O objetivo deste trabalho é desenvolver um programa computacional, baseado no método dos elementos finitos, para simular situações de reforço e recuperação de peças de concreto armado. A linguagem Matlab é a ferramenta utilizada para a elaboração do programa. É uma linguagem de alta performance para computação técnica. Integra computação, visualização e programação em um fácil ambiente para uso, onde problemas e soluções são expressos em familiar notação matemática. A característica principal deste programa é de permitir alterações na modelagem numérica durante a análise do problema, podendo-se retirar ou acrescentar elementos da estrutura, aumentar ou diminuir rigidezes, alterar materiais, etc, viabilizando-se, assim, uma avaliação das diversas etapas ou hipóteses dos procedimentos de recuperação ou reforço de estruturas. O programa permite a mudança de vinculações do elemento estrutural, durante a análise. Além disto, é permitido não só incrementos de forças como incrementos de deslocamentos impostos à estrutura. O programa computacional utiliza duas etapas distintas, baseadas em um modelo elasto-viscoplástico. Na primeira etapa, faz-se a determinação da resposta da estrutura ao longo do tempo. Considera-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. Na segunda, busca-se determinar a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com comportamento elastoplástico Para melhor representar o comportamento do concreto, quando submetido a carregamento de longa duração, utilizou-se um modelo de camadas superpostas. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Para verificar a precisão do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com resultados experimentais, cujos ensaios foram realizados no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, e no Laboratório de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos- USP. Nessas comparações, obtiveram-se ótimas aproximações entre os resultados numéricos e experimentais.

Neste trabalho é dado ênfase à inclusão das incertezas na avaliação do comportamento estrutural, objetivando uma melhor representação das características do sistema e uma quantificação do significado destas incertezas no projeto. São feitas comparações entre as técnicas clássicas existentes de análise de confiabilidade, tais como FORM, Simulação Direta Monte Carlo (MC) e Simulação Monte Carlo com Amostragem por Importância Adaptativa (MCIS), e os métodos aproximados da Superfície de Resposta( RS) e de Redes Neurais Artificiais(ANN). Quando possível, as comparações são feitas salientando- se as vantagens e inconvenientes do uso de uma ou de outra técnica em problemas com complexidades crescentes. São analisadas desde formulações com funções de estado limite explícitas até formulações implícitas com variabilidade espacial de carregamento e propriedades dos materiais, incluindo campos estocásticos. É tratado, em especial, o problema da análise da confiabilidade de estruturas de concreto armado incluindo o efeito da variabilidade espacial de suas propriedades. Para tanto é proposto um modelo de elementos finitos para a representação do concreto armado que incorpora as principais características observadas neste material. Também foi desenvolvido um modelo para a geração de campos estocásticos multidimensionais não Gaussianos para as propriedades do material e que é independente da malha de elementos finitos, assim como implementadas técnicas para aceleração das avaliações estruturais presentes em qualquer das técnicas empregadas. Para o tratamento da confiabilidade através da técnica da Superfície de Resposta, o algoritmo desenvolvido por Rajashekhar et al(1993) foi implementado. Já para o tratamento através de Redes Neurais Artificias, foram desenvolvidos alguns códigos para a simulação de redes percéptron multicamada e redes com função de base radial e então implementados no algoritmo de avaliação de confiabilidade desenvolvido por Shao et al(1997). Em geral, observou-se que as técnicas de simulação tem desempenho bastante baixo em problemas mais complexos, sobressaindo-se a técnica de primeira ordem FORM e as técnicas aproximadas da Superfície de Resposta e de Redes Neurais Artificiais, embora com precisão prejudicada devido às aproximações presentes. / In this work special emphasis is given to uncertainties in the evaluation of the structural behavior, looking for a better representation of the system characteristics and quantification of the significance of these uncertainties in the design. It is confronted some existing classical reliability analysis techniques, such as the First Order Reliability Method (FORM), Direct Monte Carlo Simulation (MC) and Monte Carlo Simulation with Adaptive Importance Sampling (MCIS), and approximated techniques such as Response Surface (RS) and Artificial Neural Networks (ANN). It is highlighted, when possible, the advantages and shortcoming in applying these techniques in problems with increasing complexity. Problems with some explicit and implicit limit state functions formulations with material and load spatial variability, including stochastic fields, are analyzed. The reliability analysis of reinforced concrete structure problems is specially considered taking into account the spatial variability of the material properties. A finite element algorithm is proposed to model its main characteristics. It is developed a multidimensional non-Gaussian stochastic field generation model (independent of the finite element mesh). Some techniques to accelerate the structural evaluation, performed by any of the methods mentioned previously, are also implemented. The reliability analysis by the Response Surface technique is performed with the algorithm implemented by Rajashekhar et al (1993). The reliability analysis is also accomplished with Shao’s et al(1997) algorithm, which is implemented together with computer codes for neural network simulation with multilayer perceptrons and radial basis functions. It was observed that the direct simulation techniques have a low performance in complex problems. FORM, Response Surface and Neural Networks techniques are outstanding techniques, despite the loss of accuracy due to approximations characterizing these methods.

Neste trabalho, apresenta-se um programa de computador criado para automatizar os procedimentos para a verificação à fadiga de seções de concreto armado, submetidas a solicitações normais, conforme as recomendações do Projeto de revisão da NBR 6118/2001 (Texto conclusivo). o programa calcula as tensões e as variações de tensões, necessárias para as verificações, no regime elástico (estádio 11),qualquer que seja a solicitação (reta ou desviada) e qualquer que seja a seção transversal da barra (suposta poligonal). Este programa tem grande utilidade prática na verificação de lajes, vigas e pilares de concreto armado. Devido à sua simplicidade e à quantidade de conhecimentos básicos, de cálculo diferencial e integral, cálculo numérico, geometria das massas, resistência dos materiais e concreto armado, envolvidos no seu desenvolvimento, pode ser usado também para fins didáticos.

Neste trabalho é apresentado um aço microligado ao vanádio para a produção de barras nervuradas para concreto armado (vergalhões) que atenda aos limites de composição química estabelecidos por normas brasileiras para ser considerado soldável. O aço é produzido via aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados em um trem contínuo em diferentes passes de conformação e resfriados ao ar para obtenção do vergalhão. Este por sua vez, atende as propriedades mecânicas estabelecidas pela norma brasileira ABNT NBR 7480, categoria CA50. A composição química do aço microligado ao vanádio estabelecida para este vergalhão foi a responsável por garantir o atendimento às propriedades mecânicas e possui valores de elementos químicos abaixo do estabelecido pela norma brasileira ABNT NBR 8965 para que o vergalhão tenha boa soldabilidade. Foram realizadas análises químicas e microestruturais, bem como, ensaios de tração e dobramento. Os resultados obtidos mostraram que o aço microligado ao vanádio atendeu todas as especificações perante as quais foi confrontado, estando apto para a produção de vergalhões a serem utilizados em estruturas de concreto armado. O vanádio foi fundamental para garantir a resistência mecânica do vergalhão, através de mecanismos de endurecimento por precipitação e refino de grão. / This paper presents a vanadium microalloyed steel for the production of reinforced bars (rebars) that meets the chemical composition limits established by Brazilian standards to be considered weldable. Steel is produced via electric furnace, giving rise to billets. It is hot rolled in a rolling mill and cooled in air to obtain the rebar that meets the mechanical properties established by the Brazilian standard ABNT NBR 7480, CA50 category. The chemical composition established of the vanadium microalloyed steel was responsible for ensuring compliance with the mechanical properties. The chemical composition has value below of that was established by the Brazilian standard ABNT NBR 8965 to the rebar have good weldability. Chemical and microstructural analyses were made as well as tensile and bending tests. The results showed that the vanadium microalloyed steel has met all the specifications against which he was confronted, being able to produce rebar to be used in reinforced concrete structures. Vanadium was essential to ensure the mechanical strength of the rebar through the mechanisms of precipitation and grain refinement hardening.

Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico abrangente para análise tridimensional de estruturas de concreto armado submetidas a cargas monótonas e cíclicas, utilizando o método dos elementos finitos. O modelo constitutivo proposto para o concreto é um modelo ortotrópico que segue a teoria de elasticidade não-linear. Neste modelo, aplica-se o conceito de deformação uniaxial equivalente para determinar o comportamento triaxial do concreto, através de três curvas tensão-deformação uniaxiais equivalentes, facilitando a simulação de seu comportamento e permitindo uma boa aproximação com os resultados experimentais. O modelo descreve bem a resposta do concreto solicitado por diversos tipos de carregamentos, sendo capaz de representar o esmagamento e a fissuração do concreto. A implementação em elementos finitos está baseada na consideração de fissuras distribuídas com as fissuras girando segundo as direções de tensões principais. Para a simulação de cargas cíclicas, considera-se a curva de Popovics-Saenz modificada, introduzindo-se algumas alterações nas coordenadas da origem e do pico desta curva tensão-deformação uniaxial equivalente, quando o concreto for submetido a processos de descarga e recarga. O comportamento do aço é descrito por um modelo constitutivo uniaxial. Para modelar este comportamento quando solicitado por cargas monótonas, considera-se uma curva tensãodeformação elástica bilinear com endurecimento. Para simulação da resposta cíclica do aço, utiliza-se um modelo constitutivo não-linear. Este modelo consegue representar bem o comportamento cíclico do aço, simulando a sua resposta não-linear, após alternância de carga. Os modelos constitutivos dos materiais foram implementados em um programa computacional, que utiliza o Método dos Elementos Finitos, para estruturas de concreto armado. Este programa em Elementos Finitos utiliza elementos isoparamétricos hexaédricos lineares e quadráticos para o concreto. Para representar as barras de armadura, utilizou-se um modelo incorporado. Por fim, para comprovar a eficiência do modelo numérico proposto, realizaram-se diversas simulações numéricas com concreto simples e armado. As comparações com resultados de ensaios demonstraram uma ótima concordância das previsões do modelo numérico com os valores experimentais. / In this work, a 3D finite element model for analyses of reinforced concrete structures subjected to monotonic and cyclic loads is presented. The constitutive model proposed for the concrete is an orthotropic model that follows the nonlinear elasticity theory. In this model, the concept of equivalent uniaxial strain is applied for determination of the triaxial behavior of the concrete through three equivalent uniaxial stress-strain curves, which makes it easier to simulate the concrete’s behavior and allows a good approximation with experimental results. The model describes well the response of concrete when subjected to several loading types, being capable of representing crushing and cracking of concrete. The implementation in finite elements is based upon the consideration of smeared cracks with them rotating according to principal stresses’ directions. For simulation of the concrete’s behavior under cyclic loads, the modified Popovics-Saenz curve has been considered, with some changes in the coordinates of the origin and of the peak of this equivalent uniaxial stress-strain curve, when the concrete is subjected to unloading and reloading processes. For simulation of the cyclic response of the steel, a nonlinear constitutive model is used. This model can well represent the cyclic behavior of the steel, simulating its nonlinear response after load reversals. The computational code uses linear and quadratic isoparametric hexahedral finite elements for the concrete. To represent the reinforcing bars, an embedded model is used. Finally, to validate the efficiency of the proposed model, several numerical simulations are carried out in plain and reinforced concrete. The comparisons made with test results show an excellent agreement between the model predictions and experimental data.

Neste trabalho, para cada manifestação típica de fissuras em concreto armado, são apresentadas as possíveis causas e origens, os fenômenos intervenientes e seus mecanismos de ocorrência. É feita uma abordagem a respeito das consequências e efeitos da fissuração nas estruturas de concreto quanto à durabilidade, deformabilidade, estética e perda de estanqueidade. Apresenta-se uma aplicação prática a casos reais atendidos pela Fundação de Ciência e Tecnologia - CIENTEC, obtendo-se dados, tanto quantitativos como qualitativos, a respeito da incidência dos diferentes tipos de problemas ocorridos no estado do Rio Grande do Sul, no período de 1977 a 1986. Por fim, propõem-se medidas preventivas e corretivas adequadas a cada caso anteriormente discutido. / For every typical kind of cracking in reinforced concrete, are presented the probable causes and origins, the related phenomena and their mechanisms of occurences. An approach is made about the consequences and effects of cracking in concrete structures regarding durability, deformability, aesthetics and loss of watertightness. It is presented an actual application to real cases upon which CIENTEC (Fundação de Ciência e Tecnologia) has worked, resulting in data, qualitative and quantitative, about the incidence of different kinds of problems that have occured in Rio Grande do Sul from 1977 to 1986. ln the end, preventive and corrective actions are proposed for each case formely discussed about.

Submitted by Pós graduação Engenharia Civil (ppec@ufba.br) on 2017-10-26T19:27:43Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Camila Rocha.pdf: 5278714 bytes, checksum: 01ec1174e0d5267ca55908092665fbe3 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-10-27T10:28:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Camila Rocha.pdf: 5278714 bytes, checksum: 01ec1174e0d5267ca55908092665fbe3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-27T10:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Camila Rocha.pdf: 5278714 bytes, checksum: 01ec1174e0d5267ca55908092665fbe3 (MD5) / CNPq / Diretamente relacionado à eficiência energética de uma edificação e à promoção do conforto aos seus usuários, o desempenho térmico do edifício é uma das exigências relativas à habitabilidade, presente no conjunto normativo NBR 15575(ABNT,2013) – Edificações Habitacionais – Desempenho. Acrescido a esta questão, o fato de que a alvenaria estrutural em blocos de concreto torna-se cada vez mais um sistema construtivo de larga utilização em todo o território brasileiro, porém pesquisas o apontam como um material que apresenta índices elevados de ganhos de calor, diante deste contexto faz-se necessário melhor investigação e propostas para à otimização do seu desempenho térmico. A presente pesquisa desenvolveu blocos de concreto com diferentes teores de lã de rocha 0%, 10%, 20% e 30% em substituição parcial à areia (agregado miúdo). Para a avaliação do desempenho térmico de alvenarias em blocos de concreto produzidos com lã de rocha, para a ZB-8, a pesquisa foi dividida em três etapas, de forma a investigar a influência da lã de rocha incorporada ao bloco de concreto, bem como analisar a influência da argamassa de revestimento (reboco) e da pintura externa com cor de baixa absortância no comportamento térmico das alvenarias. Os resultados indicam que conforme o aumento do teor de lã de rocha incorporado ao concreto que compõe o bloco de concreto, quanto às suas propriedades físicas e mecânicas, houve significativa redução da resistência à compressão dos blocos de concreto, bem como houve aumento do índice de vazios e dos valores de absorção de água dos blocos, redução da densidade de massa aparente, e a condutividade térmica teve seus valores reduzidos. Quanto às propriedades térmicas do componente notou-se a tendência a ter seus valores otimizados quando incorporada a lã de rocha, o pode também ser refletido ao observar a alteração ocorrida nos valores de amortecimento e atraso térmico referentes ao comportamento térmico das alvenarias. Quanto à influência do acréscimo da argamassa de revestimento e da pintura externa com cor clara, nota-se que houve significativa melhoria do desempenho térmico das alvenarias. Portanto para melhor conforto térmico dos usuários das edificações da ZB-8, é indicado que a vedação composta por blocos de concreto seja rebocada e tenha a sua fachada pintada com cores claras.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247082.pdf: 7694710 bytes, checksum: 083a78fc7206a512c3955a0402db1f48 (MD5) / A necessidade de detecção de anomalias no concreto está cada vez mais ocorrente devido à preocupação com a durabilidade das estruturas de concreto. Não homogeneidades como nichos, vazios, delaminações, aberturas em estruturas de concreto podem prejudicar o comportamento estrutural dependendo da sua localização e dimensão. Com isto surge, a necessidade de se encontrar métodos capazes de detecção destas anomalias de forma simples e segura sem causar danos ao elemento estrutural. Neste contexto, métodos não destrutivos baseados em propagação e reflexão de ondas de tensão, atendem estes requisitos. Esta pesquisa estuda a utilização dos ensaios não destrutivos de ultra-som e eco-impacto na detecção e a estimativa da profundidade de fendas superficiais. Para tanto, foi conduzido um programa experimental com amostras de concreto confeccionadas em laboratório com fendas verticais e inclinadas de dimensões conhecidas, utilizando estes métodos não destrutivos. Diferentes modelos matemáticos apresentados na literatura foram aplicados na estimativa da profundidade das fendas com a utilização do ultra-som, buscando avaliar qual destes seria o mais indicado para as fendas investigadas. Dentre os modelos investigados com a utilização do ultrasom, o modelo eqüidistante e o modelo linear apresentaram o menor erro médio para as fendas verticais e inclinadas respectivamente, de aproximadamente 10 %. Com o eco-impacto por outro lado, apresentou um erro médio menor de 3%. A partir dos resultados obtidos nesta pesquisa, ambos os ensaios não destrutivos revelaram ser eficientes na estimativa da profundidade de fendas, sendo que o eco-impacto obteve uma melhor precisão que o ultra-som. The need of flaw detection in concrete structures has been an issue nowadays due to increased durability concerns of actual concrete members. Concrete flaws such as honeycombing, delaminations, surface opening cracks, internal cracks among others may impair the structural behavior of the concrete member depending upon their sizes and locations. It is necessary to use reliable methods to detect such flaws in a simple and secure way without causing any further damage to the concrete member. Non destructive acoustic methods based on the propagation and the reflection of stress waves in solids fulfill this requirement. This research studies the application of ultrasound and the impact-echo methods in the detection and estimation of depth of surface opening cracks. An experimental program was developed which included the test of flawed concrete specimens with vertical and inclined surface opening cracks using both NDT methods. Various mathematical models presented in the literature were applied to estimate the depth of vertical surface opening cracks using results from ultrasound measurements in order to evaluate which one of them would be more appropriated for the specimens studied. Among the models studied, the equidistant and the linear models showed the least error for the specimens with vertical and inclined cracks, respectively. An average error value of 10% was obtained. Time-offlight results from the impact-echo method, on the other hand, suggested an average error of only 3% of the actual crack depths. From the results obtained in this research, both NDT methods proved to be efficient in estimating the depth of surface opening cracks with the impact-echo being more accurate than the ultrasound.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345233.pdf: 5338696 bytes, checksum: 8a504efce065b084469f59fa9ea7ae5f (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho apresenta-se a metodologia de consideração da fluência na construção do diagrama N-M-1/r através do ajuste das deformações no diagrama tensão-deformação em pilares de concreto armado. Obtém-se os momentos solicitantes finais através de integrações sucessivas da linha elástica. Alternativamente, apresenta-se a aplicação do diagrama N-M-1/r modificado juntamente com o método do pilar-padrão acoplado a diagramas. O método simplificado da excentricidade adicional equivalente de fluência prevista na NBR 6118:2014 também é apresentado e avaliado em relação aos demais métodos. O método não-linear de ajuste do diagrama tensão-deformação se torna muito mais prático com a sua aplicação em ferramentas computacionais. Sua utilização com o método do pilar-padrão acoplado a diagramas apresenta resultados próximos ao método geral e é de aplicação mais simples. Observou-se que o critério de dispensa da consideração da fluência em pilares de concreto armado da norma brasileira pode ser imprudente e que o acréscimo de momentos em situações comuns de projeto pode ultrapassar os 10%.<br> / Abstract : This work shows the consideration of creep in the construction of moment-curvature diagrams through the adjustment of strains in tension-strain diagrams for reinforced concrete columns. Final bending moments are obtained by consecutive elastic line integrations. Alternatively, it is presented the application of the modified moment-curvature diagram with approximate methods for second order effects calculations. The ?additional creep eccentricity method? presented in NBR 6118:2014 is also evaluated in relation to the previous methods. The non-linear method of tension-strain diagram adjustment becomes much more practical with its application in computational tools. Its implementation with approximate methods presented close results to the general method with easier use. It is observed that the criterion to dismiss the consideration of creep in concrete columns presented in the brazilian code may not be safe since the increase in bending moments for common design situations can go past 10%.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-17T16:41:35Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 11595608 bytes, checksum: 86d6725caf2e19a49cf5411f705f0194 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T16:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 11595608 bytes, checksum: 86d6725caf2e19a49cf5411f705f0194 (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nos filtimos anos Varios conectores de cisalhamento em chapa continua Vém sendo estudados, notadamente aqueles em que o mecanismo resistente é baseado no efeito de pino (cisalhamento duplo do concreto que preenche as aberturas no conector). Um desses conectores é o Crestbond, desenvolvido por pesquisadores da UFV e da UFMG. Neste trabalho apresenta-se uma simulacao numérica de Vigas mistas de aco e concreto com conector Crestbond com modelos de elementos finitos. O comportamento estrutural do Crestbond é influenciado por diversos parametros, tendo sido avaliado inicialmente por meio de ensaios tipo push-out. Com 0 presente trabalho se avanca no estudo do comportamento mecanico desse conector em Vigas mistas. Diversas configuracoes de Vigas mistas com Crestbond foram simuladas numericamente, estudando-se as influéncias da espessura do conector, da taxa de armadura na laje, da resisténcia do concreto e do tamanho das aberturas do conector. Os modelos foram validados com resultados experimentais. Os resultados obtidos permitiram compreender como algumas caracteristicas do conector influenciam na sua capacidade resistente e no comportamento das Vigas mistas. Além disso, os resultados possibilitaram a validacao de modelos semi- empiricos capazes de predizer a capacidade resistente do conector para configuracoes fisico-geométricas diversas. / Over the past years several shear connectors in continuous plates have been studied, especially those in which the resistant mechanism is based on the dowel effect (double shear of the concrete that fills the connector's openings). One of these connectors is Crestbond, developed by researchers from UFV and UFMG. In this work, a numerical simulation of composite beams of steel and concrete with Crestbond using finite elements models is presented. The structural behavior of Crestbond is affected by several parameters and was first evaluated through push-out tests. Advances in the study of the connector’s mechanical behavior in composite beams were achieved in this work. Many configurations of composite beams with Crestbond were simulated numerically, studying the influences of the connector's thickness, the slab's reinforcement ratio, the concrete's resistance and the size of the connector's openings. The models were validated with experimental results. The obtained results allowed the understanding of how some characteristics of the connector affect its resistant capacity and its behavior in composite beams. Furthermore the results enabled the validation of semi-empirical models capable of predicting the connector’s resistance capacity for various physical-geometrical configurations.