Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-06-08T19:14:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weslley Machado da Cruz - 2017.pdf: 13495400 bytes, checksum: a4cf945145081380b4d94488b49e0d53 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-06-09T11:32:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weslley Machado da Cruz - 2017.pdf: 13495400 bytes, checksum: a4cf945145081380b4d94488b49e0d53 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T11:32:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weslley Machado da Cruz - 2017.pdf: 13495400 bytes, checksum: a4cf945145081380b4d94488b49e0d53 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / The ever-increasing level of competitor efficiency and client’s requirement has led corporations to seek to improve their performance. Despite the efforts of academics, the use and understanding of management systems, particularly the concepts and practice of the performance measurement are not systematically applied largely by construction companies. The absence of adequate measures associated with corporate strategies has been identified as one of the greatest weaknesses in the management of the same. Due to the scenario and the lack of application of this theme under construction precast concrete technology, the objective this paper is to establish a system of measuring productivity in manufacturing and installation of precast concrete structures to shortterm planning support. This research is defined as an action-research conducted within a company producing structures precast concrete, located in Goiânia city metropolitan area, covering three cases studied. The work initially sought to develop a performance measurement system based on the deployment of productivity indicators related to services running and then adjust this measurement system to schedule both the factory and the construction site setting in supporting planning decisions and control for the company. Among the results of the study confirmed the subsidies planning phase of the construction with the indicators found, suggesting the reformulation of project planning from the consideration of performance measurements, and effective control of management processes. / O nível cada vez mais elevado da eficiência dos concorrentes e de exigência dos clientes tem levado as corporações a buscarem melhorar seus desempenhos. Apesar dos esforços acadêmicos, o uso e compreensão dos sistemas de gestão, em especial dos conceitos e práticas da medição de desempenho e o uso dos indicadores de desempenho, não são aplicados sistematicamente em grande parte das empresas de construção. A ausência de medidas adequadas associadas às estratégias das empresas tem sido apontada como uma das maiores deficiências nos sistemas de gestão das mesmas. Diante deste cenário e da escassez de aplicação deste tema no âmbito de obras com a tecnologia de estruturas pré-moldadas em concreto, o trabalho tem por objetivo implantar um sistema de medição de produtividade nos processos de fabricação e montagem de estruturas prémoldadas em concreto para apoio ao planejamento de curto prazo. A pesquisa se configura numa pesquisa-ação realizada dentro de uma empresa produtora de estruturas pré-moldadas em concreto localizada no entorno de Goiânia, abrangendo três casos estudados. O trabalho buscou inicialmente desenvolver um sistema de medição de desempenho baseado na implantação de indicadores de produtividade relacionados aos serviços em execução e, posteriormente, adequar este sistema de medição ao cronograma, tanto da fábrica quanto da obra, configurando no apoio às decisões de planejamento e controle para a empresa. Entre os resultados, o trabalho confirma os subsídios à fase de planejamento das obras com os indicadores encontrados, propondo a reformulação do planejamento do projeto a partir da consideração das medições de desempenho, além de efetivar o controle dos processos gerenciais.

A utilização de tecnologias construtivas inovadoras, como os painéis pré-fabricados arquitetônicos de concreto (PPAC), tem-se configurado prática frequente do mercado brasileiro por, potencialmente, contribuir para incrementar os níveis de industrialização dos processos de produção, bem como a qualidade do produto final a custos reduzidos. No Brasil, entretanto, não existem ainda normas ou manuais técnicos que balizem a utilização dessa tecnologia construtiva. Por isso, este trabalho sistematiza o conhecimento sobre a tecnologia de PPAC para emprego em fachadas de edifícios de múltiplos pavimentos, por meio da apresentação dos principais fatores que devem ser considerados nas fases de elaboração dos projetos de empreendimentos que utilizem os PPAC em suas fachadas. Fatores esses, que condicionam o desempenho e a eficiência do processo de produção das fachadas. Após o acompanhamento do processo de produção de dois empreendimentos que utilizaram PPAC em suas fachadas, constituindo os estudos de caso, conclui-se que a tecnologia de PPAC apresenta grande potencial para incrementar os níveis de industrialização do processo de produção do edifício, se a elaboração dos seus projetos ocorrer nas fases preliminares da concepção do empreendimento, em que suas funções e interfaces sejam consideradas. / The arquitectural precast concrete panel technology has frequently been used because of its probability of increasing the industrialization levels of the building process and also improve the building product quality. On the other hand, mostly in Brasil, there are no rules ou manual books which guide the utilization of this technology. In addition, this works aims to raise the knowledge about the arquitectural precast concrete panel used as cladding (APCP-PPAC in Portuguese). Therefore, this works presents some factors that must be considered in designs of building facades, using this kind of technology. After the analysis of one study case using APCP, it was concluded that APCP technology has a great potential of increasing the industrialization levels of the building process, if its designs are done as soon as possible and if its performance and interfaces are considered.

Elementos pré-moldados são uma opção para aumentar a racionalização no processo construtivo em alvenaria estrutural. Eles associam-se a particularidades desse processo com relação à rapidez de execução, rígido controle de qualidade, coordenação modular e alto nível organizacional da produção. Este trabalho pesquisou os pré-moldados freqüentemente utilizados em edifícios de alvenaria estrutural, tais como: blocos, escadas, contramarcos, vergas e peças de ajuste dimensional. Os pré-moldados foram analisados em seus aspectos estruturais, dimensionais e geométricos, respeitando-se as características que os tornam viáveis no aspecto construtivo, como a facilidade de produção, de manuseio e de transporte. Considerou-se, sempre, a coordenação modular e a compatibilização dimensional entre os componentes e subsistemas. Quando necessário, foram apresentados roteiro e exemplo de projeto, assim como quadros comparativos de vantagens e desvantagens / Precast concrete elements are a good option to improving the rationalization in structural masonry building process. They are related to the following features of this process: reduction of building times consumption, strict quality control, modular coordination and high level of manufacturing organization. This work deals with precast concrete elements commonly used in structural masonry buildings, such as: blocks, stairs, window’s frames, lintels and pieces for dimensional adjustment. Structural, dimensional and geometrical characteristcs of precast concrete elements are analysed, considering the viability of production, transporting and handling the pieces. Modular coordination and the dimensional compatibility are always taken in account. Guidelines, design examples and comparative tables with pros and cons are inserted when convenient

Este trabalho apresenta uma análise teórico-experimental do comportamento de juntas de argamassa solicitadas à compressão, usando para preenchimento da junta materiais comercialmente disponíveis e almofada de apoio de argamassa flexível, com o objetivo de propor recomendações de projeto que caracterizem a deformabilidade e a resistência da junta, visando um melhor aproveitamento da capacidade resistente do sistema pré-moldado. Inicialmente foi feito um levantamento bibliográfico sobre os principais parâmetros que influenciam o comportamento da junta e, posteriormente, foram realizadas algumas simulações numéricas utilizando-se o programa ANSYS 5.5.1. Em seguida, desenvolveu-se um programa experimental cujas variáveis foram: a espessura da camada de argamassa, a resistência do elemento pré-moldado e da argamassa, o material de preenchimento da junta, a presença de armadura de reforço na região adjacente à ligação e a rugosidade na superfície do elemento. Os resultados obtidos mostraram que a espessura de 20mm seria a mais indicada, pois, além de minimizar o efeito de descontinuidade provocado pela presença da junta, melhora o controle da uniformidade da espessura e o aparecimento de vazios. Observou-se também que o uso de concreto de alta resistência no elemento pré-moldado faz com que as tensões de fendilhamento tenham maior importância. Para um maior aproveitamento da capacidade resistente do sistema, o material de preenchimento também deve ser de alta resistência. Dos diversos materiais usados para o preenchimento da junta, a argamassa do tipo “Dry Pack” foi a que ofereceu melhores condições de execução. Além de proporcionar total aproveitamento da capacidade resistente do sistema, diminuiu a deformabilidade da junta e, conseqüentemente, a fissuração / In this thesis a theoretical-experimental analysis of the compression mortar joints behavior is presented. The joints were produced with commercially available materials and flexible support cushion. The purpose of this research was to obtain design recommendations that characterize the deformability and the strength of the joints, in order to have a better use of the precast system bearing capacity. Previous studies of this problem showed the main parameters related to the joint behavior and numerical simulations were carried out using ANSYS 5.5.1. An experimental program was developed considering as variables the thickness of the mortar layer, the strength of the precast concrete element and of the mortar, the joint material, the additional reinforcement in the connection area and the roughness of the element surface. The results showed that a 20mm thickness is most suitable, because besides minimizing the discontinuity effects, it improves the control of the uniformity of the thickness as well as the air retained in the joint. It was also observed that using high strength concrete precast elements the splitting stresses becomes more important. For a larger use of the bearing capacity of the system, the joint material should also be of high strength. The use of a "Dry Pack" mortar offered better execution conditions, improving the bearing capacity of the system, with less deformability as well as cracking

As estruturas de concreto pré-moldado tendem a ser mais moduladas e mais padronizados do que as estruturas de concreto moldadas no local, logo as técnicas de otimização podem produzir mais benefícios econômicos devido à produção em escala. Entre as técnicas de otimização utilizadas em engenharia estrutural, os algoritmos genéticos têm sido reconhecidos como uma forte tendência devido à sua facilidade de implementação e os excelentes resultados obtidos. Este trabalho trata da otimização integrada de pavimentos de edifícios com estruturas de concreto pré-moldado utilizando algoritmos genéticos e minimizando os custos. O principal objetivo é apresentar uma formulação para a otimização do pavimento, baseado em restrições arquitetônicas; restrições estruturais e restrições construtivas. A função-objetivo contemplou não só o consumo de materiais, mas também os aspectos relativos à fabricação, transporte e montagem. Atesta-se a consistência da representação do problema pelo modelo em função dos resultados que foram muito coerentes com a prática dos projetos. Os vários exemplos apresentados mostraram a robustez e a aplicabilidade do modelo e evidenciou-se a possibilidade de sua utilização em um sistema de apoio à tomada de decisão, que sirva como ferramenta de auxílio aos projetistas na concepção estrutural. Foi implementada a rotina dos transgênicos, que melhorou a convergência, e, a dos gêmeos, que aumentou a variabilidade da população. / The precast concrete structures are more modular and standardized than the cast in place concrete structures, therefore optimization techniques can improve economics gain because of series production. Among the optimization techniques in structural engineering design, genetic algorithms have been recognized as a trend. This work aims the floor precast concrete building optimization using GA\'s and minimizing the cost. The main goal of the work is to present a model to optimize the floor taking account of the structural, architectonics and constructive restrictions. The adopted model reached its purpose of the representing the more realist as possible the problem. The cost function considered not only the material consumption but the manufacture, transport and assembled stage. An integrated structural optimization is performed from the structural layout (columns position, directions and spans for beams and hollow cores) through the complete elements detailing (dimensions and reinforcement). The example results evidence the effectiveness of the formulation, they were very consistent with the design practice and they present the system application possibility like a decision support system that helps the engineer in the projects development. It was implemented a transgenic routine to improve the convergence and a twin routine to improve the variability of the population.

Postes tubulares pré-moldados de concreto armado foram instalados no Brasil pelas empresas de telefonia móvel ao implantar ou ampliar áreas de cobertura do sistema a partir de 1996. A grande maioria desses postes, da ordem de duas mil unidades, foi fabricada por uma mesma empresa, pelo processo de centrifugação. As alturas desses postes variam de 20 a 60 m. Alguns desses postes colapsaram depois de três ou quatro anos de utilização, tendose conhecimento de quatro deles, nos estados de São Paulo, Espírito Santo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul. Todos os colapsos conhecidos desses postes, ocorreram com ruptura na emenda entre o módulo tubular 1, engastado ao solo, e o seguinte módulo. Após extenso trabalho de investigação e diagnóstico do problema, levado a cabo em 40 postes demolidos e estocados na cidade de Santana do Parnaíba/SP, ficou demonstrado que o problema patológico mais relevante encontrado era a emenda entre módulos. O diagnóstico apontou fadiga da emenda por traspasse devido ao excesso de armadura, com taxas variando de 8,5% a 18,2%. Essas taxas efetivas de armadura superaram em muito o limite máximo permitido por norma e recomendável do ponto de vista de transmissão de esforços nessa região. O objetivo principal desta tese é demonstrar que é possível aproveitar esses postes, sem necessidade de sua substituição, através de um procedimento de reforço, original e seguro, que corrija as deficiências iniciais do projeto. Várias alternativas foram propostas pelo meio técnico aos proprietários desses postes para solução do problema, mas nenhuma conseguiu satisfazer às necessidades operacionais, econômicas e técnicas requeridas. A solução estudada minuciosamente nesta tese, consiste, sucintamente, em preencher o fuste do poste na região do traspasse com graute de elevada resistência mecânica e realizar confinamento passivo com uma camada de fibra de carbono, reduzindo as taxas de armadura a níveis adequados e assegurando confinamento da emenda. Essa solução foi ensaiada em laboratório, utilizando-se postes já removidos, ou seja, em escala real, de forma a comprovar a eficiência do reforço proposto. Todos os ensaios com módulos de postes não reforçados mostraram ruptura por falha na transferência de esforços na região do traspasse de armaduras, apresentando mecanismo de ruptura muito próximo ao encontrado na prática, em postes que colapsaram. Todas as rupturas ocorridas em postes reforçados na região do traspasse com a solução proposta ocorreu por flexão no domínio III, sem nenhuma deterioração por fadiga da região do traspasse de armaduras, comprovando a eficiência do reforço proposto. O custo da reabilitação desenvolvida nesta tese é, em média, de um terço à metade do valor da substituição do poste por uma torre metálica , o que a torna uma alternativa altamente atrativa para as empresas do setor, contribuindo para a solução de um grave problema nacional de engenharia (ciência aplicada). / Precast reinforced concrete posts were installed in Brazil by mobile telephone companies when implanting and enlarging service areas of the system starting in 1996. The great majority of these posts were manufactured by a single company, using a centrifugal process. Approximately two thousand units of posts were produced of heights ranging between 20m [60 ft] and 60 m [197 ft]. Some of those posts collapsed after three or four years of use, reportedly being known of four cases, located in the states of São Paulo, Espírito Santo, Rio de Janeiro and Rio Grande do Sul. All of the known collapses happened with rupture in the reinforcement development length between the first module (the one fixed to the ground) and the second module. After an extensive investigation work and diagnosis of the problem, carried out in 40 dismounted posts that had been previously stocked in the city of Santana do Parnaíba/SP, it was demonstrated that the most relevant problem found was in the development length of the reinforcement between the modules. The diagnosis pointed the fatigue due to the elevated reinforcement area at the joint area, which ranged between 8,5% to 18,2%. Those rates exceed considerably the maximum limit allowed by standards in order to guarantee adequate conditions for stress transfer in that area. The main objective of this dissertation is to demonstrate that it is possible to use the posts without need of their substitution, through a reinforcement procedure, original and safe, that corrects the initial deficiencies of the project. Several alternatives were proposed by the technical community for the solution of the problem, but none of them could satisfy the operational, economical and technical needs requested by the owners of the posts. The proposed solution consists in filling the section of the posts in the joint area with a high mechanical strength grout and a layer of carbon fiber reinforcement in order to accomplish passive confinement, therefore reducing the reinforcement rates to appropriate levels. This solution was tested in laboratory, using real scale posts already removed in order to confirm the efficiency of the proposed reinforcement procedure. All of the tests with non reinforced posts showed rupture due to failure of stress transfer in the joint area, presenting a very close rupture mechanism to the one found in practice in the posts that collapsed. All of the ruptures occurred in the reinforced posts were due to flexure in the Section III domain without any deterioration of the joint area, proving so the efficiency of the proposed reinforcement. The rehabilitation cost of the solution developed on this dissertation varies, on average, between a third and a half of the cost of replacing the structure for a metallic tower, thus providing an attractive alternative for the companies in this business, contributing to the solution of a serious national problem of engineering (applied science).

Este trabalho apresenta o estudo de uma argamassa modificada para ser utilizada como almofada de apoio em ligações entre elementos de concreto pré-moldado. Esta argamassa é composta de cimento e areia, com a adição de látex estireno-butadieno (SB), agregado leve (vermiculita) e fibras curtas (polipropileno, vidro e PVA). As pesquisas anteriores mostraram que este compósito apresentou uma boa resistência à compressão e baixo módulo de elasticidade. O objetivo desta pesquisa é dar continuidade dos estudos anteriores analisando a influência da rugosidade superficial nas almofadas, introduzida para aumentar a sua deformabilidade e testar diferentes tipos de fibras. A rugosidade é analisada comparando placas com ambos os lados lisos, um lado liso e outro rugoso e ambos os lados rugosos. Foram estudadas dois tipos de fibras de polipropileno de 10 mm de comprimento - uma com 12 \'mü\'m e outra com 180 \'mü\'m de diâmetro. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de caracterização do compósito (compressão simples, tração por compressão diametral e módulo de elasticidade) e ensaios em placas (compressão centrada monotônica e cíclica, força concentrada e flexão). Os resultados de caracterização apontam um bom comportamento do compósito, com resistência à compressão de 41 MPa e módulo de elasticidade de 12,8 GPa. Os ensaios de placas mostram melhores resultados para fibras de 12 \'mü\'m de diâmetro em função de: a) uma redução de 30% da rigidez nos ensaios monotônicos em relação a uma argamassa de referência, b) melhor capacidade de absorção de carga no ensaio de força concentrada e c) no ensaio de flexão, um índice de tenacidade 40% maior quando comparadas com os outros traços estudados. Na análise da rugosidade superficial, o melhor resultado é com rugosidade em ambos os lados da placa, sendo que nos ensaios de carregamento monotônico e cíclico houve uma redução de até 30% na rigidez e um aumento do afundamento acumulado de mais de 120% em relação às placas com ambos os lados lisos. / This paper presents the study of a mortar modified to be used as a bearing pad connections between precast concrete elements. This mortar is composed of cement and sand, with the addition of styrene-butadiene latex (SB), lightweight aggregate (vermiculite) and short fibers (polypropylene, glass and PVA). Previous research showed that this composite presents good compressive strength and low modulus of elasticity. The objective of this research is to continue the previous studies, analyzing the influence of surface roughness on the pads, introduced to increase its deformability, and test other types of fibers. The roughness is analyzed by comparing bearing pads with both smooth sides, one side smooth and other rough and rough both sides. Two types of polypropylene fibers of 10 mm in length - one with 12 \'mü\'m and another with 180 \'mü\'m in diameter are studies. In this research, test were carry out to characterize the composite (compressive strength, tensile strength by diametral compression and modulus of elasticity) and test on bearing pads (uniform compressive load - monotonic and cyclic, concentrated load and bending). The results on cylindrical samples to characterize the composite indicate a good behavior, the compressive strength of 41 MPa and modulus of elasticity of 12.8 GPa. The test bearing pads presents the best results for fibers of 12 \'mü\'m of diameter in terms of: a) a 30% reduction of stiffness in the monotonic tests in relation to a reference mortar, b) the best ability to absorb the load test concentrated load and c) the bending test, an index of toughness 40% higher when compared with the other mixture studied. Regarding surface roughness analysis, the best result is with roughness on both sides of the bearing pads, and tests of monotonic and cyclic loading are reduced by 30% in stiffness and an increase in deformation accumulated more than 120% bearing pads regarding with both sides smooth.

No contexto da modernização da construção civil, a aplicação de elementos estruturais de concreto pré-moldado nas construções oferece comprovados benefícios à estratégia de execução das obras, dentre os quais se destacam o atendimento a vãos relativamente grandes, rapidez de montagem, leveza e excelente qualidade dos elementos que compõem a estrutura. Tratando-se especialmente do comportamento dinâmico das estruturas de concreto, os elementos pré-moldados, por apresentarem diversas situações transitórias de solicitação, devem ser avaliados quanto aos efeitos dinâmicos decorrentes da sua produção, transporte, montagem, execução das ligações, finalização da obra e uso. Considerando, nesse contexto, que a protensão é um recurso frequentemente utilizado nos elementos, evidencia-se a necessidade de estudos sobre a sua influência nos parâmetros dinâmicos. Em particular, elementos pré-fabricados protendidos, tais como painéis tipo duplo-T e lajes alveolares, têm sido muito utilizados em pisos de edifícios, todavia e não raras vezes sem uma prévia análise dinâmica quanto à vibração e ao atendimento aos limites de vibração em serviço. O presente trabalho apresenta uma síntese dos procedimentos de cálculo e verificação indicados por normas técnicas do Brasil e do Exterior para a avaliação do conforto humano quanto a vibrações excessivas, assim como os métodos analíticos empregados na determinação da frequência natural de um elemento estrutural, seja ele protendido ou não. Efetuou-se um estudo comparativo dos resultados analíticos com os de uma simulação numérica de painéis duplo-T e lajes alveolares, feita com programa computacional ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos, sendo eles discutidos quanto ao Estado Limite de Vibrações Excessivas (ELS-VE). Este trabalho apresenta também um estudo experimental sobre um modelo físico de viga de concreto protendido com cabos externos, com o objetivo de demonstrar a aplicação de técnicas de caracterização dos parâmetros dinâmicos e discutir eventuais soluções para o controle ou atenuação de vibrações excessivas. Essa viga foi também analisada numericamente com o programa computacional ANSYS e feita a comparação dos resultados experimentais e numéricos. Conclui-se que, do ponto de vista do ELS-VE, os painéis duplo-T e lajes alveolares particularmente analisados são passíveis de restrições a partir de certos vãos e que, sob determinadas condições ora discutidas, o emprego de tirantes externos, protendidos ou não, podem ser aplicados no controle de vibrações, seja por aumento da rigidez do sistema viga-tirante, seja pelo controle da fissuração do concreto. / In the context of construction modernization, the application of precast concrete elements offers a good and reliable alternative in the construction strategy, among them large spans, fast assembly, lightweightness and excellent structural members quality. Dealing about dynamic behavior of concrete structures, precast elements are subjected to several loading conditions, from their manufacturing, transport, assembly, connection and finally to service. Prestressing technique is often applied in precast elements, so the influence of prestressing forces on dynamic parameters must be considered. Precast prestressed concrete elements, such as double-T panels and hollow core slabs are commonly used in building floors, but not always a previous dynamic evaluation is accomplished, so vibration problems are likely to occur. This work presents a synthesis of design procedures as recommended by the brazilian and foreign codes regarding to human comfort under vibration conditions. Analytical methods allow the determination of natural frequency of structural elements, being them prestressed or not. Also typical double-T panels and hollow core slabs were analyzed by Finite Element Method (ANSYS software) and analytical and numerical results were compared. A discussion of the results about the Service Vibration Limit State is made. This work also presents an experimental study on a reinforced concrete beam provided with external prestressing tendons. The goal of this study was to demonstrate dynamic tests to characterize dynamic parameters and to discuss vibration control. The tested beam was also simulated on ANSYS to compare theoretical and experimental results. Some conclusions has been drawn, such as typical double-T panels and hollow core slabs may suffer restrictions above certain span dimensions. Also the application of external tendons, with or without prestressing forces may be applied to reduce vibration levels, either by increasing stiffness of the structure or controlling cracking of the concrete beam.

Doctor of Philosophy / Department of Civil Engineering / Robert J. Peterman / Possibly the most pressing need in highway construction today is the repair or replacement of existing bridges. Due to increased needs and growing traffic, in addition to aging and extensive use, more than 2000 bridges in Kansas alone need to be replaced during the next decade. The majority of these bridges has spans of 100 ft or less, and has relatively shallow profiles. It is becoming increasingly important to implement a standard method for replacement in which the process is expedited and accomplished in cost-effective manner. Requirements for design and construction of concrete bridges have drastically changed during recent years. A main change in design is live-load requirements. Nebraska inverted-T bridge system has gained increasing popularity for its lower weight compared to I-girder bridges. However, there are some limiting issues when using IT system in replacing existing CIP bridges. Implementation of a post-tensioned IT system, which is the focus of this research, is believed to be one excellent solution for the IT deficiencies. Post-tensioning is added by placing a draped, post-tensioning duct in the stems of the IT members. Post-tensioning will lead to a higher span-to-depth ratio than IT system, and will reduce the potential transverse cracks in the (CIP) deck. Finally, the undesired cambers of pretensioned beams will be reduced, because fewer initial prestressing will be needed. This study was intended to explore the behavior of the PT-IT system, identify major parameters that control and limit the design of this system, and investigate different construction scenarios. This was achieved by conducting an extensive parametric study. For that purpose, PT-IT analysis program was developed and written using C++ programming language. The program was used to analyze various post-tensioning procedures for the post-tensioned inverted-T system. A Visual Basic friendly interface was provided to simplify the data input process. The findings of this research included recommendation of construction scenario for PT-IT system, as well as examining different methods for estimating time-dependent restraining moments. Effect of different concrete strengths on the behavior of PT-IT system was also determined. Most importantly, the effect of timing on different construction stages was also evaluated and determined.

Precast prestressed concrete piles are widely used in deep foundation construction. Due to unexpected site soil conditions and difficulties associated with transportation and handling long precast piles, splicing is sometimes necessary at the construction site. Available splicing methods utilize steel type connections that are more suitable for reinforced concrete construction and result in limited tensile capacity at the splice. This dissertation describes studies associated with the development of a new post-tensioned splicing system using staggered, embedded anchorages. The new system has the potential to provide the same tensile capacity as a one piece prestressed pile. To develop the post-tensioned splicing system it was necessary to conduct varied numerical analyses to solve immediate technical problems associated with the design, fabrication and testing of a prototype. This included the design of a self-stressing prestressing bed, optimization of the shape of the embedded anchorages and their layout within the piles being spliced. The focus of the dissertation is on non-linear finite element studies conducted to model the flexure behavior of prototype laboratory and full-sized spliced piles in comparison to their identical non-spliced counterpart. Though finite element analysis of prestressed elements is not new, issues relating to modeling post-tensioned, spliced elements with embedded, staggered anchorages have not been the subject of any previous investigation and constitute the principal contribution of this study. Nonlinear finite element analysis was conducted using ANSYS. The William-Warnke failure criterion used to establish concrete failure. A three-dimensional analysis was conducted in which SOLID65 element was used for modeling concrete and LINK8 for the prestressing strands. The post-tensioning ducts were modeled using PIPE20 elements. Perfect bond was assumed between the concrete and the ducts. Embedded anchorages were modeled as fixed locations within the concrete. Epoxy used to join the two splicing surfaces was modeled using contact elements. Since the layout of the post-tensioning ducts was staggered, a full model was required. In contrast, advantage was taken of symmetry for the analysis of the one piece controls. The finite element model was able to accurately capture the flexural behavior of both the control and the spliced piles. The results suggested that tensile separation at the splice interface acted as a pivot about which the section rotated. As a result, the compression failure zone in the spliced pile was confined to a smaller region compared to the control. The stress distribution in the spliced pile indicated that the concrete in the cover above the splice was crushed at the ultimate stage before the steel had yielded. As a result, the ultimate capacity of the spliced pile was controlled by concrete failure. The results also indicated that, among the multiple layers of post-tensioning strands, only one approached yield while others remained in the elastic range. As a result, when the applied load was released, the spliced pile rebounded back to a large degree, which resulted in a much smaller residual permanent deformation. This behavior of a spliced pile can be beneficial for structures in a seismic zone because it will induce smaller secondary moments. This study helped to refine and improve the new post-tensioned splicing system. Its availability makes it possible to extend and further improve the concept without the need for costly prototype fabrication and testing.