O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma associação dos cálculos elástico e plástico, para análise de lajes-cogumelo. Foram considerados painéis retangulares, com carregamento uniformemente distribuído. O cálculo elástico é utilizado como pré-dimensionamento, fornecendo a razão entre os momentos de vão e permitindo a fixação dos momentos de plastificação negativos. O cálculo plástico é feito através da Teoria das Charneiras Plásticas, que é utilizada na obtenção dos momentos de plastificação, com os quais é feito o dimensionamento. Também se apresentam dois exemplos completos, para comparar os resultados do cálculo elástico com aqueles relativos ao procedimento ora proposto. O cálculo elástico foi feito através do Processo dos Pórticos Equivalentes. Não houve diferença significativa entre os resultados obtidos com os dois processos, para os exemplos considerados. Novas pesquisas são sugeridas para aprimorar o procedimento proposto. / The main aim of this work is to present an association of elastic plate theory and plastic analysis, to beamless slabs (flat slabs and flat plates) analysis. Rectangular panels uniformly loaded were considered. Elastic plate theory is used to predimensioning, determining the relation between positive bending moments and permiting to fix the ultimate negative moments of resistance. Plastic analysis is made by Yield Line Theory, that is used to obtain ultimate moments of resistance, which are used in dimensioning. Two complete examples are also presented, to compare results of elastic plate theory with those relative to proposed proceeding. Elastic calculus is made by Equivalent Frame Method. There was not significant difference between results obtained with the two processes in the considered examples. New researches are suggested in order to perfect proposed proceeding.

Lajes-cogumelo são sistemas estruturais que apresentam uma série de vantagens em relação aos sistemas convencionais. Por outro lado, com a retirada das vigas, podem surgir problemas como o deslocamento transversal das lajes, a instabilidade global do edifício e a punção da laje pelo pilar. Este trabalho concentra-se no estudo dos deslocamentos transversais das lajes-cogumelo, procurando-se fazer a comparação entre deslocamentos calculados por diferentes processos: o das vigas cruzadas, o de Rangan e o dos elementos finitos. São abordados conceitos básicos para o cálculo desses deslocamentos, o estado de fissuração a ser adotado na determinação da rigidez e os efeitos da fluência e da retração do concreto, que foram baseados no ACI 209R-92. São apresentados três exemplos de aplicação. Com base nos resultados obtidos, verifica-se que os valores dos deslocamentos calculados pelos diferentes processos dependem muito da rigidez considerada, uma vez que é grande a influência do estado de fissuração nos deslocamentos da laje. Nos dois primeiros exemplos, pode-se observar que a diferença de resultados entre o processo de Rangan (que adota um estado padrão de fissuração) e a análise por elementos finitos (considerando a fissuração) é muito variável; os resultados diferem de 1% a 200%. Os resultados obtidos com dois programas de elementos finitos (que consideram a fissuração de formas diferentes) não apresentam diferenças maiores que 14%. / Flat plates are structural systems that present some advantages when compared to slabs with beams. On the other hand, when beams are removed some problems can arise, such as slab deflections, global instability of the building and punching shear. This work deals with the flat plate deflections, comparing computed deflections using different procedures: crossing beam method, Rangan method and finite element method. Basic concepts for the calculation of these deflections, the cracking stage to be adopted in order to determine the stiffness and the effects of concrete creep and shrinkage using the ACI 209R-92 are presented. Three examples are developed. Based on the results, it is noticed that the computed deflections using different procedures depend on the esteemed stiffness, since the influence of cracking stage in the slab deflections is great. In the first two examples, the difference between the results calculated using the Rangan method (which adopts a standard cracking stage) and the finite element method (considering cracking) is very variable; the results differ within a range of 1% to 200%. The results calculated with two finite element program (which consider cracking by different ways) do not present differences greater than 14%.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma associação dos cálculos elástico e plástico, para análise de lajes-cogumelo. Foram considerados painéis retangulares, com carregamento uniformemente distribuído. O cálculo elástico é utilizado como pré-dimensionamento, fornecendo a razão entre os momentos de vão e permitindo a fixação dos momentos de plastificação negativos. O cálculo plástico é feito através da Teoria das Charneiras Plásticas, que é utilizada na obtenção dos momentos de plastificação, com os quais é feito o dimensionamento. Também se apresentam dois exemplos completos, para comparar os resultados do cálculo elástico com aqueles relativos ao procedimento ora proposto. O cálculo elástico foi feito através do Processo dos Pórticos Equivalentes. Não houve diferença significativa entre os resultados obtidos com os dois processos, para os exemplos considerados. Novas pesquisas são sugeridas para aprimorar o procedimento proposto. / The main aim of this work is to present an association of elastic plate theory and plastic analysis, to beamless slabs (flat slabs and flat plates) analysis. Rectangular panels uniformly loaded were considered. Elastic plate theory is used to predimensioning, determining the relation between positive bending moments and permiting to fix the ultimate negative moments of resistance. Plastic analysis is made by Yield Line Theory, that is used to obtain ultimate moments of resistance, which are used in dimensioning. Two complete examples are also presented, to compare results of elastic plate theory with those relative to proposed proceeding. Elastic calculus is made by Equivalent Frame Method. There was not significant difference between results obtained with the two processes in the considered examples. New researches are suggested in order to perfect proposed proceeding.

Lajes-cogumelo são sistemas estruturais que apresentam uma série de vantagens em relação aos sistemas convencionais. Por outro lado, com a retirada das vigas, podem surgir problemas como o deslocamento transversal das lajes, a instabilidade global do edifício e a punção da laje pelo pilar. Este trabalho concentra-se no estudo dos deslocamentos transversais das lajes-cogumelo, procurando-se fazer a comparação entre deslocamentos calculados por diferentes processos: o das vigas cruzadas, o de Rangan e o dos elementos finitos. São abordados conceitos básicos para o cálculo desses deslocamentos, o estado de fissuração a ser adotado na determinação da rigidez e os efeitos da fluência e da retração do concreto, que foram baseados no ACI 209R-92. São apresentados três exemplos de aplicação. Com base nos resultados obtidos, verifica-se que os valores dos deslocamentos calculados pelos diferentes processos dependem muito da rigidez considerada, uma vez que é grande a influência do estado de fissuração nos deslocamentos da laje. Nos dois primeiros exemplos, pode-se observar que a diferença de resultados entre o processo de Rangan (que adota um estado padrão de fissuração) e a análise por elementos finitos (considerando a fissuração) é muito variável; os resultados diferem de 1% a 200%. Os resultados obtidos com dois programas de elementos finitos (que consideram a fissuração de formas diferentes) não apresentam diferenças maiores que 14%. / Flat plates are structural systems that present some advantages when compared to slabs with beams. On the other hand, when beams are removed some problems can arise, such as slab deflections, global instability of the building and punching shear. This work deals with the flat plate deflections, comparing computed deflections using different procedures: crossing beam method, Rangan method and finite element method. Basic concepts for the calculation of these deflections, the cracking stage to be adopted in order to determine the stiffness and the effects of concrete creep and shrinkage using the ACI 209R-92 are presented. Three examples are developed. Based on the results, it is noticed that the computed deflections using different procedures depend on the esteemed stiffness, since the influence of cracking stage in the slab deflections is great. In the first two examples, the difference between the results calculated using the Rangan method (which adopts a standard cracking stage) and the finite element method (considering cracking) is very variable; the results differ within a range of 1% to 200%. The results calculated with two finite element program (which consider cracking by different ways) do not present differences greater than 14%.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Christine Garrido Marquez.pdf: 3277601 bytes, checksum: e27c6b29c8e0951b47d16d9bbfeb2287 (MD5) Previous issue date: 2006-08-31 / Eight reinforced concrete square flat slabs of reinforced concrete were tested. Slabs were 130mm thick with an 1800 mm side and were submitted to central loading, and the objective was to investigate the influence of column rectangularity coefficient. Column cross section dimensions (cmáx/cmín) varyied between 1 and 4, with a constant perimeter equal to 1000mm. Results presented and analysed include ultimate loads and failure types, modes of rupture, vertical displacements, cracking and deformations of steel and concrete. Comparisons with codes, norms and results of literature results are also presented. The results indicate that as the rectangularity coefficient increases, punching shear resistance decreases for constant perimeter column flat slabs. Suggesting that punching shear has to be considered specially in regions close to column extremity, where there is a larger concentration of shear forces. A proposal for an inclusion of the retangularity parameter (cmáx/cmín) in expressions for calculation punching shear resistance of ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) and NBR-6118 (2003) codes is presented. / São analisadas experimentalmente 8 (oito) lajes cogumelo de concreto armado quadradas com 1800 mm de lado e 130 mm de espessura, submetidas a carregamento central, com o objetivo de investigar a influência do índice de retanguralidade do pilar, sendo que a relação entre as dimensões da seção transversal do pilar (cmáx/cmín) variou entre 1 e 4, com perímetro mantido constante e igual a 1000 mm. São apresentados e analisados os resultados das cargas últimas, modos de ruptura, deslocamentos verticais, fissuração e deformações do aço e concreto. São apresentadas comparações dos resultados experimentais com códigos, normas de projeto e resultados da literatura. Os resultados indicam que à medida que aumenta o índice de retangularidade, a resistência à punção diminui, para lajes que possuem pilares com o perímetro constante. Sugerindo que o combate à punção pode ser mais efetivo em regiões próximas das extremidades dos pilares, onde há maior concentração de forças cortantes. É apresentada uma proposta de inclusão do parâmetro cmáx/cmín nas expressões de cálculo da resistência à punção do ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) e NBR-6118 (2003).

Neste trabalho analisa-se a resistência à punção e a ductilidade das ligações laje-pilar em doze modelos de lajes-cogumelo de concreto armado, nas quais se efetuam combinações de emprego de concreto de alta resistência, diferentes volumes de fibras de aço e uso de armadura transversal na forma de conectores de aço tipo pino. Todas as lajes são quadradas com 1160 mm de lado e 100 mm de espessura. A armadura de flexão foi composta de barras de aço de 10 mm espaçadas de tal forma a resistir a um momento fletor único em ambas direções. Os conectores, quando utilizados, foram dispostos radialmente e compostos de barras de aço de 6.6 mm soldadas a segmentos de ferro chato nas duas extremidades. Para avaliar a capacidade resistente dos modelos de ligação laje-pilar e observar o ganho de ductilidade que as fibras proporcionam, foram ensaiados segmentos-de-laje, os quais representam uma faixa destes modelos de ligação laje-pilar. Foi utilizado um sistema de ensaio dotado de atuador hidráulico servo-controlado, programado para ensaio com deformação controlada e aquisição contínua dos dados, o que permitiu a avaliação do comportamento pós-pico de resistência e a realização de medições de resistência residual. Várias hipóteses de cálculo foram utilizadas para avaliar a resistência última das ligações laje-pilar. Empregou-se um critério de classificação para caracterizar o tipo de ruptura em: punção ou flexão predominante ou uma combinação de punção-flexão. Constatou-se que o emprego de concreto de alta resistência, juntamente com armadura transversal, aumenta substancialmente a resistência da ligação laje-pilar, e quando combinado com fibras de aço, consegue-se um considerável aumento da ductilidade. / This work analyses the punching shear resistance and ductility of slab-column connections on twelve concrete flat slab models. The model characteristics resulted from combinations of the application of high or ordinary strength concrete, different steel fiber volume fractions and use or not of shear reinforcement. All the slabs are square with 1,160 mm of side and 100 mm of thickness. The main flexural reinforcement was composed of 10 mm steel bars spaced in such a way to resist to the same bending moment in both directions. When used, the shear reinforcement of steel studs were disposed in radial directions and consisted of 6.6 mm steel bars welded to flat steel segments in their ends. To evaluate the resistant capacity of slab-column connection models and to observe the ductility that the fibers provide, they were rehearsed segments-of-slab, which represents a strip of these slab-column connection models. A testing system with a servo-controlled hydraulic jack was used and it was programmed for a controlled deformation test and continuous data acquisition. This method allowed the evaluation of the post-peak strength behavior and the measurement of residual resistance forces. Several calculations hypotheses were used to evaluate the ultimate strength of the slab-column connections. A classification criterium was applied to characterize the failure type as: predominant punching or flexure or a combination of punching-flexure. It was verified that the application of high strength concrete, together with shear reinforcement, increases substantially the slab-column connection strength, and, when combined with steel fibers, a considerable ductility increase is achieved.

Neste trabalho investiga-se o comportamento resistente de lajes-cogumelo de concreto armado, analisando-se as possibilidades de melhoria de desempenho com relação ao fenômeno de punção, pelo emprego de concreto de alta resistência, pelo reforço com fibras de aço e pelo uso de armaduras transversais de combate à punção, através de ensaios de modelos de lajes-cogumelo quadradas que representam a ligação laje-pilar para o caso do pilar interno. Apresenta-se também uma revisão de conhecimentos sobre as lajes-cogumelo, o seu comportamento estrutural com ênfase no fenômeno da punção, e os principais conceitos sobre os concretos de alta resistência e os compósitos constituídos de matriz de cimento reforçada com fibras. Doze modelos de laje-cogumelo foram ensaiados com diferentes combinações de concreto de alta resistência, concreto de resistência convencional, armadura transversal e volume de fibras (0%, 0,75% e 1,5%). Um acréscimo significativo de resistência à punção foi observado, devido ao uso de concreto de alta resistência e à adição de fibras. A combinação de concreto de alta resistência com 1,5% de volume de fibras e armadura transversal proporcionaram o dobro de aumento na resistência à punção em relação ao modelo de concreto convencional sem armadura transversal e sem adição de fibras. A adição de fibras é a suposta responsável por cerca de 50% de acréscimo de resistência e o aumento da ductilidade. Outras comparações incluindo as previsões teóricas (Texto Base da NB1/94, CEB/90, AGI 318/89 e EUROCODE N.2) são comentadas. / This work investigates the behavior of reinforced concrete flat slabs, analysing the possibility of performance improvement, in relation to punching shear phenomenon, regarding to the use of high strength concrete, the addition of steel fibres and the use of transversal steel reinforcement against punching shear, through tests of flat slab square models that represent the slab-column connection, for the case of an interior column. lt introduce a revision of knowledge of flat slabs, their structural behavior with emphasis on the punching shear phenomenon, and the main concepts about high strength concretes and the composites made of cement matrix reinforced with fibres. Twelve flat slab models were tested in different combinations of high strength concrete, ordinary strength, shear reinforcement and steel fibre volume fraction (0%, 0,75% e 1,5%). A significant increase in the punching shear strength was observed, either due to the use of high strength and the addition of steel fibres. The combination of high strength concrete with 1,5% fibre volume fraction and shear reinforcement provide twice the punching shear resistance of an ordinary concrete strength model without shear reinforcement and without fibre. Fibre addition is supposed to be responsible by about 50% of the resistance improvement and the increase of ductility. Other comparisons including theoretical previsions (Texto Base da NB1/94, CEB/90, ACI 318/89 e EUROCODE N.2) are commented.

Neste trabalho analisa-se a resistência à punção e a ductilidade das ligações laje-pilar em doze modelos de lajes-cogumelo de concreto armado, nas quais se efetuam combinações de emprego de concreto de alta resistência, diferentes volumes de fibras de aço e uso de armadura transversal na forma de conectores de aço tipo pino. Todas as lajes são quadradas com 1160 mm de lado e 100 mm de espessura. A armadura de flexão foi composta de barras de aço de 10 mm espaçadas de tal forma a resistir a um momento fletor único em ambas direções. Os conectores, quando utilizados, foram dispostos radialmente e compostos de barras de aço de 6.6 mm soldadas a segmentos de ferro chato nas duas extremidades. Para avaliar a capacidade resistente dos modelos de ligação laje-pilar e observar o ganho de ductilidade que as fibras proporcionam, foram ensaiados segmentos-de-laje, os quais representam uma faixa destes modelos de ligação laje-pilar. Foi utilizado um sistema de ensaio dotado de atuador hidráulico servo-controlado, programado para ensaio com deformação controlada e aquisição contínua dos dados, o que permitiu a avaliação do comportamento pós-pico de resistência e a realização de medições de resistência residual. Várias hipóteses de cálculo foram utilizadas para avaliar a resistência última das ligações laje-pilar. Empregou-se um critério de classificação para caracterizar o tipo de ruptura em: punção ou flexão predominante ou uma combinação de punção-flexão. Constatou-se que o emprego de concreto de alta resistência, juntamente com armadura transversal, aumenta substancialmente a resistência da ligação laje-pilar, e quando combinado com fibras de aço, consegue-se um considerável aumento da ductilidade. / This work analyses the punching shear resistance and ductility of slab-column connections on twelve concrete flat slab models. The model characteristics resulted from combinations of the application of high or ordinary strength concrete, different steel fiber volume fractions and use or not of shear reinforcement. All the slabs are square with 1,160 mm of side and 100 mm of thickness. The main flexural reinforcement was composed of 10 mm steel bars spaced in such a way to resist to the same bending moment in both directions. When used, the shear reinforcement of steel studs were disposed in radial directions and consisted of 6.6 mm steel bars welded to flat steel segments in their ends. To evaluate the resistant capacity of slab-column connection models and to observe the ductility that the fibers provide, they were rehearsed segments-of-slab, which represents a strip of these slab-column connection models. A testing system with a servo-controlled hydraulic jack was used and it was programmed for a controlled deformation test and continuous data acquisition. This method allowed the evaluation of the post-peak strength behavior and the measurement of residual resistance forces. Several calculations hypotheses were used to evaluate the ultimate strength of the slab-column connections. A classification criterium was applied to characterize the failure type as: predominant punching or flexure or a combination of punching-flexure. It was verified that the application of high strength concrete, together with shear reinforcement, increases substantially the slab-column connection strength, and, when combined with steel fibers, a considerable ductility increase is achieved.

Neste trabalho investiga-se o comportamento resistente de lajes-cogumelo de concreto armado, analisando-se as possibilidades de melhoria de desempenho com relação ao fenômeno de punção, pelo emprego de concreto de alta resistência, pelo reforço com fibras de aço e pelo uso de armaduras transversais de combate à punção, através de ensaios de modelos de lajes-cogumelo quadradas que representam a ligação laje-pilar para o caso do pilar interno. Apresenta-se também uma revisão de conhecimentos sobre as lajes-cogumelo, o seu comportamento estrutural com ênfase no fenômeno da punção, e os principais conceitos sobre os concretos de alta resistência e os compósitos constituídos de matriz de cimento reforçada com fibras. Doze modelos de laje-cogumelo foram ensaiados com diferentes combinações de concreto de alta resistência, concreto de resistência convencional, armadura transversal e volume de fibras (0%, 0,75% e 1,5%). Um acréscimo significativo de resistência à punção foi observado, devido ao uso de concreto de alta resistência e à adição de fibras. A combinação de concreto de alta resistência com 1,5% de volume de fibras e armadura transversal proporcionaram o dobro de aumento na resistência à punção em relação ao modelo de concreto convencional sem armadura transversal e sem adição de fibras. A adição de fibras é a suposta responsável por cerca de 50% de acréscimo de resistência e o aumento da ductilidade. Outras comparações incluindo as previsões teóricas (Texto Base da NB1/94, CEB/90, AGI 318/89 e EUROCODE N.2) são comentadas. / This work investigates the behavior of reinforced concrete flat slabs, analysing the possibility of performance improvement, in relation to punching shear phenomenon, regarding to the use of high strength concrete, the addition of steel fibres and the use of transversal steel reinforcement against punching shear, through tests of flat slab square models that represent the slab-column connection, for the case of an interior column. lt introduce a revision of knowledge of flat slabs, their structural behavior with emphasis on the punching shear phenomenon, and the main concepts about high strength concretes and the composites made of cement matrix reinforced with fibres. Twelve flat slab models were tested in different combinations of high strength concrete, ordinary strength, shear reinforcement and steel fibre volume fraction (0%, 0,75% e 1,5%). A significant increase in the punching shear strength was observed, either due to the use of high strength and the addition of steel fibres. The combination of high strength concrete with 1,5% fibre volume fraction and shear reinforcement provide twice the punching shear resistance of an ordinary concrete strength model without shear reinforcement and without fibre. Fibre addition is supposed to be responsible by about 50% of the resistance improvement and the increase of ductility. Other comparisons including theoretical previsions (Texto Base da NB1/94, CEB/90, ACI 318/89 e EUROCODE N.2) are commented.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 David Rosa Rodrigues.pdf: 6647846 bytes, checksum: 0949b9b9e50ce27a724b92ea2943c5d1 (MD5) Previous issue date: 2009-09-29 / This research presents the results of an experimental comparison between the types of shear reinforcement "stud rails" and "double headed studs" to combat the punching shear of a reinforced concrete flat slabs. It also presents a comparison of experimental results with those provided under the ACI 318/2005, CEB-FIP MC/1990, EUROCODE 2/2004 and NBR 6118:2003. The motivation was to investigate the efficiency of these shear reinforcement for the differences between them. It was tested six slabs of concrete to concentric load, with dimensions of 2400 mm x 2400 mm x 150 mm. It was concreted a column of section 500 mm x 200 mm to 850 mm total height next to the slab. The main variables were the type of shear reinforcement "stud rails" x "double headed studs, the "studs" diameter and the shear reinforcement area per layer. The slabs were tested until the failure. It was monitored the deflection, reinforcement deformation of bending and shear. All slabs failed by punching with internal surface rupture. The experimental results after being compared with the expected standard in each individual calculation showed conservative values. Slabs of Group 1 with "stud rails" presented failed loads greater than those in Group 2 with "double headed studs. Codes/standards 318/2005 ACI, CEB-FIP MC/1990, EUROCODE 2 / 2004 and NBR 6118:2003 safely predict the failed loads of all slabs. The base of the shear reinforcement type "stud rails" moving inside the column may have reduced the failed load of the slab L3. Shear reinforcement type stud rails it is easer of assembly and play than the type double headed studs . / Esta pesquisa apresenta os resultados de uma comparação experimental entre os tipos de armadura de cisalhamento stud rails e double headed studs para combate à punção em lajes cogumelo de concreto armado. Apresenta, também, uma comparação dos resultados experimentais com os previstos segundo o ACI 318/2005, CEB-FIP MC/1990, EUROCODE 2/2004 e a NBR 6118:2003. A motivação foi investigar a eficiência destas armaduras de cisalhamento a procura de diferenças entre elas. Foram ensaiadas seis lajes maciças de concreto armado à punção centrada, com dimensões 2400 mm x 2400 mm x 150 mm. Foi concretado junto à laje um pilar de seção 500 mm x 200 mm com altura total 850 mm. As principais variáveis foram o tipo de armadura de cisalhamento: stud rails x double headed studs , o diâmetro dos studs e a área de armadura de cisalhamento por camada. As lajes foram ensaiadas até a ruptura. Foram monitoradas as flechas, deformações da armadura de flexão e cisalhamento. Todas as lajes romperam por punção com superfície de ruptura interna. Os resultados experimentais após serem comparados com os esperados segundo cada norma de cálculo apresentaram valores conservadores. As lajes do Grupo 1 com stud rails apresentaram cargas de ruptura maiores que as do Grupo 2 com double headed studs . Os códigos/normas ACI 318/2005, CEB-FIP MC/1990, EUROCODE 2/2004 e a NBR 6118:2003 previram com segurança as cargas de ruptura de todas as lajes. A base da armadura de cisalhamento tipo stud rails avançando dentro do pilar pode ter reduzido a carga de ruptura da Laje L3. A armadura de cisalhamento tipo stud rails apresenta maior facilidade de montagem e execução que a tipo double headed studs .