Hollow-core flooring units are designed as simply supported members. However, frequently in construction, continuity is established between the units and supporting structure by the addition of insitu topping concrete and steel reinforcement. This change in structural form can result in negative bending moments and axial forces being induced in the floor by seismic and other structural actions. Significant negative moments are induced by load combinations that include the effects of seismic forces due to vertical ground motion. The focus of this research was two failure mechanisms possible under these loading conditions, a flexural failure and a shear failure. Both failure mechanisms were investigated analytically and experimentally. A brittle flexural failure was observed experimentally in a sub assembly test that contained starter bars and mesh reinforcement in the insitu topping concrete. The failure occurred at loads lower than those predicted using standard flexural theory. It appears that, due to the prestressing and low reinforcement ratio of the topping concrete, the assumption that plane sections remain plane is not appropriate for this situation. It is proposed that a strain concentration factor be introduced to account for the effects of tension stiffening. This factor improves the correlation between observed and predicted flexural strength. The second failure mode investigated was a flexure shear failure in a negative moment zone. Flexural cracks reduce the shear strength of a reinforced concrete member. Analytical predictions suggest that some hollow-core floor details could be prone to this type of brittle failure. A flexure shear failure was not observed experimentally; however, this does not eliminate the possibility of this failure mode. A summary of other failure mechanisms possible in hollow-core flooring is also presented. All failure modes should to be considered as part of establishing a hierarchy of failure in the design or retrofit of hollow-core floors.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-28Bitstream added on 2014-06-13T19:53:01Z : No. of bitstreams: 1 trigo_apm_me_ilha.pdf: 2296077 bytes, checksum: aa464f95de9d5130225ee4ae495722db (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No Brasil, o concreto armado é bastante empregado na confecção de pilares, vigas e lajes das estruturas de edificações. As lajes são utilizadas como piso ou forro e, considerandose que a laje de forro não demanda ações elevadas, quando comparada à laje de piso, pensa-se na possibilidade de substituir parcialmente o agregado do concreto por outros materiais que sejam, ecológica e economicamente, viáveis. Desses materiais, o resíduo de borracha se mostra promissor, por ser gerado em abundância. Este trabalho objetiva mostrar uma alternativa de reaproveitamento para o resíduo proveniente do processo de recauchutagem de pneu, utilizando-o como parte do agregado de concreto para lajes de forro. São ensaiadas, à flexão, duas lajes unidirecionais, sendo uma delas constituída parcialmente por resíduo de borracha de pneu, e a outra sem, ambas formadas por vigotas pré-moldadas treliçadas. Através dos deslocamentos verticais, das deformações no concreto e na armadura, medidos com auxílio de relógios comparadores e extensômetros elétricos, e dos modos de ruptura da estrutura, obtidos nos ensaios, avalia-se o comportamento dessas lajes. / In Brazil, the reinforced concrete is used for pillars, beams and slabs. The slabs are used as floor or lining and, as the lining slab do not demand raised actions, when compared with the floor slab, it is possible to replace partially the concrete aggregate for ecologically and economically viable materials. From these materials, the rubber residue is promising and abundant. The aim of this work is to show a recycling alternative for tire rubber from retreading process, using it as part of the concrete aggregate in lining slabs. Two unidirectional slabs are assayed to the flexure, one partially with tire rubber residue and another one without, both formed by precast lattice joist. The slabs behavior is evaluated through the vertical displacements, concrete and reinforcement deformations, measured with comparing clocks and electric strain gages, and structure rupture ways.

A obtenção de estruturas pré-moldadas de gesso apresentando resistências mecânicas consideráveis em relação aos pré-moldados convencionais tem sido obtidas com auxílio de aditivos, mais especificamente a adição de fibras sintéticas ou naturais, à pasta de gesso. Recentes trabalhos têm utilizado a prensagem como forma de dar ao pré-moldado de gesso características mecânicas bem superiores à aditivação por incorporação de fibras. Por se tratar de assunto de grande interesse comercial, a revelação das formas mais recentes de aditivação por prensagem não revelam tais parâmetros operacionais. O presente trabalho revisa a literatura sobre o assunto e define estratégias para a otimização das condições ótimas de produção desse tipo de pré-moldado. Os experimentos foram orientados por um delineamento composto central rotacional (DCCR) e analisado com auxílio da metodologia de superfície de resposta (MSR). A redução da água de empastamento e a compressão da pasta de gesso, de baixo desempenho mecânico, por prensagem, conferiram à microestrutura do pré-moldado características mecânicas especiais. Quando comparados com diferentes tipos de aditivação os resultados mostraram a validade do tipo de manuseio proposta para a confecção de pré-moldados / Obtaining structures precast gypsum having substantial mechanical resistance compared to conventional pre-molded has been obtained with the aid of additives, more specifically the addition of synthetic fibers or natural gypsum to the slurry. Recent studies have used as a way of pressing the pre-molded gypsum mechanical characteristics far superior to the additive by incorporation of fibers. Because it is matter of great commercial interest, the revelation of the newer forms to additive by pressing doesnt reveal such operational parameters. This paper reviews the literature on the subject and sets strategies for the optimization of the terms conditions for producing this type of precast. The experiments were guided by a central composite rotational design (CCRD) and analyzed with the aid of response surface methodology (RSM). The reduction of the water pasting and folder compression gypsum of poor mechanical properties by pressing conferred the pre-molded microstructure of special mechanical characteristics. When compared with different types of additives results showed the validity of the type of handling proposed for making precast

Resumo: No Brasil, o concreto armado é bastante empregado na confecção de pilares, vigas e lajes das estruturas de edificações. As lajes são utilizadas como piso ou forro e, considerandose que a laje de forro não demanda ações elevadas, quando comparada à laje de piso, pensa-se na possibilidade de substituir parcialmente o agregado do concreto por outros materiais que sejam, ecológica e economicamente, viáveis. Desses materiais, o resíduo de borracha se mostra promissor, por ser gerado em abundância. Este trabalho objetiva mostrar uma alternativa de reaproveitamento para o resíduo proveniente do processo de recauchutagem de pneu, utilizando-o como parte do agregado de concreto para lajes de forro. São ensaiadas, à flexão, duas lajes unidirecionais, sendo uma delas constituída parcialmente por resíduo de borracha de pneu, e a outra sem, ambas formadas por vigotas pré-moldadas treliçadas. Através dos deslocamentos verticais, das deformações no concreto e na armadura, medidos com auxílio de relógios comparadores e extensômetros elétricos, e dos modos de ruptura da estrutura, obtidos nos ensaios, avalia-se o comportamento dessas lajes. / Abstract: In Brazil, the reinforced concrete is used for pillars, beams and slabs. The slabs are used as floor or lining and, as the lining slab do not demand raised actions, when compared with the floor slab, it is possible to replace partially the concrete aggregate for ecologically and economically viable materials. From these materials, the rubber residue is promising and abundant. The aim of this work is to show a recycling alternative for tire rubber from retreading process, using it as part of the concrete aggregate in lining slabs. Two unidirectional slabs are assayed to the flexure, one partially with tire rubber residue and another one without, both formed by precast lattice joist. The slabs behavior is evaluated through the vertical displacements, concrete and reinforcement deformations, measured with comparing clocks and electric strain gages, and structure rupture ways. / Orientador: Jorge Luís Akasaki / Coorientador: José Luiz Pinheiro Melges / Banca: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Roberto Chust Carvalho / Mestre

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A nÃo linearidade fÃsica e geomÃtrica tem grande influÃncia sobre o comportamento estrutural de edifÃcios de concreto prÃ-moldado com ligaÃÃes semirrÃgidas, principalmente no que diz respeito a sua estabilidade global. Apesar disto, a maioria dos estudos sobre a estabilidade global de edifÃcios com ligaÃÃes semirrÃgidas à baseada no uso de anÃlises lineares, com os efeitos nÃo lineares sendo considerados atravÃs de mÃtodos simplificados. Assim, este trabalho visa estudar a estabilidade depÃrticos planos de concreto prÃ-moldado considerando o efeito das ligaÃÃes semirrÃgidas e a nÃo linearidade geomÃtrica e fÃsica. As ligaÃÃes sÃo modeladas atravÃs de um elemento finito de ligaÃÃo desenvolvido e implementado neste trabalho. A nÃo linearidade geomÃtrica à tratada atravÃs do uso de um elemento de pÃrtico plano baseado na formulaÃÃo corrotacional. A nÃo linearidade fÃsica à considerada utilizando as curvas tensÃo-deformaÃÃo da NBR 6118:2003 para aÃo e o concreto. A integraÃÃo dos esforÃos à realizada atravÃs do MÃtodo das Fatias,implementado neste trabalho. As formulaÃÃes e implementaÃÃes foram validadas utilizando resultados disponÃveis na literatura. A influÃncia da rigidez das ligaÃÃes sobre a estabilidade global, incluindo deslocamentos e esforÃos, foi estudada utilizando anÃlises lineares e nÃo lineares. Verificou-se que o aumento da rigidez das ligaÃÃes reduz sensivelmente os deslocamentos laterais e efeitos de 2 ordem de pÃrticos de concreto prÃ-moldado, mostrando que as ligaÃÃes semirrÃgidas podem ser utilizadas como alternativa para garantir a estabilidade global. Verificou-se ainda que o parÃmetro γz à uma ferramenta satisfatÃria para avaliar deslocamentos e momentos fletores na maioria dos casos, principalmente para ligaÃÃes com maior rigidez. / The material and geometric nonlinearity has a strong influence on the structural stability of precast concrete buildings with semi-rigid connections. However, most studies about the global stability of such buildings are based on linear analyses, with the nonlinear effects being evaluated using approximate methods. Therefore, this work aims to assess the effect of the connection stiffness in the stability of precast concrete plane frames considering the geometric and material nonlinearities. The semi-rigid connections are modeled using a connection element developed and implemented in this work. The geometric nonlinearity due to large displacements is accounted for using plane frame elements based on the co-rotational formulation. The material nonlinearity is considered using the steel and concrete stress-strain curves of the NBR 6118:2003 standard. The stress integration is carried-out using the fiber method, implemented in this work. The formulations and implementations performed in this work were verified and validated using results available in the literature. After that, the influence of the connection stiffness on the global stability was studied using linear and nonlinear analyses. The results showed that the increase of connection stiffness greatly reduced the lateral displacementsand the second-order effects of precast concrete frames, indicating that semi-rigid connections are an alternative to avoid stability problems of precast concrete frames. It was also concluded that the parameter γz generally leads to accurate displacements and bending moments, especially for frames with high stiffness connections.

A demanda por construções habitacionais vem crescendo de forma considerável nos últimos anos, devido à boa fase da economia brasileira. A busca por processos construtivos que contribuam para melhor qualidade e eficiência no processo de produção é uma meta que tem sido perseguida por aqueles que militam na construção civil. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar critérios para projeto de paredes portantes de concreto pré-moldado, como alternativa de sistema construtivo para edifícios. São apresentados conceitos teóricos para distribuição de esforços horizontais e verticais entre as paredes e para dimensionamento dos elementos estruturais desse sistema construtivo (paredes e juntas). O trabalho também considera a análise de um edifício, com o objetivo de avaliar a influência das juntas verticais nos deslocamentos horizontais dos pavimentos, causados pelo vento. É apresentada, ainda, uma comparação entre os resultados de três modelos numéricos, em que cada um considera a junta vertical de forma diferente. Os modelos numéricos foram elaborados no programa SAP2000, admitindo-se uma análise elástica linear, sem considerar a interação solo-estrutura. Por fim são mostrados exemplos para dimensionamento de paredes portantes e de juntas verticais e horizontais. Portanto este trabalho apresenta conceitos teóricos e aplicações de critérios para projeto de estruturas de paredes portantes pré-moldadas, ressaltando a importância de juntas verticais resistentes ao cisalhamento, por conta da contribuição significativa dessas juntas na redução dos deslocamentos horizontais do edifício. / The demand for housing has been growing considerably in recent years due to the good moment of the Brazilian economy. The search for constructive processes that contribute towards better quality and efficiency in a production process is a target that has been pursued by those who militate in civil construction. The purpose of this work is to provide design criteria for loadbearing walls of precast concrete as a construction system alternative for buildings. Theoretical concepts are presented for horizontal and vertical load distribution among the walls and for the structural members design of this construction system (walls and joints). The work also considers the analysis of a building with the aim of evaluating the influence of vertical joints in horizontal displacements of the floors caused by wind. The work also presents a comparison among the results of three numerical models, wherein each one considers the vertical joint differently. The numerical models were developed in SAP2000 software, assuming a linear elastic analysis without considering the soil-structure interaction. Finally examples are shown for design of loadbearing walls and vertical and horizontal joints. Therefore this paper presents theoretical concepts and applications of criteria for the design of loadbearing precast walls structures, emphasizing the importance of vertical joints resistant to shear, due to the significant contribution of these joints in reducing the horizontal displacements of the building.

Os sistemas construtivos vêm surgindo e evoluindo de acordo com a necessidade e a demanda de obras. Recentemente, a utilização de paredes portantes pré-moldadas vem sendo explorada como alternativa para construir edifícios com rapidez e eficácia. Outra tecnologia mais recente é o Concreto Ultraleve® Estrutural, ou concreto leve com EPS (CLE), em que o agregado graúdo e parte do miúdo são substituídos por pérolas de poliestireno expandido (EPS), contribuindo para reduzir o peso total do edifício, consequentemente diminuindo os esforços na estrutura e promovendo a redução nos custos com transporte e montagem dos elementos pré-moldados. Este trabalho apresenta como deve ser feito o dimensionamento de paredes portantes pré-moldadas, utilizando normas nacionais e internacionais. O principal objetivo do trabalho é apresentar um programa computacional desenvolvido para facilitar a análise e o dimensionamento de edifícios com paredes de concreto pré-moldado. Além disso, mostra-se o uso do programa para comparar o comportamento de edifício constituído por concreto com EPS e por concreto armado comum, e para avaliar a influência das juntas verticais na rigidez global. Portanto, além da importância acadêmica, este trabalho poderá ser de grande utilidade para o projeto de edifícios com paredes portantes pré-moldadas. / The construction systems have emerged and improved according to need and demand of works. Recently, the use of precast concrete walls has been explored as an alternative to construct buildings quickly and effectively. Another more recent technology is the lightweight concrete with polystyrene, wherein polystyrene beads replace the coarse aggregate and a part of the fine ones, contributing to reduce the weight of the building, thus decreasing the efforts in the structure and promoting a reduction in the cost of transport and erection of precast elements. This work shows how should be done the design of precast concrete walls using national and international standards. The main objective of the work is to present a computer program developed to facilitate the analysis and design of buildings with precast concrete walls. Moreover, the use of the program is shown to compare the behavior of building made with EPS concrete and ordinary concrete, and to evaluate the influence of vertical joints in the global stiffness. Therefore, besides the academic importance, this work can be useful for the design of buildings with precast loadbearing walls.

No presente trabalho trata-se de um estudo da contribuição de painéis pré-moldados de fechamento no enrijecimento da estrutura principal, com relação às ações laterais. Inicialmente são apontados os critérios correntes de dimensionamento dos painéis pré-moldados de fechamento sem a consideração da interação destes com a estrutura principal. Em seguida, são desenvolvidas simulações numéricas em três exemplos com o objetivo de avaliar tal efeito. Estes exemplos englobam as seguintes situações: painel isolado, estrutura de um pavimento e uma estrutura de vários pavimentos. Os principias parâmetros analisados são os deslocamentos na estrutura principal, os esforços nas ligações e as tensões nos painéis. Os resultados obtidos mostram a importância da contribuição dos painéis no enrijecimento da estrutura principal. Na estrutura de um único pavimento analisada, a consideração de interação possibilita a passagem de situação em que os efeitos globais de segunda ordem são relevantes para aquela em que tais efeitos são desprezíveis. Para a estrutura analisada de vários pavimentos, a consideração de interação resulta em significativas economias de materiais apontando para economia da ordem de 20% na estrutura principal. Com base nos resultados, conclui-se que os painéis de fechamento pode ser incorporados numa estratégia de projeto, possibilitando economia na estrutura principal. / This work presents a study of the precast panels contribution in the main frame stiffness, subjected to lateral loads. At first, currents criteria of panels design are analyzed, without considering the interaction with the main frame. After that, three examples are calculated using numerical simulation to evaluate this effect. These examples include the following situations: a single panel, an one-story frame and a multi-story frame. The parameters are: the frame displacements, the connections efforts and the panels tensions. The results show the magnitude of the panels contribution. In fact, to the one-story frame, it was possible to pass from a flexible structure where the second-order effects must be taken into account to an other one where this effects could be neglected. For the multi-story frame analysis, the panels contribution produced an effective material economy of about 20% (and consequent cost reduction). Basing on these results, one can conclude that the infill panels can be included in the design strategy with economy for the structural system.

Este trabalho aborda um tipo de passarela que está ganhando bastante notoriedade internacionalmente. Inúmeras obras vêm sendo construídas em diversos países, embora no Brasil ainda seja quase desconhecida. Basicamente, a estrutura é composta por cabos livremente suspensos, sobre os quais se apóia o tabuleiro formado por elementos pré-moldados de concreto. A protensão é utilizada como forma de enrijecer o conjunto. Dentre suas principais características, estão a rapidez e a facilidade de execução, a estética bastante agradável e o custo competitivo. Inicialmente, apresenta-se uma conceituação básica e um estado da arte. Em seguida, é estudado o comportamento estrutural da passarela. Alguns tópicos relativos à análise dinâmica e às fundações são brevemente comentados. Finalizando a dissertação, é feita uma aplicação numérica, enfatizando os aspectos que a diferenciam das estruturas convencionais / This work treats a kind of pedestrian bridge that is standing out internationally. Several structures have been built in different countries, although they are almost unknown in Brazil. Basically, the deck is formed by precast concrete elements over free suspended cables. Prestressing is applied behind the abutments to provide rigidity to the structure. Quick and easy to assemble, aesthetically beautiful and the competitive cost are some of their main features. First, the basic concepts and a state of art are presented. Then, the structural behavior is studied. Some questions related to dynamic analysis and foundations are briefly commented. Ending the dissertation, an example is done, with emphasis to the aspects that make the stress-ribbon a non-conventional structure

Nesta dissertação é tratado o emprego de elementos pré-moldados em tabuleiros de pontes com até 30 metros de vão. São apresentadas recomendações para elaboração de projeto com ênfase para dois pontos: a) apresentação dos diversos tipos de elementos pré-moldados, seus vãos econômicos e as ligações entre os mesmos e b) apresentação do método da grelha e as considerações que se fazem necessárias para o seu emprego adequado em tabuleiros de pontes formados por elementos pré-moldados. São apresentados dois exemplos de aplicação e os resultados obtidos nestes modelos teóricos foram comparados com valores experimentais obtidos em prova de carga por outros autores. No trabalho é mostrado que o método da grelha possibilita modelar de forma muito prática tabuleiros de pontes formada por elementos pré-moldados e a comparação dos resultados, nos dois exemplos apresentados, indica uma boa precisão. / This work deals with precast concrete elements for bridge decks spanning up to 30 meters span. Design guidances are presented emphasizing two points: a) showing the several types of beam cross-sections and feasible and efficient ways to transversally connected them. b) Presentation of the grillage analysis method and the necessary considerations its use for the modeling of a bridge deck built using precast concrete elements. Two application examples are presented and theoretical model results are compared with experimental results of load tests performed by other authors. The conclusion is that the grillage analysis method allows a very practicable and accurate modeling of a bridge deck built with precast concrete elements.