, utilizado para rápida liberação ao tráfego. Diferentes métodos de cura foram aplicados: cura química com e sem a utilização de sacos de aniagem úmidos (largamente aplicados em pavimentos) e cura em câmara úmida (conforme preconizado por norma). A avalição das propriedades mecânicas para os concretos estudados, nos diferentes métodos de cura aplicados, mostrou que a microestrutura dos concretos, está interferindo de forma significativa nos resultados obtidos, principalmente nos concretos curados para condições de pista (cura química sem e com a colocação de sacos de aniagem), onde fatores como a absorção e reabsorção da água de evaporação para hidratação do cimento, a fissuração da interface pasta/agregado, as condições ambientes relacionadas à temperatura e umidade, estejam interferindo na resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e principalmente no módulo de elasticidade estático e ainda, a partir dos resultados obtidos na presente pesquisa e daqueles apresentados por outros autores que estudaram um concreto de alta resistência, é possível verificar que existem particularidades ainda desconhecidas sobre o comportamento do concreto de alta resistência.

Cement is the construction building material with higher responsibility by carbon dioxide emission of all industrial human activities, besides be a considerably expensive material, more than the rice husk ash in nature. Environmental benefits are generated in its utilization, because rice husk ashes are industrial process residues of the grain processing, that are discarded in the environment without none care. The using of these ashes in partial cement substitution in structural concrete, beside of the economical and environmental benefits, proportionate, in general, a higher useful life to the reinforced concrete structures. Based in theses environmental principles, this work aims at to study the technical and economical viability of the RHA utilization, substituting the cement partially, in concrete mixtures for conventional concrete. concrete prototypes with 20 x 20 x 70 cm, with and without ground and non-ground RHA, in 0%, 15% and 25% contents of cement substitution, with water/binder ratios of 0,45, 0,55 and 0,65. Exposed in natural environmental conditions (0,3 0,4% of CO2) the concrete prototypes were analyzed at 18, 24 and 30 months, to the axial compressive strength and carbonation by means of extraction of specimens perpendicularly cut to the casting direction, with 10 x 20 cm dimensions. The axial compressive strength at 18 months of the ground RHA mixtures were higher to the reference concrete, while the natural RHA ones were lower than the latter, with higher decreases for the 25% content than for 15%. The natural carbonation coefficients of reference concrete were the smallest ones, followed by the ground RHA with 15% and 25% and, after, with natural RHA, 15% and 25%. The results show that is possible substitute until 15% of cement by natural rice husk ash without pronounced strength losses (around 20%) and with carbonation coefficients between 4 and 5 mm.ano-0,5, values considered adjusted for conventional concrete. / O cimento é o material de construção com maior responsabilidade pela emissão do dióxido de carbono de todas as atividades industriais humanas, alem de ser um material consideravelmente mais caro do que as CCA s, in natura. Benefícios ambientais são gerados na sua utilização, pois as cinzas de casca de arroz são resíduos de processos industriais do beneficiamento do grão, que muitas vezes são descartados no meio ambiente, sem nenhuma preocupação ambiental. Usá-las em substituição parcial do cimento em concretos estruturais, além de benefícios econômicos e ambientais, proporciona, geralmente, uma maior vida útil às estruturas de concreto armado. Baseado nestes preceitos ambientais, esta pesquisa tem por objetivo o estudo da viabilidade técnica e econômica da utilização da cinza de casca de arroz (CCA), substituindo parcialmente o cimento nas misturas de concretos para uso em concreto convencional. Foram moldados protótipos de concreto de 20 x 20 x 70 cm, com CCA natural e moída, nos teores de 0, 15 e 25%, em substituição ao cimento, nas relações água/aglomerante 0,45, 0,55 e 0,65. Expostos em condições ambientais naturais (0,3 0,4% de dióxido de carbono), os protótipos de concreto foram analisados nas idades de 18, 24 e 30 meses, quanto à resistência, compressão axial e frente ao fenômeno de carbonatação natural, por meio da extração de testemunhos cortados perpendiculares à direção de moldagem, com dimensões 10 x 20 cm. A resistência à compressão axial a 18 meses dos traços com CCA moída foram superiores ao concreto de referência, enquanto que os de cinza natural foram menores do que as misturas com CCA moída, com quedas maiores para o teor de 25% do que para 15%. Os coeficientes de carbonatação natural do traço referência foram os menores de todos, seguidos dos CCA moída, com 15 e 25% e, após, com a CCA natural, de 15% e 25%. Os resultados mostram que é possível substituir até 15% de cimento por cinza de casca de arroz natural, sem moagem, sem perdas acentuadas de resistência (ao redor de 20%) e com coeficientes de carbonatação entre 4 e 5 mm.ano-0,5, valores que podem ser considerados adequados para concreto convencional.

Due to high rates of emissions of carbon dioxide released in cement production, an alternative to minimize this pollution is the use of rice husk ash in concrete as partial cement replacement. This research aims to investigate the technical feasibility, and the mechanical properties of the use of rice husk ash in concrete for structural purposes. Rice husk ash content to 15% by mass replacement of cement CPII-Z and CPIV were used in natural state and ground in a ball mill and compared with the reference concrete, with three water/binder relationships: 0.45; 0.55 and 0.65. Mechanical strength tests by axial compression and diametral compression at ages 28 and 91 days and elasticity modulus at 28 days were performed. The 28 days results indicated axial compression strength, modulus of elasticity and diametrical compression strength below the reference at 91 days and the concrete results with mineral admixtures were similar to the reference concrete. The mixtures containing CPII-Z, presented higher axial compressive strength than CPIV, because the higher cement consumption compared with the CPII-Z with the same w/b relationship. This fact coupled with the presence of high levels of fly ash, classifies cement CPIV with resistance to higher environmental aggressiveness, which represents more durability and useful life. It was found that mixtures containing CCAN reduced axial compressive and diametral strength compared with CCAM, because of the smaller chemical reactivity and bigger particles of CCAN compared with ground rice husk ash. These differences between the mixtures were not relevant, being about 10% and consumption of about 20 kg/m³ in relation to the same w/b compared with mixtures of CCAM for the two cement types. In conclusion, the results of the tests show that there is technical feasibility for the use of natural rice husk ash in structural concrete due to the differences observed with the ground mixtures were negligible. The values obtained in the tests were satisfactory for natural rice husk ash and ground rice husk ash with sligth advantage for the latter compared to first one, because both developed axial compressive and diametral strength and elasticity modulus similar to the reference concretes. These results reveal the greater sustainability to the concrete utilizing agriculture by-products, contributing to reducing the pollutants emissions and the global warming, due to decreased use of clinker in the mixtures. / Devido às altas taxas de emissão de dióxido de carbono liberado na produção do cimento, uma alternativa para minimizar esta poluição é o uso parcial de cinza de casca de arroz no concreto em substituição ao cimento. Esta pesquisa teve o objetivo de investigar a viabilidade técnica, quanto às propriedades mecânicas do emprego de cinza de casca de arroz natural (sem moagem) e moída, em concretos para fins estruturais. Foram utilizadas cinza de casca de arroz com teor de 15% em substituição em massa de cimento CPII-Z e CPIV, nas formas moída em moinho de bolas e natural (sem beneficiamento), e comparadas com o concreto de referência, com três relações água/aglomerante: 0,45; 0,55; e 0,65. Foram executados os ensaios de resistência por compressão axial e compressão diametral nas idades de 28 e 91 dias e módulo de elasticidade aos 28 dias. Os resultados aos 28 dias indicaram resistências axiais, módulo de elasticidade e resistência por compressão diametral inferiores ao de referência; aos 91 dias, os resultados dos concretos com adições minerais foram semelhantes ao concreto de referência. As misturas com cimento CPII-Z apresentaram resistências à compressão axial superiores com CPIV, este com consumo de cimento maior nas relações a/ag do que o anterior. Tal fato, aliado com a presença de altos teores de cinza volante, classifica o cimento CPIV com maior resistência à agressividade ambiental de agentes deletérios como cloretos e carbonatação, o que representa maior durabilidade frente aos agentes agressivos. Também foi constatado que as misturas com CCAN tiveram menores resistências mecânicas comparadas com CCAM, em razão de a CCAN possuir partículas maiores e reatividade química menor do que a cinza moída. Estas diferenças entre os dois tipos de misturas não se revelaram significativas, ficando em aproximadamente 10%, e consumo, em torno de 20 kg/m³ em igualdade de relação a/ag se comparadas com as misturas de CCAM para os dois tipos de cimentos. Como conclusão, os resultados obtidos nos ensaios revelam que existe viabilidade técnica para o emprego de cinza de casca de arroz natural no emprego em concreto estrutural, em razão de as diferenças constatadas com as misturas com CCA moída terem sido pouco significativas. Os valores obtidos nos ensaios foram bastante próximos, tanto para cinza de casca de arroz natural como moída, com vantagem para esta última, pois ambas desenvolveram resistências à compressão axial, módulos de elasticidade e resistências por compressão diametral similares ao concreto de referência. Estes resultados contribuem para conferir maior sustentabilidade ao concreto pelo aproveitamento de subprodutos da agricultura, contribuindo para diminuir a emissão de poluentes na atmosfera e o efeito estufa, devido à diminuição do uso de clínquer nas misturas.