As propriedades requeridas em relação à resistência e à durabilidade de um concreto no estado endurecido estão diretamente ligadas às suas condições no estado fresco, sendo assim, etapas como processo de mistura, transporte, lançamento e adensamento do concreto devem ser adequadamente monitoradas e controladas ao longo do tempo, durante seu estado fresco. A norma brasileira NBR 7212 (ABNT, 2012), para execução de concreto dosado em central, estipula o tempo máximo para que o concreto seja completamente descarregado (aplicado) em 150 minutos. No entanto, em diversas situações práticas observam-se contratempos relacionados com atrasos na execução da obra ou no transporte para entrega do concreto, fazendo com que no momento de lançamento este concreto seja rejeitado em função do tempo decorrido entre o início da mistura dos materiais e a aplicação do concreto no canteiro de obra, além de apresentar considerável perda em sua trabalhabilidade. Porém, principalmente, em função de cronogramas de obras, de custo e da preocupação ambiental, fica clara a necessidade de alternativas que viabilizem sua utilização, garantindo as condições adequadas para lançamento e adensamento, sem que haja impactos negativos em suas propriedades finais. O objetivo desta pesquisa consiste na avaliação das propriedades mecânicas e de durabilidade do concreto, quando mantido em mistura prolongada e utilizado após esse tempo máximo de mistura e transporte especificado pela norma, a partir do primeiro contato do cimento com a água. Os concretos foram produzidos com dois tipos de cimento, CPIV e CPII, e seu abatimento foi mantido ao longo de 6 horas de mistura com a incorporação de aditivo superplastificante à base policarboxilato. Nesse estudo adotaram-se três relações a/c e a produção dos concretos foi realizada em laboratório e em condição real numa central dosadora de concreto. Os resultados obtidos, para os materiais e procedimento utilizados, avaliando o comportamento do concreto em relação ao módulo de deformação, calor de hidratação gerado, carbonatação e penetração de cloretos pela exposição à condição natural, mostram que não há perda no seu desempenho final, quando utilizado acima do tempo especificado por norma, adotando o procedimento de manutenção do abatimento com a incorporação de aditivo superplastificante à base de policarboxilato, conforme proposta deste estudo. Análises do comportamento reológico e microestruturais em pastas de cimento, com as mesmas características utilizadas na produção dos concretos, corroboram com os resultados obtidos. / The required properties in relation to the concrete strength and durability in the hardened state are directly linked to its fresh state conditions, thus, steps such as concrete mixing, transporting, launching and compacting must be properly monitored and controlled during this material production. The Brazilian Standard (NBR 7212/2012) for central mixed concrete stipulates as 150 minutes the maximum time for completely concrete discharging (applying). However, there are setbacks related to execution or transportation delays, resulting in workability loss, often causing this concrete rejection in building plants. Therefore, due to work schedules, cost and environmental concern, it is clear the need for alternatives that make feasible this concrete use, guaranteeing the appropriate launching conditions and densification, without negative impacts on its hardened properties. In this context, this research subject is to evaluate the concrete mechanical properties and durability, when kept in prolonged mixing conditions and used after the maximum mixing and transport time specified by the Brazilian standard. The concretes were produced with two kinds of Portland Brazilian cement, called CP IV e CP II, with fixed consistency and with polycarboxylate superplasticizer addition. Additionally, three water/cement ratios were analyzed in concretes mixed in the laboratory and central mixed conditions. In this research, where analyzed concretes with an overpass time of application, maintaining the consistency with superplasticizer addition. With the materials and procedures utilized, it was not observed loss on concrete performance related to the modulus of elasticity, hydration heat, carbonation and chloride penetration under natural exposure. The rheological and microstructural analysis in cement pastes, reproducing the concrete proprieties, corroborates with this conclusion.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2108286 bytes, checksum: 84a346aa02f4e58f2945137e315afa20 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / The compressive strength of concrete is one of the most important features for design and to assure good quality of structures. Compression tests allow a direct evaluation of the compressive strength of concrete, either in precast test specimens or in samples extracted from an existing structure. Non- destructive tests (NDT) allow the prompt evaluation of the homogeneity of the concrete in the structure and the indirect assessment of the compressive strength in a larger number of points, at a reduced cost. The aim of this study is to evaluate the concrete homogeneity and estimate the compressive strength of normal concrete, mixed in concrete batching plant, through pin penetration tests and rebound hammer, aided by correlation equations obtained by regression analysis and Neural Networks. An experimental program was developed, which included the tests in laboratory and in field using concrete mixed in batch plant, with materials from the region of Vicosa-MG. Destructive compression tests and nondestructive penetration pin, rebound hammer and ultrasonic pulse tests were performed. Based on test results, regression models were developed to estimate the concrete compressive strength. Moreover, Artificial Neural Networks (ANN) were prepared and trained in order to improve the model for estimating the compressive strength. NDT were also performed in construction sites, to estimate the compressive strength of concrete using the regression models obtained previously and to assess the concrete homogeneity in some structural elements. The results show that the regression models obtained enable to estimate the concrete strength in the structure using the data originated from NDT with acceptable accuracy. The studies on homogeneity allow to identify regions in the concrete with potential lower resistance, guiding an eventual extraction of samples to perform destructive testing. In summary, the results confirm the feasibility and the importance of assessing the concrete homogeneity and estimating the compressive strength from NDT results. The widespread use of these tests contributes to increased productivity and improved quality of concrete constructions. / A resistência à compressão do concreto é uma das características mais importantes para o projeto e para a garantia da qualidade das estruturas. Os ensaios de compressão permitem realizar uma avaliação direta da resistência à compressão do concreto, quer seja em corpos de prova moldados ou extraídos de uma estrutura. Os ensaios não destrutivos possibilitam avaliar a homogeneidade do concreto na estrutura e fazer uma avaliação indireta da resistência à compressão em um maior número de pontos, com rapidez e significativa redução de custos. O objetivo geral deste trabalho é avaliar a homogeneidade e estimar a resistência à compressão de concretos de resistência normaL dosados em centraL por meio de ensaios de penetração de pino e de esclerometria, com auxilio de expressões de correlação obtidas por meio de análise de regressão e Redes Neurais Artificiais. Foi desenvolvido um programa experimental que abrangeu a realização de ensaios em condições de Iaboratório e de campo, para o qual foram considerados concretos dosados em centraL compostos por materiais utiIizados na cidade de Viçosa-MG e região. Foram realizados ensaios destrutivos de compressão e não destrutivos de penetração de pino, de esclerometria e de pulso uItra-sônico. Com base nos resultados obtidos nos ensaios foram desenvolvidos modelos de regressão para estimar a resistência à compressão do concreto. Além disso, foram elaboradas e treinadas Redes Neurais Artificiais (RNAs) com o propósito de melhorar o modelo para estimativa da resistência à compressão. Também foram realizados ensaios não destrutivos em obras, com o propósito de estimar a resistência à compressão dos concretos usando os modelos de regressão obtidos anteriormente e de avaliar a homogeneidade do concreto em alguns elementos estruturais. Em função dos resultados, pode-se afirmar que os modelos de regressão obtidos neste trabalho tornam possível estimar a resistência do concreto na estrutura com uma precisão aceitáveL a partir de resultados de ensaios não destrutivos. Os estudos de homogeneidade permitem identificar as zonas que potencialmente indicam uma menor resistência, orientando uma eventual extração de testemunhos para realização de ensaios destrutivos. Em resumo, o trabalho confirma a viabilidade e a importância de se avaliar a homogeneidade do concreto e estimar a resistência à compressão a partir de resultados de ensaios não destrutivos. A difusão do uso desses ensaios contribui com o ganho de produtividade e a melhoria da qualidade das obras em concreto.

In the face of technological advances in concrete science emerged so-called special concretes and, among these, the self-compacting concrete (SCC), developed in Japan in the 1980s. This concrete is currently considered one of the greatest advances in concrete technology in view of its numerous advantages (decrease of construction duration, decrease of concreting labor, improvement of the working environment, improvement of the quality and durability of structures etc.). The production of SCC requires different mix design methods related to those applied for conventional concrete. Among these differences are highlighted the determination of the aggregate compositions and the addition of fine materials and chemical admixtures. In the case of determining the aggregate composition, the method of unit mass has been applied in SCC. However, it is common the use of this method in binary combinations, but for ternary and quaternary combinations it is quite limited. Thus, this work aimed to analyze the influence of different combinations and compositions of aggregates, determined by the method of unit mass and void ratio, to obtaining and characterization of SCC. For this, initially the procedures of the method was standardized. It was used two types of natural fine and coarse aggregates with different physical characteristics. It was produced 9 different aggregate compositions, four binary, ternary and quaternary four. For each composition, one SCC was formulated, based on previous dosage studies. The selfcompactability properties of the concrete were analyzed by spreading, V funnel test and L box test. In case hardened state the compressive strength was determined. The results showed that different methods of execution procedures showed no differences. The method of unit mass proved to be efficient in determining aggregate compositions to supply the SCC. For the same volume and paste composition (cement, water, chemical and mineral admixtures) the quaternary composition was the most efficient in meeting the properties of selfcompactability and compressive strength. / Diante dos avanços tecnológicos na ciência do concreto surgiram os chamados concretos especiais e, dentre estes, pode-se citar o concreto autoadensável (CAA), desenvolvido no Japão, na década de 1980. Este concreto é atualmente considerado um dos maiores avanços na tecnologia do concreto tendo em vista as suas inúmeras vantagens (diminuição do tempo da obra, diminuição da mão de obra de concretagem, melhora o ambiente de trabalho, melhora a qualidade e durabilidade da estrutura e etc.). A obtenção do CAA requer métodos de dosagens diferentes dos aplicados em concretos convencionais. Dentre essas diferenças se destacam a determinação das composições de agregados e a adição de materiais finos e aditivos químicos. Em se tratando da determinação da composição de agregados o método da massa unitária vem sendo aplicado em CAA. Entretanto é comum sua utilização em combinações binárias, já para combinações ternárias e quaternárias é bastante limitado. Neste sentido, foram analisadas diferentes combinações e composições de agregados, determinadas pelo método da massa unitária e do índice de vazios, na obtenção e caracterização de CAA. Para isso, inicialmente procurou-se padronizar os procedimentos de execução do método. Utilizou-se dois tipos de agregados miúdos e graúdos naturais com diferentes características físicas, sendo produzidas 9 composições distintas, sendo quatro binárias, quatro ternárias e uma quaternária. Para cada composição foi formulado um CAA, tomando como base a dosagem em estudos prévios. As propriedades de autoadensabilidade do concreto foram analisadas através dos ensaios de espalhamento, funil V e caixa L. No estado endurecido a resistência à compressão foi determinada. Os resultados mostraram que os diferentes procedimentos de execução do método não apresentaram divergências. O método da massa unitária mostrou-se eficiente na determinação de composições de agregado para atendimento ao CAA. Para um mesmo volume e composição de pasta (cimento, água, aditivos e adições) a composição quaternária foi a mais eficiente no atendimento às propriedades de autoadensabilidade e resistência à compressão.

The confinement of concrete structures has been used for reinforcement and rehabilitation of compressed structural elements, with the objective of increasing their strength capacity and ductility. Various types of reinforcement are used: metal pipes, fiber reinforced polymers, transverse reinforcement, among others. Understanding the stress-strain behavior of confined concrete columns is an important aspect to be considered in the design of these structural elements. This work presents a study of short columns of concrete confined by transverse reinforcement and fiber reinforced polymers subjected to the centered load, employing a nonlinear theoretical model that allows obtaining the stress-strain curves. Concrete columns with various strength levels and different cross-sectional shapes are considered. The employed model is modified according with the type of analyzed problem and a comparative analysis is carried out to verify the performance of the models, considering the experimental results from several examples of short columns confined available in the literature. / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O confinamento de estruturas de concreto vem sendo utilizado no reforço e reabilitação de peças comprimidas, com o objetivo de aumentar sua capacidade resistente e dutilidade. Vários tipos de reforços são usados: tubos metálicos, polímeros reforçados com fibras, armaduras transversais, entre outros. A compreensão do comportamento tensão-deformação de colunas de concreto confinadas é um aspecto importante a considerar para um projeto confiável desses elementos estruturais. Este trabalho apresenta um estudo de colunas curtas de concreto confinadas por armadura transversal e polímeros reforçados com fibras submetidas à carga centrada, empregando um modelo teórico não linear que permite a obtenção das curvas tensão-deformação. São considerados concretos de variadas resistências e diferentes formas de seção transversal. O modelo empregado é modificado se adequando aos diversos casos analisados, e para verificação do desempenho deste é realizada uma análise comparativa considerando os resultados experimentais provenientes de vários exemplos de colunas curtas confinadas disponíveis na literatura.

CAPES / A falta de manutenção, a mudança de carregamentos, as deficiências de projeto, de execução e até mesmo dos materiais constituintes de uma peça estrutural podem levar à necessidade de aplicação de um reforço estrutural. Dentre estes métodos se destaca o reforço estrutural com Compósitos Reforçados com Fibra de Carbono (CRFC). Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento estrutural por meio de métodos experimentais e modelagem numérica de vigas biapoiadas de concreto armado reforçadas à flexão com CRFC, além de analisar a influência da adição de incrementos de ancoragem no comportamento da peça. O modelo computacional foi desenvolvido no software comercial ANSYS, por meio da utilização do Método dos Elementos Finitos. Foi avaliado o ganho de resistência com a implantação de uma e duas camadas de CRFC em comparação à viga sem reforço. A interface concreto – reforço foi considerada na simulação computacional, uma vez que os esforços atuantes nesta região geralmente são a causa da ruptura neste tipo de peça. Para isso, foi utilizado o Modelo da Zona de Coesão como método de representação da interface. Em relação ao programa experimental, além da variação do número de camadas de reforço, também foi avaliada a influência da adição de incrementos de ancoragem lateral no comportamento das vigas estudadas. Como resultados, foi alcançada uma boa acurácia entre os modelos computacionais e a análise experimental em relação ao valor da carga última de cada situação analisada, bem como em relação ao valor de deslocamento encontrado para as vigas reforçadas. Entretanto, percebeu-se que os valores das deformações obtidos no modelo computacional foram superiores à média dos valores encontrados na análise experimental. Além disso, observou-se também que as vigas tiveram sua rigidez aumentada com o acréscimo de camadas de reforço. Ademais, foi verificado que a adição de incrementos de ancoragem levou a um acréscimo na resistência das peças, mais efetivo que o aumento do número de camadas, para o caso deste trabalho. / The lack of maintenance, the change in loadings, project and execution failures, and even failures of constituent materials of a structural part lead to the necessity of applying a structural reinforcement. Among these methods highlights the structural reinforcement with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). This research has the objective to examine whether there is a good relationship between laboratory tests and a simulation model of reinforced concrete beams strengthened in bending with CFRP, in addition to analyze the influence of anchorage increments application in the structural behavior. The computacional model was developed in the comercial software ANSYS, by the utilization of the Finite Element Modeling for the structural analysis. The resistance gain with the implementation of one and two layers of CFRP was evaluated compared with the reference beam. The concrete – reinforce interface was considered in the computacional simulation, since the active efforts in this area are the reason of this type of structure failure. Thus, the Cohesive Zone Model was used for the interface representation. In relation to the experimental tests, beyond the number of layers variation, it was also evaluated the influence of anchorage increments application in the structural behavior. As results, it was obtained a good accuracy of the computacional models and the experimental tests in relation to the rupture load, in addition to the displacements values for the reinforced beams. However, the strain values achieved by the computacional model were higher than the experimental analysis rate values. Besides, it was also noticed that the beams had an increase of the stiffness with the addition of the reinforced layers. Furthermore, it was verified that the anchorage increments application caused an increase of the resistance, even more efficient than the addition of layers, for this case of study.

CAPES / A falta de manutenção, a mudança de carregamentos, as deficiências de projeto, de execução e até mesmo dos materiais constituintes de uma peça estrutural podem levar à necessidade de aplicação de um reforço estrutural. Dentre estes métodos se destaca o reforço estrutural com Compósitos Reforçados com Fibra de Carbono (CRFC). Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento estrutural por meio de métodos experimentais e modelagem numérica de vigas biapoiadas de concreto armado reforçadas à flexão com CRFC, além de analisar a influência da adição de incrementos de ancoragem no comportamento da peça. O modelo computacional foi desenvolvido no software comercial ANSYS, por meio da utilização do Método dos Elementos Finitos. Foi avaliado o ganho de resistência com a implantação de uma e duas camadas de CRFC em comparação à viga sem reforço. A interface concreto – reforço foi considerada na simulação computacional, uma vez que os esforços atuantes nesta região geralmente são a causa da ruptura neste tipo de peça. Para isso, foi utilizado o Modelo da Zona de Coesão como método de representação da interface. Em relação ao programa experimental, além da variação do número de camadas de reforço, também foi avaliada a influência da adição de incrementos de ancoragem lateral no comportamento das vigas estudadas. Como resultados, foi alcançada uma boa acurácia entre os modelos computacionais e a análise experimental em relação ao valor da carga última de cada situação analisada, bem como em relação ao valor de deslocamento encontrado para as vigas reforçadas. Entretanto, percebeu-se que os valores das deformações obtidos no modelo computacional foram superiores à média dos valores encontrados na análise experimental. Além disso, observou-se também que as vigas tiveram sua rigidez aumentada com o acréscimo de camadas de reforço. Ademais, foi verificado que a adição de incrementos de ancoragem levou a um acréscimo na resistência das peças, mais efetivo que o aumento do número de camadas, para o caso deste trabalho. / The lack of maintenance, the change in loadings, project and execution failures, and even failures of constituent materials of a structural part lead to the necessity of applying a structural reinforcement. Among these methods highlights the structural reinforcement with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). This research has the objective to examine whether there is a good relationship between laboratory tests and a simulation model of reinforced concrete beams strengthened in bending with CFRP, in addition to analyze the influence of anchorage increments application in the structural behavior. The computacional model was developed in the comercial software ANSYS, by the utilization of the Finite Element Modeling for the structural analysis. The resistance gain with the implementation of one and two layers of CFRP was evaluated compared with the reference beam. The concrete – reinforce interface was considered in the computacional simulation, since the active efforts in this area are the reason of this type of structure failure. Thus, the Cohesive Zone Model was used for the interface representation. In relation to the experimental tests, beyond the number of layers variation, it was also evaluated the influence of anchorage increments application in the structural behavior. As results, it was obtained a good accuracy of the computacional models and the experimental tests in relation to the rupture load, in addition to the displacements values for the reinforced beams. However, the strain values achieved by the computacional model were higher than the experimental analysis rate values. Besides, it was also noticed that the beams had an increase of the stiffness with the addition of the reinforced layers. Furthermore, it was verified that the anchorage increments application caused an increase of the resistance, even more efficient than the addition of layers, for this case of study.