Dowel bars are provided at the transverse joints of the Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP) to transfer the load between adjoining slabs and to allow for expansion and contraction of the pavement due to temperature and moisture changes. The current study involved evaluation of the performance of Glass Fibre Reinforced Polymer (GFRP) dowels in JPCP as an alternative to the conventional epoxy-coated steel dowel bars, especially in the presence of dowel misalignment. This research involved two main sets of experimental tests. The first set focused on the evaluation of load-deflection response of GFRP dowels using a scaled model of pavement slabs. The second set investigated the combined effect of dowel misalignment and cyclic wheel load on the performance of steel and GFRP dowels. The tested slabs (in the second set) were supported on a steel-beam base with stiffness such that the effects of the underlying layers of real pavements are incorporated. In both of these sets of experiment the GFRP dowels were compared with the steel dowels of similar flexural rigidity. The research also involved detailed numerical investigations using ABAQUS for all experimental tests in the current study. The validated numerical model was used to conduct three sets of parametric studies: to propose design considerations for the GFRP dowels; to simulate all important cases of dowel misalignment (111 cases) for steel and GFRP dowels and to give an insight into the damaged volume in the surrounding concrete pavement; and to investigate the effects of diameter, length and type of dowel bar, concrete grade, pavement thickness, and slab-base friction on the joint-opening behaviour. The results from the first set of experiments showed that the 38 mm GFRP dowels perform better in terms of deflection response compared to the 25 mm steel dowels. Also, it was observed that the relative deflection (RD) is more sensitive to the changes in the joint width rather than the concrete strength. The numerical results from the first set showed a good agreement with the experimental results and showed lower magnitude and better distribution of stress in the concrete underneath the GFRP dowels as compared with the steel dowels. Finally, on the basis of a detailed parametric study (70 different cases), design considerations for GFRP dowels in JPCP were suggested. The second set of experimental results showed that the GFRP dowels can withstand a cyclic traffic load and significantly reduce joint lockup and dowel looseness (DL) and can provide sufficient load transfer efficiency (LTE). It was also observed that the dowel misalignment affects DL significantly more than the repeated traffic load. Slab-base separation and the orientation of misaligned dowels have significant effects on the pull-out load required to open the joint. The numerical results from the second set indicated that the pull-out load was small for the vertical misalignment cases compared to the horizontal and combined misalignment cases. The results also indicated the occurrence of concrete spalling and deterioration at smaller joint openings for combined misalignment when compared to other misalignment types. The use of GFRP dowels significantly reduced the pull-out load and joint lockup when dowel misalignment exists. Consequently, the deterioration of the surrounding pavement substantially decreased. The long term performance of the JPCP fitted with GFRP dowels improves because of a reduction in the DL and the RD, and by maintaining a good LTE even for misaligned dowels. The numerical results also showed that the pull-out load increases significantly for an increase in the concrete compressive strength and the dowel bar diameter. Small increase in pull-out load was observed for higher embedded length of the dowel bar, whereas the increase was insignificant for an increase in the pavement thickness and slab-base friction. In general, the study showed the GFRP dowel can be a potential alternative for the conventional steel dowel bars in JPCP.

No description available.

No description available.

Os pontos com maior fragilidade em estruturas de madeira são as ligações, pois nelas ocorrem as maiores concentrações de tensões. Dentre os tipos de conectores mais utilizados nas ligações temos os pinos metálicos, no quais se enquadra o parafuso comum. Para o dimensionamento de ligações por pinos metálicos, dois parâmetros são utilizados: a resistência ao escoamento do aço e a resistência da madeira ao embutimento. O objetivo deste trabalho foi comparar os métodos de ensaio de documentos normativos (ABNT NBR 7190:1997, EN 383:2007, ASTM D5764:2007, EUROCODE 5:2004, NDS:2001 e LRFD:1996) com a finalidade de estabelecer uma proposta de método de ensaio para a determinação da resistência da madeira ao embutimento. Foram realizados ensaios na direção paralela e na direção normal às fibras para seis espécies de madeira (Paricá, Pinus elliottii, Pinus oocarpa, Jatobá, Lyptus e Cupiúba), utilizando vários diâmetros (8 mm, 10 mm, 12 mm e 16 mm) para os pinos metálicos. Baseado na análise dos resultados obtidos foi proposta a adoção do método de ensaio baseado na EN 383:2007. Os resultados experimentais para a resistência ao embutimento tem maior aprovação com o parâmetro resistência à compressão paralela às fibras, atualmente adotado pela ABNT NBR 7190:1997. Além disso, esse método recomenda dimensões que facilitam a confecção dos corpos de prova, principalmente na direção normal às fibras. / Main fragility in timber structures occurs in the connections, because to stress concentrations. Most of connections use bolts laterally loaded, a metal dowel-type fastener. Two parameters are used for design of the connections with metal dowel-type in timber structures: yield strength of metal dowel and embedment strength of wood. The aim of this study was to compare the test methods of Codes (ABNT NBR 7190:1997, EN 383:2007, ASTM D5764:2007, EUROCODE 5:2004, NDS:2001 and LRFD:1996) in order to establish a proposed test method for the determination of the embedment strength of wood. The tests were performed applying load in the direction parallel and in the direction perpendicular to the grain for six species of wood (Paricá, Pinus elliottii, Pinus oocarpa, Jatobá, Lyptus and Cupiúba) using several diameters (8 mm, 10 mm, 12 mm and 16 mm) for the metal dowels. Based on the analysis of the results, is proposed adopting the test method based on EN 383:2007. The experimental results for the embedment strength has better fit with the strength parameter currently used by ABNT NBR 7190:1997, compression parallel to the grain. In addition, this method recommends dimensions that facilitate the specimens preparation, mainly in the direction perpendicular to the grain.

O trabalho tem por finalidade o estudo teórico e experimental de ligações em estruturas de madeira com cavilhas de madeira de seção cilíndrica impregnadas com resinas estirênicas. A impregnação da madeira tem como objetivos: diminuir o processo de degradação, retardação ao fogo, melhorar a estabilidade dimensional e aumentar as propriedades de resistência e elasticidade da madeira. Foram determinados experimentalmente as características de resistência e elasticidade do material e posteriormente realizados ensaios de ligações padronizados com solicitação paralela e normal às fibras. Os resultados dos ensaios mostram aumento na resistência de compressão normal até 292% e aumento de 80% no limite de proporcionalidade da ligação. A madeira utilizada para a impregnação foi o Pinus de reflorestamento. / The aim of this work is a theorytical and experimental studies of joints in timber structures with wooden dowels of circular cross section impregnated with styrenic resins. The objetives of wood impregnation are to decrease the deterioration process, to promote fire retardation, to improve dimensional stability and mainly increase the compression strength and stiffiness of wood. The strength and stiffness properties of the material are determined. Standard joints tests are carried out in compression both parallel and perpendicular to grains. The test results increases of compression perpendicular strength up to 292% and the up to 80% proportional limit joint. The wood used for impregnation was Pinus from reforestation sites.

O trabalho tem por finalidade o estudo teórico e experimental de ligações em estruturas de madeira com cavilhas de madeira de seção cilíndrica impregnadas com resinas estirênicas. A impregnação da madeira tem como objetivos: diminuir o processo de degradação, retardação ao fogo, melhorar a estabilidade dimensional e aumentar as propriedades de resistência e elasticidade da madeira. Foram determinados experimentalmente as características de resistência e elasticidade do material e posteriormente realizados ensaios de ligações padronizados com solicitação paralela e normal às fibras. Os resultados dos ensaios mostram aumento na resistência de compressão normal até 292% e aumento de 80% no limite de proporcionalidade da ligação. A madeira utilizada para a impregnação foi o Pinus de reflorestamento. / The aim of this work is a theorytical and experimental studies of joints in timber structures with wooden dowels of circular cross section impregnated with styrenic resins. The objetives of wood impregnation are to decrease the deterioration process, to promote fire retardation, to improve dimensional stability and mainly increase the compression strength and stiffiness of wood. The strength and stiffness properties of the material are determined. Standard joints tests are carried out in compression both parallel and perpendicular to grains. The test results increases of compression perpendicular strength up to 292% and the up to 80% proportional limit joint. The wood used for impregnation was Pinus from reforestation sites.

Os pontos com maior fragilidade em estruturas de madeira são as ligações, pois nelas ocorrem as maiores concentrações de tensões. Dentre os tipos de conectores mais utilizados nas ligações temos os pinos metálicos, no quais se enquadra o parafuso comum. Para o dimensionamento de ligações por pinos metálicos, dois parâmetros são utilizados: a resistência ao escoamento do aço e a resistência da madeira ao embutimento. O objetivo deste trabalho foi comparar os métodos de ensaio de documentos normativos (ABNT NBR 7190:1997, EN 383:2007, ASTM D5764:2007, EUROCODE 5:2004, NDS:2001 e LRFD:1996) com a finalidade de estabelecer uma proposta de método de ensaio para a determinação da resistência da madeira ao embutimento. Foram realizados ensaios na direção paralela e na direção normal às fibras para seis espécies de madeira (Paricá, Pinus elliottii, Pinus oocarpa, Jatobá, Lyptus e Cupiúba), utilizando vários diâmetros (8 mm, 10 mm, 12 mm e 16 mm) para os pinos metálicos. Baseado na análise dos resultados obtidos foi proposta a adoção do método de ensaio baseado na EN 383:2007. Os resultados experimentais para a resistência ao embutimento tem maior aprovação com o parâmetro resistência à compressão paralela às fibras, atualmente adotado pela ABNT NBR 7190:1997. Além disso, esse método recomenda dimensões que facilitam a confecção dos corpos de prova, principalmente na direção normal às fibras. / Main fragility in timber structures occurs in the connections, because to stress concentrations. Most of connections use bolts laterally loaded, a metal dowel-type fastener. Two parameters are used for design of the connections with metal dowel-type in timber structures: yield strength of metal dowel and embedment strength of wood. The aim of this study was to compare the test methods of Codes (ABNT NBR 7190:1997, EN 383:2007, ASTM D5764:2007, EUROCODE 5:2004, NDS:2001 and LRFD:1996) in order to establish a proposed test method for the determination of the embedment strength of wood. The tests were performed applying load in the direction parallel and in the direction perpendicular to the grain for six species of wood (Paricá, Pinus elliottii, Pinus oocarpa, Jatobá, Lyptus and Cupiúba) using several diameters (8 mm, 10 mm, 12 mm and 16 mm) for the metal dowels. Based on the analysis of the results, is proposed adopting the test method based on EN 383:2007. The experimental results for the embedment strength has better fit with the strength parameter currently used by ABNT NBR 7190:1997, compression parallel to the grain. In addition, this method recommends dimensions that facilitate the specimens preparation, mainly in the direction perpendicular to the grain.

No description available.

O presente trabalho trata do estudo do comportamento de chumbadores grauteados inseridos em concreto com fibras de aço em ligações viga-pilar de estruturas de concreto pré-moldado. Este estudo é importante para se entender e poder quantificar a influência da rigidez deste componente no comportamento de ligações semirrígidas de estruturas de concreto pré-moldado. O objetivo do trabalho é estudar o mecanismo do chumbador no concreto com fibras de aço em ensaios específicos e avaliar também o comportamento de uma ligação viga-pilar de concreto pré-moldado utilizando estas fibras no consolo e no dente da viga. Nesta pesquisa foi realizado um programa experimental no Laboratório de Estruturas da EESC, uma análise numérica com o emprego do software DIANA® e uma comparação com formulações analíticas existentes para o cálculo da força última destes componentes. Foram ensaiados nove modelos experimentais para avaliar especificamente o mecanismo resistente do chumbador, variando-se os diâmetros das barras, sua inclinação e a porcentagem de fibras de aço no concreto. Além destes modelos, foi realizado ensaio de uma ligação viga-pilar de concreto pré-moldado para avaliar a rigidez da ligação com chumbador inserido em concreto com fibras de aço. Nos ensaios experimentais dos chumbadores observou-se que modelos com concreto com fibras de aço apresentam rigidez até 25% maior se comparado ao modelo com concreto convencional. Verificou-se que o graute utilizado para solidarizar os chumbadores exerce significativa influência na capacidade última do modelo, podendo diminuir em cerca de 30% a capacidade de carga. A ligação viga-pilar de concreto pré-moldado utilizando concreto com fibras de aço no consolo e no dente da viga se comportou de maneira satisfatória, não apresentando fissuração na interface dos diferentes concretos. Na comparação dos modelos ensaiados com as formulações teóricas extraídas de trabalhos de referência verificou-se que, para os modelos específicos de chumbador, a formulação existente é representativa. Para a ligação viga-pilar, alguns ajustes na formulação analítica se fizeram necessários para considerações de efeitos de grupo e de borda observados e decorrentes da utilização de dois chumbadores na ligação proposta neste trabalho. / This research deals with the study of the behavior of grouted dowels embedded in concrete with steel fibers. This study is important to understand and quantify the stiffness transmitted by this component in a semi-rigid connection of precast concrete structures. The objective is to study the mechanism of the dowel in the concrete with steel fibers and evaluate the mechanical behavior of a precast beam-column connection using this type of concrete on the corbels and in the dapped-end beam. In this research, an experimental program in the EESC Structures Laboratory was carried out, as well as a numerical analysis with the use of DIANA® software and a comparison with existing formulations to calculate these components. Nine models were experimentally tested to specifically evaluate the dowel resistant mechanism by varying the diameters of the bars, the declination and the percentage of steel fibers in concrete. Furthermore, an experimental test was performed in order to evaluate the behavior of the connector. The results indicate that for the dowels with concrete and steel fibers, the ultimate capacity of the connection occurs by failure of the connector (excessive deformation of the bars), while in conventional concrete this capability is associated with the rupture of the concrete and that the concrete with steel fibers decreases by 25% the deformability of the models. The grout has a significant impact on the ultimate capacity of the model, which may increase in less than 30%. In the analysis of the beam-column connection, it is possible to observe that the proposed connection exceeds by more than 20% the ultimate capacity compared to traditional beam-column connections. In comparing the theoretical models tested with the formulations shown by previous studies, it was found that for specific models dowels, the existing formulation is representative. For the beam-column connection, adjustment was performed in the previous formulation considerations group and edge effects that occur due to the use of two dowels on the tested connection.

Neste trabalho estudou-se o comportamento dos chumbadores grauteados, usados em ligações viga-pilar parcialmente resistentes a momento fletor. O foco da pesquisa foi a análise teórica e experimental do mecanismo resistente do chumbador inclinado. O programa experimental englobou 15 modelos, sendo que as variáveis analisados foram: a) diâmetros dos chumbadores, de 16 mm, 20 mm e 25 mm; b) inclinações dos chumbadores, de 0º (chumbador normal à interface), 45º e 60º; c) resistência à compressão do concreto adjacente ao chumbador, sendo usado concreto das classes C35 e C50; d) aplicação de força de compressão normal à interface. Os resultados experimentais indicaram aumentos significativos tanto na capacidade última quanto na rigidez a cisalhamento do chumbador. Foram realizadas simulações numéricas, onde foi verificada a sensibilidade dos resultados aos parâmetros inerentes à interface concreto - almofada de apoio, sendo desenvolvidas expressões para estimar tais parâmetros. Com base na análise experimental e em análises numéricas, foram propostos modelos analíticos que conseguiram representar de forma satisfatória a influência da inclinação e demais parâmetros analisados no mecanismo resistente do chumbador. / This research deals with the behavior of grouted dowels, used in partial moment resistant beam-to-column connections. The focus of the research was the theoretical and experimental analysis of dowels resistant mechanism. The experimental program include 15 models, and its variables analyzed were: a) the dowel diameter of 16 mm, 20 mm and 25 mm; b) the dowel inclination of 0° (dowels perpendicular to the interface), 45° and 60°; c) compressive strength of concrete adjacent to the dowels of classes C35 and C50, d) application of compression load, normal to the interface. Experimental results indicated significant increases in ultimate capacity and the shear stiffness of the dowels. Numerical simulations were carried out which identified the sensitivity of results to the parameters of the interface concrete bearing pad, and developed expressions to estimate such parameters are given. Based on experimental and numerical analysis analytical models have been proposed that could adequately represent the influence of inclination and other parameters in the mechanism resistant dowels.