Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-07-13T16:31:22Z No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-29T19:00:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T19:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) Previous issue date: 2017-08-29 / Todos materiais sujeito a esforços mecânicos são passivos de fissuração e ruptura, e a avaliação da mudança de parâmetros como resistência mecânica e condutividade hidráulica após essa condição é de interesse à engenharia como um todo. Materiais porosos que permitem a passagem de água através de sua estrutura sofrem mudanças sensíveis no fluxo de fluidos através dos mesmos quando fissurados. Camadas finas apresentam espessuras tal que as fissuras possam atravessar inteiramente o meio em suas iterações mais severas, modificando o próprio regime do fluxo por meio da intensa alteração do meio. Em diversas obras da geotecnia, essas fissuras manifestam-se nas superfícies, sejam elas geossintéticos, pavimentos, faces de barragem ou especificamente camadas de cobertura de aterros. A manifestação dessas fissuras nas suas respectivas superfícies permite a avaliação de situações que refletem comportamentos internos que não são facilmente acessíveis. As diferentes técnicas de análise de imagem permitem a extração de dados complexos das fissuras, da distribuição das aberturas, área fissurada e comprimento das mesmas. Estes dados de difícil extração sem uso da computação permitem avaliar várias propriedades de interesse ao correlacionar esses parâmetros geométricos com as propriedades do meio fissurado. A partir de algumas correlações de abertura das fissuras e geometria tridimensional pode-se entender o modo de ruptura do material e também simular o comportamento das trincas em níveis profundos. Com os dados da geometria superficial correlacionados aos valores de profundidade ao longo do meio pode-se determinar o meio fissurado pelo qual um fluido deve percolar. Definindo-se as condições de contorno, avalia-se como ocorrerá a infiltração por um modelo análogo ao de um tanque, no qual a lâmina de água altera-se proporcionalmente ao valor do volume percolado. Para avaliar e calibrar os métodos da etapa computacional foi produzida uma camada de mistura de solo e bentonita compactada em uma caixa que permitissem a fissuração do solo. O material foi selecionado como resultado de ensaios de fissuração em pequena escala e avaliações de parâmetros relevantes para que manifestasse propriedades avaliadas na dissertação, em especial a fissuração após ciclos de ressecamento. O solo foi submetido a uma saturação na condição de fissuração estável e foi avaliada a infiltração da água através do mesmo. Com os dados das fissuras superficiais nesse estado e os dados experimentais da infiltração, foram feitas comparações entre os modelos de calibração e os resultados experimentais. Com os valores experimentais verificou-se que o modelo de tanque em meio fissurado previu bem os resultados, quando as condições de contorno eram definidas com rigor e que as fissuras aumentaram a vazão 42 vezes em relação ao resultado para o meio intacto. / All materials under mechanical loads are subject to cracking and failure; as such, the evaluation of the relevant parameter changes under such conditions is of great interest to engineering field as a whole. Porous materials that allow the passage of fluids through them suffer sensible change in flow conditions when cracked. Thin layers have a thickness that allows severe cracks to penetrate it fully, changing the flow regime in the medium as a result of intense geometric changes in the layer. The cracks manifest themselves in several geotechnical applications, from geosynthetics, pavement, dams and specifically in liners. The surface cracks in those respective techniques allows the collection of relevant data that reflects internal behaviour of the medium that is not easily obtainable. The different image analysis techniques allow the extraction of complex data of the cracks themselves, such as the distribution of openings, the percentage of cracked area and even the length of the cracks. This data is of difficult extraction without the use of computation and it creates the possibility of determining interesting properties by correlating geotechnical parameters to the cracked medium. With correlations of crack opening and three-dimensional geometry, it is possible to both understand the cracking condition of the application and simulate the geometry of the fissures in depth. The flow of water through the fractured medium is then simulated as an interaction between the geometry of the cracked layer and boundary conditions of water head, in analogue manner to a closed tank where the water level reduction is proportional to the volume flown. A layer composed of a mixture of natural tropical soil with added bentonite was compacted into a larger scale to calibrate and evaluate the results of the simulation. The material was selected after several experimental evaluations done prior to the larger scale infiltration, where different conditions were created to optimize the desired properties, mostly cracking after desiccation. After three cycles of desiccation, the cracks were in a stable state, and the soil was submitted to a saturation. In this state, the volume infiltrated was measured and later compared with the simulation results. In a latter step, the models were evaluated in relation to their reliability and sensibility towards change in fed parameters. The evaluation of flow in a saturated cracked medium by a water tank model produced very close results when the boundary conditions are defined rigorously and that the presence of cracks increased the water flow by a factor of 42 in relation to the intact surface.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-09-30T18:15:09Z No. of bitstreams: 1 2007_ClaudioHDeAFPereira.pdf: 12988813 bytes, checksum: d6eff6c5a4fa5467da6f465bf82485d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2009-12-03T12:59:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_ClaudioHDeAFPereira.pdf: 12988813 bytes, checksum: d6eff6c5a4fa5467da6f465bf82485d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-03T12:59:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_ClaudioHDeAFPereira.pdf: 12988813 bytes, checksum: d6eff6c5a4fa5467da6f465bf82485d1 (MD5) Previous issue date: 2007-12-19 / Esta pesquisa discute a movimentação do revestimento à base de argamassa e a sua influência na fissuração e no descolamento do revestimento em argamassa aplicado sobre substrato de concreto. Para embasar essa discussão, foram realizadas avaliações experimentais com objetivo de analisar aspectos relacionados à interação de diferentes tipos de argamassas com substratos de concreto sem chapisco, com chapisco industrializado e convencional, sob a interferência do meio a que foram expostas (condições severa e amena de exposição), criando um modelo comportamental para essas relações. As argamassas mistas e industrializada utilizadas neste trabalho foram avaliadas para se obter a caracterização dos seus comportamentos no estado fresco e endurecido. Já como revestimento, essas argamassas passaram por ensaios para obtenção dos perfis de perda de água por evaporação e por absorção pelo substrato, além de determinações para obtenção das movimentações de água interna e superficial. Como resultados desta pesquisa, foram constatados que as variações do tipo e da composição da argamassa exerceram pouca influência no comportamento do revestimento quanto à movimentação, e que a variação nas espessuras do revestimento ocasionou maior movimentação superficial. Constatou-se também que a natureza do substrato, assim como a condição de exposição, tiveram papeis fundamentais no surgimento do descolamento e fissuras. Nesse sentido, observou-se que os revestimentos aplicados sobre substrato de concreto sem chapisco submetidos à condição severa de exposição apresentaram, em todos os ensaios realizados nesta pesquisa, descolamento e fissuras, e que somente o revestimento de argamassa mista com elevado teor de água apresentou fissuras, sem descolamento. E, ainda, comprovou-se que a ausência do chapisco e a condição de exposição crítica ocasionaram menores valores de aderência. Através desses resultados propôs-se um modelo comportamental mostrando como a retração do revestimento pode causar o descolamento e/ou a fissuração da argamassa. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work approaches the movement of the mortar renders and its influence in the crack and the detachment of the mortar render applied on a substrate of concrete. To base this discussion, experimental evaluations with objective had been carried through to analyze aspects related to the interaction of different types of mortar with substrate of concrete without base preparation, with industrialized and conventional, under the interference of the way the one that had been displayed (conditions of exposition), creating a behavioral model for these relations. Mortar mixing and industrialized used in this work had been evaluated to get the characterization of its behaviors in the fresh and hardened state. Already as rendering, these mortars had passed for essays for attainment of the profiles of loss of water for evaporation and absorption for the substratum, beyond determination for attainment of the internal and superficial water movements. As result of this work, which was evidenced variations of the type and the composition of the mortar had exerted little influence in the behavior of the render how much the movement, and that the variation in the thicknesses on mortar rendering caused to greater superficial movement. One also evidenced that the type of substrate, as well as the exposition condition, had basic papers in the sprouting of the detachment and fissures. In this direction, it was observed that the mortar renderings applied on concrete substrate without preparation of base submitted the severe condition of exposition had presented, in all essays carried through in this work, detachment and fissures, and that the mixing mortar with raised water text only presented cracks and detachment. And still, proved that the absence of the slurry mortar and the condition of critical exposition had caused to minors values of tensile bond strength. Through these results it was suggested a behavioral model showing how the retraction of the render mortar can cause the detachment and/or the cracking.

Este trabalho apresenta uma análise teórica e experimental do desempenho de vigas de concreto armado com telas soldadas com relação à resistência, à força cortante e ao controle da fissuração. O programa experimental englobou cinco séries de vigas com variação dos seguintes parâmetros: largura e altura das vigas, taxa de armadura transversal, taxa de armadura lateral e tipo de ancoragem dos fios verticais da tela no bordo comprimido da viga. Os modelos experimentais foram constituídos por doze vigas VQ (15 x 40 x 305), relação a/d= 2,78 e sete vigas VS (20 x 70 x 540), a/d= 2,66, ambas com seção T (bf = 50 cm e hf = 10 cm). O esquema de ensaio foi de uma viga simplesmente apoiada, com duas forças concentradas aplicadas. A formulação proposta, elaborada com base na teoria do cisalhamento-atrito, considerando a contribuição da armadura lateral na resistência à força cortante, foi analisada mediante os resultados obtidos nos ensaios. Analisaram-se também as aberturas das fissuras de cisalhamento na alma. A contribuição da armadura lateral da tela soldada deve-se à alteração em dois mecanismos resistentes alternativos: aumento da parcela de engrenamento dos agregados afetada pelas menores aberturas das fissuras de cisalhamento na alma e pelo efeito de pino dos fios da armadura lateral nos pontos em que são interceptados pelas fissuras diagonais. De modo geral, as vigas armadas com telas soldadas apresentaram menores aberturas de fissuras de cisalhamento na alma, um panorama de fissuração mais sistemático e maior reserva de resistência nas proximidades do colapso. / This work presents a theoretical-experimental analysis of performance shear design and cracking control in reinforced concrete beams with welded wire mesh. The experimental program consisted of five series of beams with variation of the following parameters: width and depth of the beam, transversal reinforcement ratio, lateral reinforcement ratio and type of stirrup anchorage in beam compression zone. The tested specimens comprised of twelve beams VQ (15 x 40 x 305), shear span-to-depth a/d= 2,78 and seven beams VS (20 x 70 x 540), a/d= 2,66, both with T transversal section (bf = 50 cm e hf = 10 cm). The test setup was a simply supported beam, with two concentrated forces applied. The proposed model was based on shear friction, which took account of the lateral reinforcement contribution on shear design. This model was compared with the test results. It was also studied the shear crack widths on the web beam. The lateral reinforcement contribution is provided by two alternative strength mechanisms: the increasing of portion agreggate interlock affected by smaller diagonal crack widths and the dowel effect of lateral reinforcement wires intercepted by diagonal plane failure. Generally, the welded wire fabric beams presented smaller inclined shear cracks, a better cracking configuration and higher strength reserve close to colapse.

Com o avanço tecnológico dos computadores e o desenvolvimento de soluções para problemas não lineares através do método dos elementos finitos, hoje é possível fazer uma análise mais complexa e mais próxima da realidade. É de extrema importância à verificação dos resultados obtidos pelos programas com a realidade e saber em quais casos esses modelos podem ser aplicados. Assim, o objetivo deste trabalho é discutir as vantagens e desvantagens da modelagem de estruturas de concreto armado em duas e três dimensões, através dos modelos de fissuras distribuídas. Foram escolhidos três experimentos para a modelagem numérica: o primeiro trata-se de um experimento com uma viga de concreto armado (LEONHARDT; WALTHER, 1962), o segundo experimento também é realizado com uma viga de concreto armado (BRESLER; SCORDELIS, 1963) e o terceiro experimento utiliza vigas de concreto armado em escala reduzida, fabricadas com microconcreto e arame, simulando uma barra de aço lisa (ALMEIDA et al, 2006). Para a modelagem numérica, utilizando-se o modelo de fissuras distribuídas com fissura rotacional e a análise das estruturas de concreto foi escolhido o programa comercial ATENA - \"Advanced Tool Engineering Non-linear Analysis\". / The technological advancement of computers and the development of solutions for nonlinear problems by finite element method are now possible to make more complex the analysis and closer to reality. It is extremely important to verify the results obtained by programs with reality and know which cases these models can be applied. So the objective is to discuss the advantages and disadvantages of modeling reinforced concrete structures in two and three dimensions, through the smeared cracking models. Three experiments were chosen to make the numerical modeling: the first is an experiment with a reinforced concrete beam (LEONHARDT; WALTHER, 1962), the second experiment is also a reinforced concrete beam (BRESLER; SCORDELIS, 1963) and the third experiment is reinforced concrete beams with small-scale and made of wire microconcrete simulating flat steel bar (ALMEIDA et al, 2006). For numerical modeling, using the smeared crack model with rotational crack, and analysis of concrete structures was chosen the commercial program ATENA - Advanced Tool Engineering Non-linear Analysis.

A durabilidade das estruturas de concreto tem se tornado um assunto de interesse mundial nas últimas duas décadas. Os custos econômicos associados a reparos de estruturas de concreto são cada vez maiores, e cada vez mais a incidência de insucessos nessas intervenções corretivas que não resultam adequadas é reportada. No Brasil a técnica de intervenção corretiva mais utilizada é a de reparos localizados com argamassas base cimento modificadas com polímeros. Uma das patologias mais comumente apresentada quando do uso deste tipo de intervenção é a fissuração associada à retração. O presente trabalho pretende avaliar a influência das variáveis mais importantes e até de alguns parâmetros de dosagem, na fissuração devido à retração de argamassas de reparo. Para tal foi estudada uma família de argamassas com mesma consistência de traços 1:1,0, 1:1,5, 1:2,2 e 1:3,0; utilizando para estas um teor fixo de polímero e de aditivo superplastificante com relação à massa do cimento. Foram também avaliadas três argamassas de base cimento modificadas com polímeros disponíveis no país e comercializadas para o reparo de estruturas de concreto, de modo a classificar e comparar estas quanto à fissuração, em relação àquelas dosadas em laboratório. Para avaliar a tendência à fissuração das argamassas foram realizados ensaios de retração potencial livre, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade e retração restringida. Os resultados obtidos mostram que o modelo εj - ftj/Ecj conseguiu acusar a fissuração das argamassas que realmente fissuraram no ensaio de retração restringida. Esse modelo considera todas as variáveis influentes na fissuração medidas no programa experimental. Verificou-se também que para um estudo mais simplificado pode ser utilizado um modelo que considera apenas a retração livre, porém este se coloca sempre a favor da segurança. Para argamassas de uma mesma família pode-se dizer que há um traço que apresenta a menor tendência à fissuração. / The durability of concrete structures has become an issue of interest worldwide especially during the last two decades. The expenditures associated to the repair and rehabilitation of concrete structures is becoming increasingly higher, and the amount of unsucceeded repairs on concrete structures has been reported as unacceptable. In Brazil, patch repair with cement-based polymer modified mortars is the most widely technique used. One of the main causes of distress when using this type of repair has been found to be shrinkage cracking. The target of this research is to evaluate the effect of some significant properties and also some mix-design parameters on the cracking potential due to shrinkage of repair mortars. Therefore, a family of mortars with the same consistency with cement:sand proportions of 1:1,0, 1:1,5, 1:2,2 and 1:3,0; with a constant polymer and superplasticizer content related to the cement weight. Also, three industrialized polymer modified repair mortars from different manufacturers were evaluated, thus allowing classifying and comparing their cracking potential with the laboratory prepared mortars. For evaluating the cracking potential of the mortars the following tests were selected, free-shrinkage, flexural strength, elasticity modulus and restrained shrinkage. The results obtained show that the model εj - ftj/Ecj was able to distinguish the mortars that cracked during the restrained shrinkage testing from the mortars that did not crack. This model considers all of the variables measured during the experimental program affecting shrinkage related cracking. It was also verified that a more simplified study can considering only the free-shrinkage of the mortars can be applied; being that this model will always be in favor of security. For mortars of a same family it can be concluded that there is one mix-proportion that will present the least cracking tendency.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T13:02:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ComportamentoArgamassasRevestimento.pdf: 2757597 bytes, checksum: f795d97905832a6bb7cd31082106244d (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-20T15:46:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ComportamentoArgamassasRevestimento.pdf: 2757597 bytes, checksum: f795d97905832a6bb7cd31082106244d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T15:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ComportamentoArgamassasRevestimento.pdf: 2757597 bytes, checksum: f795d97905832a6bb7cd31082106244d (MD5) Previous issue date: 2013-10-22 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Esta pesquisa objetiva avaliar a retração, através da movimentação superficial de argamassa, ocorrência de fissuração e descolamento do revestimento. Foram escolhidos dois tipos de substrato, um com resistência de 30 MPa e o segundo com 40 MPa, dois tipos de argamassa, uma aditivada e uma mista, e duas espessuras da camada de revestimento, de 15 mm e 30 mm, com condição de exposição simulada a realidade da regiõ. Para isso, foram realizados ensaios de caracterização das argamassas no estado fresco (consistência, retenção de água, ar incorporado e densidade de massa) e no estado endurecido (resistência a compressão axial, tração na flexão, densidade de massa aparente, absorção de água, índice de vazios e massa especifica).Apos a confecção dos corpos-de-prova para avaliação, foram medidas as movimentações superficiais da argamassa durante 28 dias e ocorrência das fissuras e descolamento, bem como a verificação da resistência de aderência a tração do revestimento e a perda de água por evaporação das argamassas. Como resultados desta pesquisa, foram constatados que a variação da resistência do substrato não apresentou diferença significativa na analise da retração, bem como a espessura da camada para algumas series. Constatou-se também que o tipo da argamassa, ou seja, a composição do material exerce influencia direta na retração das mesmas.Em relação a perda de água das argamassas por evaporação, pode-se perceber que o aditivo incorporador de ar obteve mais exito na retenção de água dos materiais. No ensaio de resistência de aderência a tração, foi verificado que a influencia mais significativa foi em relação a composição das argamassas e que as mesmas apresentaram valores acima dos mínimos permitidos por norma. / This research aims to evaluate the retraction, by the mortar superficial movement, occurrence of cracking and detachment of the mortar. Were choosed two types of substrate, one with a 30 Mpa resistance and other with 40 MPa resistance, also were used two types of mortar, one with additive and other lime based, two thicknesses of coating layer, from 15 mm and 30 mm, and was simulated the exposure condition that the region has.For this, tests were performed to characterize the mortar in the fresh state (consistency, water retention, air entrainment and mass density) and in the hardened state (compressive strength, tensile strength in bending, specific gravity, water absorption, voids and density). After preparation of the samples for evaluation, were taken the measures of superficial movement of the mortar for 28 days and the occurrence of cracks and detachment, as well as the verification of the bond strength of the coating and also the loss of water by evaporation of mortars. As a result of this research, it was observed that the variation of the resistance of the substrate analysis not showed a significant difference in the shrinkage, as well as the thickness of the layer to some series. It was also found that the type of mortar, or the material composition, has a direct influence on retraction. With regard to water loss by evaporation from the mortar, it can be seen that the additive achieved greater success in water retention materials. In the test of bond strength, was found that the most significant influence was in relation to the composition of the mortars and that they had values above the minimum allowed by regulatory norm.

Tese de mestrado. Estrututas de Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2004