This thesis addresses the repair and reinforcement of ceiling construction disturbed by excessive deflection. The aim is to design a gain ceiling structures suitable method. The proposal includes a calculation of prestressing losses. Calculation of internal forces was carried out using a computer program RFEM. The assessment was carried out according to limit states.

This diploma thesis deals with the static review of structure for a football pitch. It is crosswise prestressed reinforced sliding plate with variable cross section. Assessment of the elements was done according to limit states. Internal forces from the load effects were calculated using the SW SciaEngineer 2015.1. The elements were assessed by SW Idea StatiCa 6. The main outputs of this static calculation are drawings of the shape and drawings of the reinforcement.

O objetivo deste trabalho é controlar a incidência de fissuras em fibrocimentos aplicando o conceito de materiais com gradação funcional através da protensão química gerada pela aplicação de silicato de sódio alcalino entre as camadas dos fibrocimentos. Atualmente é bastante comum os fibrocimentos apresentarem fissuras ao longo das bordas devido aos gradientes de umidade gerados durante a estocagem das pilhas de telhas no pátio das indústrias. O potencial da protensão química foi avaliado através da porosidade total, da quantificação das fases hidratadas, da retração por secagem e do desempenho mecânico. A aplicação de silicato de sódio alcalino no ligante CPII F provocou retração por secagem 1,5 vezes maior que a referência aos 91 dias. O módulo de ruptura (MOR) não sofreu alteração, mas o limite de proporcionalidade da matriz (LOP) aumentou em torno de 95%. O módulo de elasticidade dinâmico foi 13 % maior. O aumento da retração por secagem e o ganho de desempenho mecânico apontam o potencial da protensão química para o controle da fissuração em fibrocimentos produzidos pelo processo Hatschek. / The objective of this work is controlling the incidence of cracks in fiber cement, using the concept of functionally graded materials through the chemical prestressing, generated by application of alkaline sodium silicate among fiber cement layers. Currently, its very common the fiber cements present cracks along the edges due to moisture gradients, caused during storage of piles of tiles in the courtyard of the industry. The chemical prestressing potential was evaluated through of the total porosity, the quantification of hydrate phases, the drying shrinkage and the mechanical performance. The application of alkaline sodium silicate in the cement CPII F caused drying shrinkage 1,5 times greater than the reference to 91 days. The modulus of rupture (MOR) didnt suffer change, but the proportional limit of matrix (LOP) increased by around 95%. The dynamic modulus of elasticity was 13% higher. The increase of drying shrinkage and the mechanical performance gain indicate the chemical prestressing potential to control the cracking in fiber cement produced by the process Hatschek.

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

As vigas mistas configuram uma atrativa solução estrutural para pequenas e grandes obras na engenharia civil. O emprego deste tipo de estruturas proporciona: melhor aproveitamento das características de cada material, maior rapidez na construção e economia. Esta pesquisa da continuidade aos trabalhos de Tamayo (2011) e Dias (2013); apresenta-se um modelo numérico que emprega o método dos elementos finitos para avaliar o comportamento de estruturas do tipo viga mista, com foco na consideração dos efeitos de longa duração do concreto: fluência e retração; e à inclusão da protensão interna do tipo aderente, aplicada sob a laje de concreto. Implementaram-se seis modelos para predição dos fenômenos de longa duração: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 e GL2000, e disponibilizou-se uma ferramenta estatística que permite sua correta comparação. O cabo de protenssão é modelado de maneira discreta dentro do elemento de concreto e posteriormente são definidas as contribuições que o mesmo faz ao elemento de casca do concreto no qual está inserido. O Software GiD foi empregado nas etapas de pré e pós processamento, customizando sua interface para a atribuição das propriedades do problema. A validação da simulação numérica foi efetuada a partir da modelagem de 14 vigas no total, os espécimenes correspondem a vigas tanto simplesmente apoiadas como contínuas. O programa desenvolvido é capaz de modelar adequadamente estruturas do tipo viga mista, com protensão aderente instalada na laje de concreto; considerando uma análise ao longo do tempo e levando em conta os efeitos da fluência e da retração que afetam o concreto. / The composite beams constitute an attractive structural solution for small and large projects in civil engineering. The use of such structures provides better use of the characteristics of each material, faster construction and economy. This research continues the work of Tamayo (2011) and Dias (2013); it presents a numerical model employing the finite element method to evaluate composite beam structures, focusing on the long-term effects of concrete: creep and shrinkage; and the inclusion of internal adherent prestressing, applied under the concrete slab. Six models were implemented for the prediction of long-term effects: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 and GL2000, and provided a statistical tool that allows the correct comparison between them. The prestressed cable is modeled discretely within the concrete element and are further defined the contributions that it makes to the concrete shell element in which it is inserted. The GiD Software was used in the stages of pre and post processing, and its interface was customized for assigning the problem properties. The validation of numerical simulation was performed by full modeling 14 beams; the specimens correspond to both simply supported as continuous beams. The developed program is able to adequately model prestressed composite beam structures; considering the long-term effects of creep and shrinkage, that affects the concrete.

Unbonded post-tensioned (UPT) flat plate concrete slabs have seen widespread use in multi-storey office and condominium buildings since the 1960s. The popularity of these systems can be attributed to various economic and structural benefits, including reductions in slab thickness, storey height, building mass, and excellent deflection control over large spans. The “inherent fire resistance” of these systems is often quoted as a key additional benefit as compared with competing structural systems. Such statements are apparently based largely on satisfactory results from large scale standard fire resistance tests performed on UPT slabs during the 1960s and on experience from real fires in UPT buildings. However, much remains unknown about the true structural behaviour of continuous multiple bay UPT slabs in real building fires. For instance, relatively little data exist on the effects of elevated temperature on cold drawn prestressing steel under realistic, sustained service stress levels. The primary objective of this thesis is to provide a greater understanding of the high-temperature performance (predominantly related to prestress relaxation) of prestressing steel used in UPT flat plate slabs. A computational model is developed, extending previous research by others, to predict transient high temperature stress relaxation (i.e., prestress loss) for a tendon in a typical UPT multiple span flat plate concrete slab under transient heating and cooling. The computational model is validated by comparison against a series of novel high temperature experiments on locally-heated, stressed, and restrained prestressing tendons with realistic as-built configurations. Reasonable agreement between measured and predicted prestress losses is observed, although some refinement of the model’s input parameters may be required. Test data also indicate that the most crucial fire scenario on a UPT concrete slab may be localized heating rather than a global, fully developed fire. The model is subsequently used to predict the capacity in flexure and punching shear of a UPT flat plate structure under various spatial and temporal heating regimes. The results highlight the need for particular care in the construction of UPT slabs to ensure adequate, robust concrete cover for structural fire safety. / Thesis (Master, Civil Engineering) -- Queen's University, 2009-09-24 18:27:25.559

Estruturas Mistas de Aço-Concreto têm sido usadas extensivamente na construção de pontes e viadutos urbanos, especialmente a partir da segunda metade do século XX. A popularidade desse tipo de solução, com seções caixão, cresceu devido a sua alta capacidade à flexão, rigidez à torção e uma seção transversal fechada que reduz a superfície exposta a corrosão. Este trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e verificação em Estado Limite Último (ELU) de pontes mistas de seção caixão com aplicação de protensão externa. Em vista da escassez de literatura sobre o assunto e inexistência de norma brasileira, o trabalho objetiva produzir um roteiro de análise para a determinação da capacidade à flexão em ELU de estruturas mistas de seção caixão protendidas. Embasado na norma americana AASHTO-LRFD:2012 e na revisão bibliográfica, propôs-se um estudo de caso para verificação/dimensionamento analíticos da estrutura, tratando de Momentos Fletores Resistentes (positivos e negativos), Esforço Cortante Resistente e conectores de cisalhamento. Após esta etapa inicial, aplicou-se protensão à estrutura e, por meio de métodos analíticos, e auxílio do método dos trabalhos virtuais, obtiveram-se as perdas de protensão e a relação entre a deformação adicional do cabo de protensão em função do momento externo aplicado à estrutura. Deste modo pôde-se fazer o equilíbrio de forças horizontais, através do método da Bissecção, e obter-se o valor de incremento de Momentos Fletores Positivos e Negativos Resistentes da estrutura. Observou-se, com a protensão, um aumento de resistência importante na região de Momentos Fletores Negativos em ELU (~40%); para a região de flexão positiva esse incremento foi pouco superior a 7%, em relação à estrutura nãoprotendida. Por fim, modelou-se a estrutura em elementos finitos de casca com o software SAP2000, a fim de confrontar a análise inicial, feita em modelo de barras de pórtico espacial, preconizada pela norma AASHTO-LRFD:2012. Os resultados mostram que o modelo em barras de pórtico espacial, em termos de deslocamentos e tensões, é adequado à análise deste tipo de estrutura. / Steel-Concrete Composite Strutures have been used extensively in the construction of bridges and urban viaducts, especially from the second half of the twentieth century. The popularity of this type of solution, with box sections, has increased due to its high flexural capacity and torsion stiffness combined with a closed cross section that reduces the exposed surface to corrosion. This paper discusses the structural behavior, analysis and verification procedures in the Ultimate Limite State (ULS) of Composite Box Girder Bridges with application of external prestressing. In view of the paucity of literature on the subject and the absence of Brazilian standard, this work aims to produce a analysis script to determine the flexural capacity of prestressed composite box girder structures in ULS. Grounded in the American Standard AASHTO-LRFD:2012 and the literature review, we propose a case study for analytical verification/dimensioning of the structure, concerning positive and negative bending moments, shear and shear connectors. After this initial stage, prestressing was applied to the structure, and with de aid of analytical methods, and the virtual work method, the prestress losses and the relation between the additional strain of the tendons and the external applied moment were obtained. Thus, it was possible to make the horizontal forces balance through the Bisection Method and obtain the increment of positive and negative flexion strength. It was observed, with prestressing, an important increase of capacity in the negative bending region for ULS (~40%); for the positive bending region, the increase was somewhat higher than 7%, compared with the non-prestressed structure. Finally, a finite element model with shell elements was held with aid of the software SAP2000 to confront the initial analysis, made in space frame bars model, recommended by AASHTO-LRFD:2012 standard. The results show that the space frame bars model, in terms of displacements and stresses, is appropriate to analyze this type of structure.

As vigas mistas configuram uma atrativa solução estrutural para pequenas e grandes obras na engenharia civil. O emprego deste tipo de estruturas proporciona: melhor aproveitamento das características de cada material, maior rapidez na construção e economia. Esta pesquisa da continuidade aos trabalhos de Tamayo (2011) e Dias (2013); apresenta-se um modelo numérico que emprega o método dos elementos finitos para avaliar o comportamento de estruturas do tipo viga mista, com foco na consideração dos efeitos de longa duração do concreto: fluência e retração; e à inclusão da protensão interna do tipo aderente, aplicada sob a laje de concreto. Implementaram-se seis modelos para predição dos fenômenos de longa duração: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 e GL2000, e disponibilizou-se uma ferramenta estatística que permite sua correta comparação. O cabo de protenssão é modelado de maneira discreta dentro do elemento de concreto e posteriormente são definidas as contribuições que o mesmo faz ao elemento de casca do concreto no qual está inserido. O Software GiD foi empregado nas etapas de pré e pós processamento, customizando sua interface para a atribuição das propriedades do problema. A validação da simulação numérica foi efetuada a partir da modelagem de 14 vigas no total, os espécimenes correspondem a vigas tanto simplesmente apoiadas como contínuas. O programa desenvolvido é capaz de modelar adequadamente estruturas do tipo viga mista, com protensão aderente instalada na laje de concreto; considerando uma análise ao longo do tempo e levando em conta os efeitos da fluência e da retração que afetam o concreto. / The composite beams constitute an attractive structural solution for small and large projects in civil engineering. The use of such structures provides better use of the characteristics of each material, faster construction and economy. This research continues the work of Tamayo (2011) and Dias (2013); it presents a numerical model employing the finite element method to evaluate composite beam structures, focusing on the long-term effects of concrete: creep and shrinkage; and the inclusion of internal adherent prestressing, applied under the concrete slab. Six models were implemented for the prediction of long-term effects: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 and GL2000, and provided a statistical tool that allows the correct comparison between them. The prestressed cable is modeled discretely within the concrete element and are further defined the contributions that it makes to the concrete shell element in which it is inserted. The GiD Software was used in the stages of pre and post processing, and its interface was customized for assigning the problem properties. The validation of numerical simulation was performed by full modeling 14 beams; the specimens correspond to both simply supported as continuous beams. The developed program is able to adequately model prestressed composite beam structures; considering the long-term effects of creep and shrinkage, that affects the concrete.

As vigas mistas configuram uma atrativa solução estrutural para pequenas e grandes obras na engenharia civil. O emprego deste tipo de estruturas proporciona: melhor aproveitamento das características de cada material, maior rapidez na construção e economia. Esta pesquisa da continuidade aos trabalhos de Tamayo (2011) e Dias (2013); apresenta-se um modelo numérico que emprega o método dos elementos finitos para avaliar o comportamento de estruturas do tipo viga mista, com foco na consideração dos efeitos de longa duração do concreto: fluência e retração; e à inclusão da protensão interna do tipo aderente, aplicada sob a laje de concreto. Implementaram-se seis modelos para predição dos fenômenos de longa duração: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 e GL2000, e disponibilizou-se uma ferramenta estatística que permite sua correta comparação. O cabo de protenssão é modelado de maneira discreta dentro do elemento de concreto e posteriormente são definidas as contribuições que o mesmo faz ao elemento de casca do concreto no qual está inserido. O Software GiD foi empregado nas etapas de pré e pós processamento, customizando sua interface para a atribuição das propriedades do problema. A validação da simulação numérica foi efetuada a partir da modelagem de 14 vigas no total, os espécimenes correspondem a vigas tanto simplesmente apoiadas como contínuas. O programa desenvolvido é capaz de modelar adequadamente estruturas do tipo viga mista, com protensão aderente instalada na laje de concreto; considerando uma análise ao longo do tempo e levando em conta os efeitos da fluência e da retração que afetam o concreto. / The composite beams constitute an attractive structural solution for small and large projects in civil engineering. The use of such structures provides better use of the characteristics of each material, faster construction and economy. This research continues the work of Tamayo (2011) and Dias (2013); it presents a numerical model employing the finite element method to evaluate composite beam structures, focusing on the long-term effects of concrete: creep and shrinkage; and the inclusion of internal adherent prestressing, applied under the concrete slab. Six models were implemented for the prediction of long-term effects: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 and GL2000, and provided a statistical tool that allows the correct comparison between them. The prestressed cable is modeled discretely within the concrete element and are further defined the contributions that it makes to the concrete shell element in which it is inserted. The GiD Software was used in the stages of pre and post processing, and its interface was customized for assigning the problem properties. The validation of numerical simulation was performed by full modeling 14 beams; the specimens correspond to both simply supported as continuous beams. The developed program is able to adequately model prestressed composite beam structures; considering the long-term effects of creep and shrinkage, that affects the concrete.

Estruturas Mistas de Aço-Concreto têm sido usadas extensivamente na construção de pontes e viadutos urbanos, especialmente a partir da segunda metade do século XX. A popularidade desse tipo de solução, com seções caixão, cresceu devido a sua alta capacidade à flexão, rigidez à torção e uma seção transversal fechada que reduz a superfície exposta a corrosão. Este trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e verificação em Estado Limite Último (ELU) de pontes mistas de seção caixão com aplicação de protensão externa. Em vista da escassez de literatura sobre o assunto e inexistência de norma brasileira, o trabalho objetiva produzir um roteiro de análise para a determinação da capacidade à flexão em ELU de estruturas mistas de seção caixão protendidas. Embasado na norma americana AASHTO-LRFD:2012 e na revisão bibliográfica, propôs-se um estudo de caso para verificação/dimensionamento analíticos da estrutura, tratando de Momentos Fletores Resistentes (positivos e negativos), Esforço Cortante Resistente e conectores de cisalhamento. Após esta etapa inicial, aplicou-se protensão à estrutura e, por meio de métodos analíticos, e auxílio do método dos trabalhos virtuais, obtiveram-se as perdas de protensão e a relação entre a deformação adicional do cabo de protensão em função do momento externo aplicado à estrutura. Deste modo pôde-se fazer o equilíbrio de forças horizontais, através do método da Bissecção, e obter-se o valor de incremento de Momentos Fletores Positivos e Negativos Resistentes da estrutura. Observou-se, com a protensão, um aumento de resistência importante na região de Momentos Fletores Negativos em ELU (~40%); para a região de flexão positiva esse incremento foi pouco superior a 7%, em relação à estrutura nãoprotendida. Por fim, modelou-se a estrutura em elementos finitos de casca com o software SAP2000, a fim de confrontar a análise inicial, feita em modelo de barras de pórtico espacial, preconizada pela norma AASHTO-LRFD:2012. Os resultados mostram que o modelo em barras de pórtico espacial, em termos de deslocamentos e tensões, é adequado à análise deste tipo de estrutura. / Steel-Concrete Composite Strutures have been used extensively in the construction of bridges and urban viaducts, especially from the second half of the twentieth century. The popularity of this type of solution, with box sections, has increased due to its high flexural capacity and torsion stiffness combined with a closed cross section that reduces the exposed surface to corrosion. This paper discusses the structural behavior, analysis and verification procedures in the Ultimate Limite State (ULS) of Composite Box Girder Bridges with application of external prestressing. In view of the paucity of literature on the subject and the absence of Brazilian standard, this work aims to produce a analysis script to determine the flexural capacity of prestressed composite box girder structures in ULS. Grounded in the American Standard AASHTO-LRFD:2012 and the literature review, we propose a case study for analytical verification/dimensioning of the structure, concerning positive and negative bending moments, shear and shear connectors. After this initial stage, prestressing was applied to the structure, and with de aid of analytical methods, and the virtual work method, the prestress losses and the relation between the additional strain of the tendons and the external applied moment were obtained. Thus, it was possible to make the horizontal forces balance through the Bisection Method and obtain the increment of positive and negative flexion strength. It was observed, with prestressing, an important increase of capacity in the negative bending region for ULS (~40%); for the positive bending region, the increase was somewhat higher than 7%, compared with the non-prestressed structure. Finally, a finite element model with shell elements was held with aid of the software SAP2000 to confront the initial analysis, made in space frame bars model, recommended by AASHTO-LRFD:2012 standard. The results show that the space frame bars model, in terms of displacements and stresses, is appropriate to analyze this type of structure.