Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Joaquim Figueiras

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

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

Tese de mestrado. Estruturas de Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Submitted by Aloísio Sthéfano Corrêa Silva (aloisiosthefano@gmail.com) on 2017-02-09T13:05:34Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO MESTRADO - ALOÍSIO STHÉFANO - REVISADA.pdf: 5397820 bytes, checksum: 0da1fb4a42a8c974c702638120516c27 (MD5) Ficha Catalográfica.pdf: 2021 bytes, checksum: a2f5875adde5a3e43a2d905dd09b4f5b (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2017-02-09T13:18:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO MESTRADO - ALOÍSIO STHÉFANO - REVISADA.pdf: 5397820 bytes, checksum: 0da1fb4a42a8c974c702638120516c27 (MD5) Ficha Catalográfica.pdf: 2021 bytes, checksum: a2f5875adde5a3e43a2d905dd09b4f5b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T13:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO MESTRADO - ALOÍSIO STHÉFANO - REVISADA.pdf: 5397820 bytes, checksum: 0da1fb4a42a8c974c702638120516c27 (MD5) Ficha Catalográfica.pdf: 2021 bytes, checksum: a2f5875adde5a3e43a2d905dd09b4f5b (MD5) / Este trabalho tem como objetivo compilar o embasamento teórico do ACI 440.2R:2008 com o da NBR 6118:2014 afim de levar em consideração os conceitos da norma brasileira no dimensionamento à flexão e ao cisalhamento de vigas reforçadas com PRFC (Polímeros Reforçados com Fibra de Carbono). A contribuição da norma brasileira é dada particularmente no que diz respeito à aplicação dos seus coeficientes de segurança e das propriedades dos materiais (aço e concreto), incluindo os seus limites de deformação. Para tanto, são apresentadas as principais prescrições normativas sobre às propriedades dos materiais e sobre o dimensionamento das peças de concreto armado à flexão simples e ao cisalhamento, tanto pela NBR 6118:2014 quanto pelo ACI 318:2014. Em seguida, para a viga adotada como referência para o estudo, são realizados dois dimensionamentos do reforço com PRFC, um a partir das formulações compiladas e outro considerando apenas as prescrições do ACI 440.2R:2008. Os resultados obtidos são comparados em seguida. Por fim, através do software ANSYS, é feita a modelagem numérica da viga de referência, onde são observadas as tensões e deformações apresentadas pelo concreto, pelo aço e pela fibra de carbono. Os resultados da análise numérica foram comparados com aqueles obtidos a partir das formulações compiladas a fim de validar o modelo numérico adotado nesse estudo. / The objective of this study is to compile the theoretical foundation of ACI 440.2R:2008 with the NBR 6118:2014 in order to take into consideration the concepts of the Brazilian standard sizing to bending and shear strength of beams reinforced with PRFC (Polymers reinforced with carbon fiber). The compilation is made particularly with respect to the coefficients of safety and the properties of materials (steel and concrete), including its limits of deformation. For both, are presented the main prescriptive requirements on the properties of the materials and on the scaling of parts of reinforced concrete to the simple bending and shear, both by the NBR 6118:2014 as by ACI 318:2014. Then, for the beam used as a reference for the study, are performed two dimensioning of reinforcement with PRFC, a book of the formulations compiled and another just considering the requirements of ACI 440.2R:2008. The results obtained are compared then. Finally, through the software ANSYS, is made to numerical modeling of the beam, which are observed the tension and deformation of the concrete, steel and carbon fiber. The results of the numerical analysis were compared with those obtained from the formulations compiled in order to validate the numerical model adopted in this study

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico estático de diferentes cabos poliméricos reforçados por fibras em solicitações de tração e flexão através de ensaios experimentais, modelos analítico e numérico, inserindo as incertezas probabilísticas experimentais. Diferentes fios de compósitos pultrudados de seção circular foram ensaiados experimentalmente para se determinar seus respectivos coeficientes de atrito estático (COF), módulo de elasticidade (E1), coeficiente de Poisson (12) e máxima deformação axial na ruptura (). Cabos utilizando fibras de carbono e resina epóxi de arquitetura 1×7 foram ensaiados experimentalmente em tração e flexão 4 pontos, os resultados foram comparados com um modelo analítico bidimensional simplificado adaptado do modelo de Costello e com um modelo numérico tridimensional dedicado. Considerou-se as incertezas probabilísticas em ambos os modelos incorporando as variações experimentais das principais propriedades de entrada. O modelo numérico foi empregado para o estudo de cabos com construções híbridas (fios de diferentes compósitos). Como principais resultados para o cabo 1×7 CFRP, a carga de ruptura média em tração foi 190,25 kN, em flexão o cabo apresentou uma força média de 598,5 N para um deslocamento de 10 mm. O modelo numérico mostrou-se muito confiável, com uma diferença de -1,15% (181,1 kN) em relação aos resultados experimentais médios para tração, mas o modelo analítico simplificado apresentou diferenças acima de 10%. Para os ensaios em flexão o desempenho dos dois modelos foram similares, o numérico apresentou uma diferença de -3,11% (580,5 N) com relação ao experimental e o modelo analítico apresentou diferença acima de 10% (680,5 N). As análises estatísticas constataram não haver diferenças significativas entre os resultados do modelo numérico em relação ao experimental para ambas as solicitações analisadas. Por outro lado, há uma diferença estatística significativa entre os resultados experimentais e os gerados pelo modelo analítico. Concluiu-se também que todos as propriedades de entrada contribuem de maneira similar aos resultados dos dois modelos. Com o modelo numérico, comprovou-se a ocorrência de escorregamento entre os fios do cabo levando a uma perda da seção transversal circular e diminuição do momento de inércia. Encontrou-se o melhor compromisso entre maior flexibilidade em flexão sem comprometer a resistência à tração, para o cabo 1×7 com passo entre 90 e 150 mm, e que a variação do COF não afeta significativamente o desempenho do cabo em tração e flexão. Por fim, os demais resultados obtidos empregando este modelo indicam que os cabos de compósitos, mesmo em construções multicamadas, apresentam um real potencial de aplicação em diversos setores da engenharia. / The aim of this work is to evaluate the static mechanical behavior of different fiber reinforced polymer cables in tensile and flexural stresses through experimental, analytical and numerical models, inserting the experimental probabilistic uncertainties. Different wires of pultruded composites of circular section were tested experimentally to determine their respective coefficients of static friction (COF), modulus of elasticity (E1), Poisson coefficient (12) and maximum axial deformation at rupture (). Cables using carbon fibers and epoxy resin of 1 × 7 architecture were tested experimentally in traction and 4-point bending, the results were compared with a simplified two-dimensional analytical model adapted from the Costello model and also with a dedicated three-dimensional numerical model. Probabilistic uncertainties were considered in both models by incorporating the experimental variations of the main input properties. The numerical model was used for the study of cables with hybrid constructions (wires of different composites). As the main results for the 1 × 7 CFRP cable, the average tensile ultimate load was 190.25 kN, in flexion the cable had a mean force of 598.5 N for a displacement of 10 mm. The numerical model was very reliable, with a difference of -1.15% (181.1 kN) in relation to the average experimental results for traction, but the simplified analytical model presented differences above 10% For the bending test the performance of the two models was similar, the numerical one presented a difference of -3.11% (580.5 N) in relation to the experimental one and the analytical model showed difference above 10% (680.5 N) . Statistical analysis showed that there were no significant differences between the results of the numerical model in relation to the experimental one for both analyzed requests. On the other hand, there is a statistically significant difference between the experimental results and those generated by the analytical model. It was also concluded that all input properties contribute in a similar way to the results of the two models. With the numerical model, it was verified the occurrence of sliding between the cables of the cable leading to a loss of the circular cross section and decrease of the moment of inertia. The best compromise between greater bending flexibility without compromising tensile strength was found for the 1 × 7 cable with pitch length between 90 and 150 mm, and that the COF variation did not significantly affect the cable's performance in traction and bending. Finally, the other results obtained using this model indicate that composite cables, even in multilayer constructions, present a real potential of application in several engineering sectors.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-05T17:30:14Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoResistênciaFogo.pdf: 1830592 bytes, checksum: c4bbcc4ebbfdc64e901d87c469d34637 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-05T17:30:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoResistênciaFogo.pdf: 1830592 bytes, checksum: c4bbcc4ebbfdc64e901d87c469d34637 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T11:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoResistênciaFogo.pdf: 1830592 bytes, checksum: c4bbcc4ebbfdc64e901d87c469d34637 (MD5) Previous issue date: 2002 / Nesse trabalho, descreve-se os resultados de uma investigação da resistência ao fogo de barras de aço de seção “I” sujeita à flexão composta com o emprego do Método de Elementos Finitos, implementado no VULCAN. Em uma primeira etapa, a pesquisa de relações paramétricas para o cálculo da temperatura crítica em barra flexocomprimidaes de aço bi-rotulados, rotulados-engastados e bi-engastados à rotação, sendo o carregamento variado para quatro Razões da carga máxima.Os resultados são equações paramétricas para o cálculo da temperatura crítica de barras flexocomprimidas de aço sem proteção em função de um fator adimensional. Em uma segunda etapa, são pesquisadas curvas de resistência ao fogo para barra flexo-comprimidas de aço de perfis usuais na prática das construções de edifícios de andares múltiplos. As barras flexo-comprimidas são parcialmente protegidas (alma ou mesas protegidas), sendo as condições de extremidade são as da barra bi-rotulada. Foram examinadas duas situações de carregamento (diagramas de momentos fletores retangular e triangular combinado com carga axial) à temperatura ambiente para a carga solicitante em situação de incêndio. Diversas conclusões de caráter prático são apresentadas. ______________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In this work, a steel columns fire resistence investigation through the Finite Element Method implemented in the software VULCAN is presented. In a first stage, the investigation of parametric relations to determine critical temperatures and four load ratios of simply bars with simply supported ends, one end fixed and the other pinned and both ends fixed steel columns is described. Two loading situations were considered (moment diagrams retangular and triangular plus axial load) in fire are examined. The results are parametric equations to calculate critical temperatures of steel columns without passive fire protection as a function of na adimensional factor. In a second stage, fire resistence curves of multi stories buildings commonly used steel columns were investigated. These columns are partially fire protected (webs or flanges protected) being the end conditions that of a simply supported bar with several loadings. Practical conclusions are addressed.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:58:38Z : No. of bitstreams: 1 146915.pdf: 70465240 bytes, checksum: 9fbf2243da10f3aad2b9fc8fbeb722d4 (MD5)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-03Bitstream added on 2014-06-13T20:08:03Z : No. of bitstreams: 1 ramos_ap_me_ilha.pdf: 1335370 bytes, checksum: df639a483f40fbaf4af083607e75959c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho apresenta uma análise experimental de vigas de alvenaria submetidas à flexão simples. Como definição do projeto foram executadas 8 (oito) vigas denominadas mistas, sendo compostas por blocos estruturais de concreto e uma camada superior de graute. Baseado nos domínios de deformação do concreto armado dividiu-se, para uma melhor análise 4 (quatro) grupos compostos de 2 vigas cada, onde se diferenciaram pela taxa de armadura longitudinal, definidas como A1, A2, A3 e A4, empregada em cada um. Tanto a alvenaria quanto a armadura foram instrumentadas, com extensômetros elétricos (STRANGTH) e LVDTs, com a finalidade de obter leituras referentes à deformação da armadura, à deformação no concreto e a flecha do elemento. Frente aos resultados foi feita uma avaliação estrutural baseada nos Estados Limites Último e de Serviço presentes na NBR 6118 e NBR15961-1. Uma análise simplificada foi apresentada como uma possível proposta de dimensionamento junto a análise das tensões, merecendo continuidade nos estudos. Partindo dessas análises e comparações pertinentes avaliou-se a possibilidade da inserção desse elemento estrutural no processo construtivo da alvenaria estrutural / This paper presents an experimental analysis of masonry beams that were submitted to simple bending. They were executed eight (8) beams called mixed, being composed by blocks of concrete and a top layer of grout. Based on the deformation areas of the concrete; it was divided in order to gain better analysis of the four (4) groups which each of them are composed of two beams, which are differentiated by the longitudinal reinforcement ratio, defined as A1, A2, A3 and A4, used in each. Both masonry and armor were instrumented with strain gages (STRANGTH) and LVDTs; in order to obtain readings for the flow of armor, the compression in the concrete and the element arrow. Based on the results, it was done an evaluation based on structural states and Last Limited State and Service presented on NBR 6118 and NBR15961-1. A simplified analysis was presented as a possible proposal for scaling with the analysis of the tensions and reinforcing that the researching should be continued. Starting with these analyzes and relevant comparisons, it was evaluated the possibility of insertion of this structural element in the construction process of structural masonry

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-13Bitstream added on 2014-06-13T19:05:09Z : No. of bitstreams: 1 souza_roa_dr_sjc.pdf: 6581184 bytes, checksum: 4f86438bdc1d92ecc5aaf0fbfa8a4c53 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo avaliou o efeito de diferentes protocolos de jateamento na resistência à flexão biaxial e na estabilidade estrutural de uma cerâmica de Y-TZP. Para tanto, duzentos e dezesseis discos sinterizados de Y-TZP (Lava, 3M ESPE) (ISO 6872, diâmetro: 15 mm, espessura: 2 mm) foram confeccionados pelo fabricante. Para o ensaio de resistência à flexão, 180 discos (n=10) foram divididos entre 18 grupos de acordo com os fatores “tipo de partícula (Al2O3- 50 e 110μm; SiO2- 30 e 110 μm)”, “pressão (2,5 e 3,5 bar)” e “ciclagem mecânica (CM) (com e sem)”. O jateamento foi realizado a uma distância de 10 mm e com duração de 20 s: Gr1- Controle – (sem tratamento de superfície); Gr2- Al2O3 50 μm/2,5 bar; Gr3- Al2O3 50 μm/3,5 bar; Gr4- Al2O3 110 μm/2,5 bar; Gr5- Al2O3 110 μm/3,5 bar; Gr6- SiO2 30 μm/2,5 bar; Gr7- SiO2 30 μm/3,5 bar; Gr8- SiO2 110 μm/2,5 bar; Gr9- SiO2 110 μm /3,5 bar. Os grupos Gr10 a Gr18 são respectivamente os grupos anteriores submetidos à CM (100.000 ciclos, 50 N, 4 Hz, água 370C. Em seguida todas as amostras foram submetidas ao ensaio de resistência à flexão biaxial (ISO 6872) em máquina de ensaio universal (EMIC, 1 mm/min). Após ensaio de flexão, os dados obtidos (MPa) foram submetidos ao teste de Dunnett (5%) e à Análise de Variância (3 fatores). Para determinar a quantidade e profundidade de possíveis transformações de fase da zircônia (t→m) induzida pelo jateamento e/ou pela ciclagem mecânica, foi realizada a análise de difração de Raios-X em vinte amostras (n=2) dos grupos Gr1 ao Gr9 e Gr18, antes e após tratamento térmico (ciclo de queima da VM9/Vita). Os resultados demonstraram que todos os protocolos de jateamento promoveram um aumento significativo da resistência à flexão da cerâmica de Y-TZP em relação... / This study evaluated the effect of different air-particle-abrasion protocols on the biaxial flexural strength and on the structural stability of Y-TZP ceramic. Disc shaped (ISO 6872, Ø: 15 mm, thick: 2 mm) sintered zirconia specimens (N=216) were obtained from the manufacturer (Lava, 3M ESPE). To the flexure test 180 discs (n=10) were divided among the groups according to the factors “particle (Al2O3 50 and 110μm; SiO2 30 and 110 μm)”, “pressure (2.5 and 3.5 bar)” and “mechanical cycling (MC)(with and without)”. The air-particle-abrasion protocols were performed with 10 mm of distance and duration of 20 s: Gr1- Control – (without air-particle-abrasion); Gr2- Al2O3 50 μm/2,5 bar; Gr3- Al2O3 50 μm/3,5 bar; Gr4- Al2O3 110 μm/2,5 bar; Gr5- Al2O3 110 μm/3,5 bar; Gr6- SiO2 30 μm/2,5 bar; Gr7- SiO2 30 μm/3,5 bar; Gr8- SiO2 110 μm/2,5 bar; Gr9- SiO2 110 μm /3,5 bar. The groups Gr10 to Gr18 are those groups before submitted to MC, respectively (100.000 cycles; 50 N, 4 Hz, water 370C). After, all specimens were tested for biaxial flexural strength (ISO 6872) in a universal testing machine (EMIC). After, all specimens were tested for biaxial flexural strength (ISO 6872) in a universal testing machine (EMIC). The data were submitted to statistical tests ANOVA and Dunnett (5%). To determine the percentage and deep of possible zirconia transformations (te mo) after the air-particle-abrasion protocols and/or MC, the X-Ray diffraction was performed on 20 samples (n=2) from the groups Gr1 to Gr9 and Gr18, before and after thermal treatment (VM9/Vita firing cycle). The results showed that all air-particle-abrasion protocols increased significantly the flexure strength of the Y-TZP ceramic compared to the negative Control... (Complete abstract click electronic access below)