O presente trabalho faz um estudo da representação da protensão em estruturas de barras através de um Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes para determinação dos esforços solicitantes e dos deslocamentos, gerados pela protensão. O trabalho aborda a conceituação de protensão, forças de desvio e perdas imediatas de protensão. Na sequência discute-se alguns métodos para determinação de esforços de protensão, inclusive para o caso de peças hiperestáticas, como por exemplo o método dos esforços solicitantes iniciais e o da carga distribuída equivalente. A seguir discute-se o algoritmo em estudo - Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes, CCCE (também conhecido como Método da Força Variável), suas vantagens e aplicações. Na parte final compara-se, através de exemplos, a aplicabilidade e precisão do CCCE com alguns dos métodos mais tradicionais citados anteriormente assim como as vantagens e desvantagens de cada um deles. / This work is a study about the representation of the prestressing through a CELG (Concentrated Equivalent Loads Group) in order to determine the internal forces and displacements in prestressed structures, due to prestressing. This study considers the concept of prestressing, deviation forces and immediate loss of prestressing. Furthermore some alternative methods to determine forces of prestressing are discussed including the case of hiperestatic structures e.g. initial forces and equivalent distributed loads. Next, the studied algorithm is discussed - CELG, (also known as Variable Force Method), its advantages and uses. Finally the use and precision of CELG is compared to some of the most traditional methods quoted beforehand and also its advantages and disadvantages.

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário. / This study presents the results of a theoretical and an experimental investigation of the bond of pretensioned strands embedded in plain and steel fiber reinforced high strength concrete. There were used seven wires strands with 12,7 mm diameter and short hooked steel fibers with an aspect ratio of 1/d=45. Two types of tests were carried out to obtain the bond characteristics of the strands: pullout tests and beam under flexure tests. The parameters studied were the volume fraction (0%, 0,51% and 0,76%) of the fibers, and the degree of prestress of the strand (zero and 0,8fptk). The concrete compressive strength was 50 MPa at transfer (3 days of age) and 68 MPa at 28 days of age (test date), approximately. The results were analyzed and compared to the provisions of the following Codes: NBR 6118 (2001) (Brazilian code under public consult), ACI-318 (2002) and FIB-Bulletin 1 (1999). The comparison indicated that the codes give a safe design. The main conclusion of this work was that the use of 0,5% of steel fibers does not influence the bond strength of the strand. The use of 0,76% of steel fibers increases the bond stress in 28% when compared with plain concrete, for the pullout tests. For the beam\'s tests there was no bond improvement due to the steel fibers, in both case (0,5% and (0,76%), neither for the transfer length nor for the development length.

O tabuleiro laminado protendido é uma composição de peças interligadas por uma tensão de compressão aplicada perpendicularmente às lâminas de madeira. Para aplicar tal tensão, são usados elementos de aço tensionados e a cordoalha engraxada aparece no cenário atual como um material econômico para tabuleiros laminados protendidos, em substituição às barras dywidag, que são comumente utilizadas neste tipo de estrutura em outros países. O funcionamento mecânico do tabuleiro é caracterizado como uma placa ortotrópica, e este trabalho visou determinar as relações entre as constantes elásticas do tabuleiro com a utilização da cordoalha engraxada. Foram analisadas também as perdas de protensão ocorridas ao longo do tempo, causadas pela fluência e relaxação dos materiais e, a partir dos resultados, foi proposta uma equação para determinação teórica da perda de protensão nos tabuleiros. O estudo experimental foi realizado em um modelo em escala reduzida construído no LaMEM (Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira) para determinar as constantes elásticas e as perdas de protensão. Ao fim do trabalho são apresentados os resultados e comparações com estudos anteriores; também foi confeccionado um Manual de Boa Execução para Tabuleiros Laminados Protendidos de Madeira com Cordoalha engraxada. / The stress-laminated bridge deck is a composition of parts, interconnected by compression stress, perpendicularly applied to the wood laminate. In order to apply such stress, stressed steel elements are used, as well as the greased wire rope, which comes along in the current scenario as an economic material for stress-laminated bridge decks, replacing the dywidag bars, commonly used in this sort of structure in other countries. This bridge deck mechanic function is characterized as an orthotropic plate, and this paper aimed at determining the relation among the decks elastic constants with the greased wire rope. Another analyzed point is the stress loss occurred through time, caused by material creep and relaxation, and, through the results, an equation for the decks stress loss theoretical determination was proposed. The experimental study was developed in a reduced scale built in LaMEM (Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira) to determine the elastic constants and the stress loss. The results and comparisons with previous studies are presented by the end of this paper; In addition, a handbook of Proper Execution for Stress-laminated Wood Bridge Decks with Greased Wire Rope was developed.

Orientador: Vanessa Gomes da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_FlaviaRuschiMendesde_D.pdf: 3494903 bytes, checksum: a620337e4a546dd5a31d11a4ec3f1919 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Pesquisas sobre novas gerações de sistemas de avaliação de edificações sugerem que o nível de sustentabilidade seja sempre avaliado por indicadores. Estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV) apontam o sistema estrutural como um dos principais contribuintes para as cargas ambientais de uma edificação. Não obstante, as estruturas têm recebido atenção insuficiente nestes sistemas de avaliação. No setor de construção civil brasileiro, onde predominam edificações em concreto, dados de avaliação integrada de desempenho ambiental, econômico e social no ciclo de vida das edificações ou de seus subsistemas são, praticamente, inexistentes. Este trabalho teve por objetivo demonstrar a hipótese de que um conjunto de indicadores é capaz de integrar aspectos fundamentais de sustentabilidade à tomada de decisão e diferenciar alternativas de sistema estrutural em concreto por seu desempenho técnico-funcional, ambiental e econômico no ciclo de vida da edificação. Critérios definidos com base na literatura filtraram uma lista preliminar de indicadores técnico-funcionais. ACVs do berço ao portão utilizando o software SimaPro 7.3 embasaram o cálculo de indicadores ambientais. Previsões da vida útil (VUe) e estimativas do custo do ciclo de vida (CCV) foram obtidas com o software Life-365 v.2.1.1. Para garantir 50 anos de vida útil de projeto (VUP) e atender ao requisito de durabilidade da ABNT NBR 15575:2013, a VUe foi corrigida por um programa de reparos. Indicadores técnico-funcionais foram calculados com base nas pranchas de projeto estrutural. Processo de análise hierárquica foi usado para definir sua importância relativa. Para a dimensão ambiental, adaptou-se a ponderação hierárquica do sistema de avaliação de impactos EcoIndicator 99. Uma ponderação igualitária foi usada nas duas dimensões para análise de sensibilidade. Cenários de importância relativa entre as dimensões técnico-funcional, ambiental e econômica foram predefinidos para ilustrar potenciais perspectivas de diferentes partes interessadas. Essa estrutura de indicadores e cenários de ponderação foi aplicada a 31 estudos de caso de tipologia vertical em concreto armado e protendido, em ambiente marinho do sudeste brasileiro. Resultados demonstraram a veracidade da hipótese, confirmando (i) que os indicadores mostram diferenças entre as estruturas, tanto no pavimento-tipo quanto na superestrutura, bem como, entre sistemas em concreto armado e protendido, e para os cenários propostos, as estruturas em laje protendida apresentaram desempenho global superior ao das estruturas em concreto armado, exceto quando se privilegia a dimensão ambiental, em que se observa o melhor desempenho desta última; (ii) não haver diferença entre as tipologias residencial e comercial para a finalidade desse estudo; (iii) a validade de considerar o pavimento-tipo representativo da superestrutura para o cálculo dos indicadores, exceto para os ambientais; (iv) haver uma correlação linear significativa entre os indicadores espessura equivalente e densidade de pilares com o número de pavimentos; e (v) que a unidade funcional ¿ m2área estrutural de uso residencial e comercial e VUP de 50 anos ¿ consegue capturar aspectos de durabilidade e função estrutural, aliada à facilidade em coletar dados nos escritórios de projeto, e realizar análises comparativas entre diferentes estruturas de edificações de mesma tipologia. Palavras-chave: indicador de desempenho; sustentabilidade; sistema estrutural em concreto; ACV; CCV / Abstract: Research initiatives for next generation assessment protocols state that buildings sustainability should always be described and assessed with the help of relevant indicators. Life cycle-based studies show the structural system as one of the major contributors to buildings environmental loads. However, structural systems have not gained enough attention in the sustainability/environmental buildings assessment systems so far. Data on integrated sustainability performance of building parts completely lack in the Brazilian building sector where concrete structures predominate. This study aims at checking the hypothesis that a set of indicators can integrate key aspects of sustainability in design decision-making and differentiate concrete structural system's alternatives by their technical-functional, environmental and economic performances in the building life cycle. Data for computing the technical-functional indicators were extracted from structural design drawings and calculation sheets provided by the responsible structural design practices. SimaPro 7.3 life cycle assessment (LCA) platform supported calculation of environmental indicators. Life cycle costs (LCC) and service life (SL) were estimated by Life-365 v.2.1.1 software. In order to reach the Brazilian standard durability requirement, SL was corrected through adoption of a repair program. Analytic hierarchy process was applied to define relative importance of technical-functional indicators. An adaptation of the life-cycle impact analysis method Eco-indicator 99 was used for weighting environmental indicators. Simulating different stakeholders perspectives, weighting scenarios among the technical-functional, environmental and economic performances were defined to streamline identification of a top performing solution. This framework of performance indicators and weighting scenarios were applied to thirty-one case studies of residential and commercial vertical buildings in reinforced and prestressed concrete in a southeast Brazilian marine environment. Results demonstrated the veracity of the hypothesis, confirming that (i) indicators were successful in showing structural systems¿ differences, both at typical floor and superstructure level, as well as between reinforced and prestressed concrete structures. For the proposed scenarios, the overall performance of prestressed structures exceeded all reinforced concrete structures¿ overall performance, except when it favors the environmental dimension, where the best performance of the latter is observed; (ii) there is no difference between commercial and residential typologies for the purpose of this study; (iii) a typical floor is representative of the whole superstructure for calculating technical-functional and economic performance indicators, but not for environmental indicators; (iv) there is a significant correlation between the indicators equivalent thickness and density of columns with the number of building floors; (v) the functional unit ¿ m2structural area for residential and commercial live loads for 50 years design life (DL) ¿ can capture aspects of durability and structural function, with the ease of collecting data in design offices, and performing comparative analyzes between different building structures of the same type. Additionally, for such analysis, the results show (vi) that more information and standardized presentation of quantitative data are needed in structural design drawings to facilitate data collection for indicators¿ calculation. Keywords: performance indicators; sustainability; concrete structural systems; LCA; LCC / Doutorado / Arquitetura e Construção / Doutora em Engenharia Civil

[pt] O presente trabalho contém a formulação, implementação e teste de um modelo para determinação do traçado ótimo de cabos de protensão, bem como do valor da força de protensão mínima correspondente, em vigas isotáticas e hiperestáticas. Na formulação, será considerado que o cabo de protensão possui um desenvolvimento segmentado em parábolas do segundo grau, onde o comprimento dessas parábolas serão pré- estabelecidos. Serão feitas ainda simplificações em relação à força de protensão e às perdas de protensão. Com a introdução de tais simplificações e com um artifício de mudança de variáveis, estaremos diante de um problema de programação linear, onde as incógnitas do problema serão a força de protensão e os coeficientes dos trechos de parábolas que representam a geometria do cabo. O objetivo desse problema de programação linear, será minimizar o custo da protensão, de forma que algumas restrições, previamente estabelecidas, sejam atendidas. Tais restrições, limitarão a geometria do cabo, uma vez que o mesmo deve ser contínuo, representado por curvas suaves, e estar contido dentro da viga, e limitarão as tensões nos bordos extremos da viga de forma que as Normas Brasileiras NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187 sejam atendidas. Serão considerados diversos casos de carga e as seções de estudo serão pré-definidas. Como resultado do projeto teremos o traçado ótimo de um cabo médio, e a força de protensão mínima P0, onde já estarão incluídas as perdas imediatas. A implementação da formulação foi desenvolvida em linguagem C, padrão ANSI, o que garante que o mesmo código possa ser compilado em computadores diferentes e por compiladores diferentes, facilitando a portabilidade do programa. Para a otimização, foi utilizado o programa comercial LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer, que permite uma interação com o usuário, é prático e de grande eficiência. Serão testados e analisados quatro exemplos, variando em sua complexidade. Das quatro vigas testadas, uma foi apresentada por Calçada (1993) em seu artigo "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", e as outras três foram projetadas por engenheiros em escritórios de cálculo estrutural. As duas soluções de projeto, a dada pelo programa e a obtida pelos escritórios, são comparadas de modo a validar tanto a formulação como o programa implementado. / [en] This work is concerned with the formulation, implementation and test of a model for determination of the minimum prestressing force and the optimum tendon profile, to prestressed isostatics and hiperestatics beams. It will be considered in formulation, that the prestressing cable has a development segmented in second grade parabolas, in which the length of each one will be predetermined. In addition, simplifications will be considered with regard to the prestressing force and the prestressing losses. With these assumptions and an artifice of variables change, linear programming problem will be obtained, where the variables will be the prestressing force and the parabolas coefficients that represent the cable geometry. The objective of this linear programming problem will be to minimize the prestressing cost, based on some constraints. These constraints will limit the cable geometry, since this one has to be continue, represented for smooth curves and to be inside of the beam, and will limit the stresses at the top and at the bottom fibers of each studied sections according to Brazilian Codes NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187. Different loads cases will be considered and the studied sections will be predetermined. As project result, we will have an optimum tendon medium profile and the minimum prestressing force P0, where the immediate losses will be included. The formulation implementation was developed in "C" language, ANSI standard, which guarantees that the same code can be compiled in different computers and for different compilers, making the program portability easy. For optimization, the commercial program LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer was used, which allows interaction with the user, is practical and very efficient. Four examples with different complexity will be tested and studied. From four beams tested, one was presented by Calçada (1993) in his paper "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", and the other ones were designed by engineers in structural design offices. The two design solutions, the one given by the program and the other obtained by the offices, are compared in order to validate both the formulation and the program implemented. / [es] El presente trabajo contiene la formulación, implementación y pruebas de un modelo para determinación del trazado ótimo de cables de protensión, bien como del valor de la fuerza de protensión mínima correspondiente, en vigas isotáticas y hiperestáticas. En la formulación, será considerado que el cable de protensión posee un desarrollo segmentado en parábolas de segundo grado, de dimensiones prestablecidas. Se considerarán simplificaciones en relación a la fuerza de protensión y a las pérdidas de protensión. Con la introducción de tales simplificaciones y con un artificio de cambio de variables, estaremos frente a un problema de programación lineal, donde las incógnitas del problema serán la fuerza de protensión y los coeficientes de los intervalos de parábolas que representan la geometría del cable. El objetivo de este problema de programación lineal será minimizar el costo de la protensión, de forma que sean atendidas algunas restricciones, previamente establecidas. Tales restricciones, limitarán la geometría del cable, que debe ser contínuo, representado por curvas suaves, y estar contenido dentro de la viga; y limitarán las tensiones en los bordes extremos de la viga para atender las Normas Brasileiras MBR 8681, MBR 7197 y MBR 7187. Se considerarán diversos casos de carga y las secciones de estudio serán predefinidas. Como resultado del proyecto tendremos el trazado óptimo de un cable medio y la fuerza de protensión mínima P0, donde estarán incluidas las pérdidas inmediatas. La implementación fue desarrollada en lenguaje C, padrón ANSI, que garantiza que el mismo código pueda ser compilado en computadores diferentes y por compiladores diferentes, facilitando la portabilidad del programa. Para la optimización, fue utilizado el programa comercial LINDO - Lineal Interactive and Discrete Optimizer, que permite una interacción con el usuario, es práctico y de gran eficiencia. Se analizaron cuatro ejemplos, variando su complejidad. De las cuatro vigas, una fue presentada por Calzada (1993) en su artículo "Trazado Ótimo de Cabos de Pré-esforzo en Pórticos", y las otras tres fueron projectadas por ingenieros de cálculo extructural. Las dos soluciones del proyecto, la dada por el programa y la obtenida por los ingenieros, son comparadas para evaluar la formulación del modelo y la implemantación del programa.

O trabalho dedica-se ao estudo das torres eólicas protendidas de concreto, com a finalidade de promover a discussão sobre os critérios de dimensionamento, tema de grande relevância na atualidade. Para tal, foi considerada uma torre eólica de 100 m de altura provida de turbina de 5 MW, cujas ações foram obtidas da literatura. O carregamento de vento ao longo da torre foi tratado como estático equivalente de acordo com disposições normativas, através de uma forma simplificada para a adoção de uma velocidade de projeto equivalente à incidente no rotor. Com base na literatura, apenas as condições mais críticas foram adotadas no dimensionamento. As combinações entre os carregamentos e os coeficientes parciais de segurança foram delineados a partir do método dos estados limites, o qual se encontra amplamente difundido em normas de projeto. Os esforços e deslocamentos na torre foram obtidos pelo método dos elementos finitos com discretização em elementos finitos unidimensionais, considerando as não linearidades física e geométrica por intermédio do acoplamento de um programa comercial de elementos finitos com algoritmo desenvolvido em linguagem MATLAB, que tanto define as diversas geometrias de cada elemento ao longo da torre (seção variável), como obtém para cada um: a armadura ativa longitudinal a partir de perdas de protensão recalculadas, o diagrama momento-curvatura-força normal, e a armadura passiva longitudinal escalonada, que é otimizada durante o processo do dimensionamento. Quanto à resistência ao esforço cortante das seções anulares, foi proposto um modelo que apresentou boa concordância com os resultados experimentais obtidos na literatura. Além dos concretos convencionais, é discutido o estado-da-arte do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras, CUADRF, tratando sobre seu desenvolvimento histórico, composição, diferentes tipos, propriedades mecânicas, aplicações, recomendações para projeto e as simplificações adotadas quanto ao seu uso nas torres eólicas. Ao final foram realizadas análises paramétricas relativas à geometria e à classe de concreto para dois tipos de torres: em tronco de cone e de variação parabólica. Uma das principais conclusões do trabalho é que a otimização da área de aço passivo ocorre de forma sistemática para as torres de frequência natural mais baixa, tornando indispensável o uso de um modelo não linear para o correto dimensionamento. Além disso, as torres obtidas foram comparadas através do custo material total, constatando-se que as torres mais econômicas possuíam variação parabólica. Isso permitiu aferir um valor inicial para o qual o uso do CUADRF em torres eólicas passaria a ser competitivo. / The work is dedicated to the study of prestressed wind towers of concrete, in order to promote discussion on the design criteria, highly relevant topic today. For this purpose, it was considered a wind tower 100 m high provided with 5 MW turbine, whose actions were obtained from the literature. The wind loading along the tower was treated as static equivalent in accordance with design codes, through a simplified way for the adoption of a design speed equivalent to that incident on the rotor. Based on the literature, only the most critical conditions were adopted in the design. The combinations between loads and partial safety factors were outlined by the limit states method, which is widespread in design standards. The forces and displacements in the tower were obtained by the finite element method with discretization in frame elements, through material and geometric nonlinearities. This was done through coupling of a commercial finite element program with algorithm developed in MATLAB language, which defines both the various geometries of each element along the tower (variable section), and obtains for each: prestressing reinforcement from recalculated prestressing losses, the moment-curvature-normal diagram, and the stepped longitudinal passive reinforcement that is optimized during the design process. For the shear strength of the annular sections, a model that showed good agreement with the experimental results obtained in the literature was proposed. In addition to conventional concrete, the state-of-the art of ultra-high performance fiber reinforced concrete, UHPFRC, is discussed, dealing on its historical development, composition, different types, mechanical properties, applications, recommendations for design and simplifications adopted on its use in wind towers. At the end were performed parametric analyzes of the geometry and the concrete class for two types of towers: frustoconical and with parabolic variation. One of the main conclusions is that the optimization of passive steel area occurs systematically to the lower natural frequency towers, making it essential to use a nonlinear model for proper design. Moreover, the towers obtained were compared with the total material cost, having noticed that most economical towers had parabolic variation for the constraints here imposed. This allowed the assessment of an initial value for which the use of UHPFRC in wind turbine towers would be competitive.

Este trabalho descreve um dormente monobloco de concreto protendido, o qual foi projetado para atender as características de uma via ferroviária brasileira. O dormente apresentou comportamento e resistência semelhantes aos dormentes de concreto comumente fabricados em vários países. A fim de verificar e aprovar o projeto, o dormente foi submetido a ensaios estáticos e dinâmicos, segundo as especificações da norma americana AREMA. Verificado e aprovado o projeto, dezoito dormentes foram fabricados sem e com fibras de aço, no teor de 60 kg/'M POT.3' (aproximadamente 0,75 % por volume). Ensaios estáticos e dinâmicos foram realizados em dormentes com e sem fibras de aço, com o objetivo de quantificar o benefício das fibras de aço à resistência estrutural do dormente. As fibras aumentaram o momento fletor de primeira fissura e o momento último, aumentaram significativamente a força de início de escorregamento dos fios de protensão e reduziram o espaçamento e a abertura das fissuras. As fibras também acrescentaram grande ductilidade aos dormentes e diminuíram a tensão nos fios de protensão, nos estágios mais avançados do carregamento. Sob ação dinâmica, as fibras reduziram a tensão nos fios de protensão mais tracionados em aproximadamente 100%, o que elevou significativamente a resistência do dormente à fadiga. Dormentes fabricados com menor força de protensão apresentaram excelente comportamento plástico e grande ductilidade, especialmente o dormente com fibras / This work describes a prestressed concrete monoblock railway sleeper designed according to a brazilian railway track. The sleeper was tested according to the Arema specifications in order to verify the project. The sleeper presented a structural behavior similar to the concrete railway sleepers used worldwide. After the preliminary tests, eighteen sleepers were manufactured without and with steel fibers contents of 60 Kg/'M POT.3' (about 0.75% by volume) and they were tested under static and dynamic loading to evaluate the fiber contribution on the resistance. Steel fibers increased the first crack and ultimate bending moments, reduced the deflection under ultimate load and increased significantly the slip force of the prestressing tendons. Reinforcing the sleeper with fibers also reduced the crack width and the spacing between cracks, adding higher ductility to the sleepers and decreasing the stress in the prestressing tendons under higher loads. The fibers increased significantly the fatigue strength under cyclic loading, decreasing the stress in the prestressing tendons in about 100%. The test results showed that sleepers manufactured with lower prestressed force have higher toughness, especially those reinforced with steel fibers

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-03-22T19:49:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T15:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T15:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Esta dissertação trata da punção em lajes protendidas com cordoalhas não aderentes, para pilares internos, calculadas através das normas ABNT NBR 6118:2007, ABNT NBR 6118:2014, EN 1992-1-1:2004 e ACI 318-11. Ao longo do trabalho, são apresentados dimensionamentos à punção através desses códigos a fim de se obter uma análise comparativa dos resultados. Além disso, são expostas três situações de provas de carga não destrutivas para punção, realizadas em lajes reais. Os casos, verificados a partir da comparação entre as quatro normas, servem de base para avaliações sobre o nível de segurança estrutural entre os dimensionamentos. Após as análises teóricas, conclui-se que, no geral, o EC2:2004 e a NBR 6118:2014 são os códigos que geram os resultados menos conservadores no cálculo das armaduras de punção. Já o ACI 318-11 e a NBR 6118:2007 obtêm os resultados mais conservadores para esse dimensionamento. Quando considerados os carregamentos máximos sem utilização de armadura de punção, a norma americana se destaca, obtendo valores comparáveis aos do EC2:2004 e da NBR 6118:2014. A NBR 6118:2007 resulta em dimensionamentos sempre mais conservadores. / This work studies the punching shear in prestressed slabs with unbonded tendons, for internal columns, calculated by ABNT NBR 6118:2007, ABNT NBR 6118:2014, EN 1992-1-1:2004 and ACI 318-11. Punching shear calculations will be presented in order to obtain comparative results analysis. Also, there are three situations presented of non-destructive load tests for punching shear, in real slabs. The cases, calculated using the four compared regulation codes, provide a basis for assessments of the conservatism level among the formulations. After the theoretical analysis, in general, it is concluded that EC2:2004 and NBR 6118:2014 are the codes that generate less conservative results in punching shear calculation. However, ACI 318-11 and the NBR 6118:2007 obtain the most conservative results for this design. Considering the maximum loads without the use of punching shear reinforcement ACI 318 generates values comparable to EC2 and NBR 6118:2014. The most conservative results are always generated by NBR 6118:2007.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6700.pdf: 4829051 bytes, checksum: 3dedb697740d6ae886a30c2418c4d82a (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this paper, a free analysis program is presented for the verification of ultimate and serviceability limit states of reinforced or prestressed concrete sections with polygonal shape submitted to axial forces and biaxial bending. In addition, the program also calculates the bending-axial force-curvature relation (M, N, 1 / r) of the sections, which can be used in further analysis, for example, the general method for calculating pillars. For this is used the object-oriented programming, so that this work can be resumed and amended, providing technical material for future work in the same line, therefore provides that the calculation routines along with the program. The programming lines and routines includes explanations of its operation to encourage its further use as part of other programs. The data entry is presented as a form and the program enables the exchange of data, both input and output via text type files. The criteria adopted follows the brazilian standard ABNT NBR 6118: 2014, which compared to the previous version features suggestions for concrete with superior characteristic strength higher than 50 MPa. The structure of the routines is presented so that criteria of other standards, or updates of the same Brazilian standard referenced, can be easily implemented. Some validation examples for the program are presented in different situations and finally commented and listed some other extensions which can be made. / No presente trabalho, apresenta-se um programa livre e gratuito de análises e verificações de estados-limite último e de serviço de seções de concreto armado e protendido com forma poligonal submetidas à flexão composta oblíqua. Além disso, o programa calcula também a relação momento-normal-curvatura (M, N, 1/r) das seções, que pode ser usada em outras análises, como por exemplo, o método geral para o cálculo de pilares. Para isso se usa a programação orientada ao objeto, a fim de que o presente trabalho possa ser retomado e alterado, dando subsídio técnico para trabalhos futuros da mesma linha, por esse motivo fornece-se as rotinas de cálculo juntamente ao programa. As linhas e rotinas de cálculo constam com explicações de seu funcionamento para incentivar seu uso posterior como parte de outros programas. A entrada dos dados é feita de forma de formulário e o programa permite a troca de dados, tanto de entrada como de saída através de arquivos do tipo texto. Os critérios adotados seguem a norma brasileira ABNT NBR 6118:2014, que em relação à versão anterior apresenta sugestões para concretos com resistência superior a 50 MPa. A estrutura das rotinas é apresentada de maneira que critérios de outras normas, ou ainda atualizações da mesma norma brasileira referenciada, possam ser facilmente implementadas. Apresenta-se vários exemplos de validação do programa em diversas situações e finalmente comentadas e listadas as ampliações que podem ser feitas.

O trabalho dedica-se ao estudo das torres eólicas protendidas de concreto, com a finalidade de promover a discussão sobre os critérios de dimensionamento, tema de grande relevância na atualidade. Para tal, foi considerada uma torre eólica de 100 m de altura provida de turbina de 5 MW, cujas ações foram obtidas da literatura. O carregamento de vento ao longo da torre foi tratado como estático equivalente de acordo com disposições normativas, através de uma forma simplificada para a adoção de uma velocidade de projeto equivalente à incidente no rotor. Com base na literatura, apenas as condições mais críticas foram adotadas no dimensionamento. As combinações entre os carregamentos e os coeficientes parciais de segurança foram delineados a partir do método dos estados limites, o qual se encontra amplamente difundido em normas de projeto. Os esforços e deslocamentos na torre foram obtidos pelo método dos elementos finitos com discretização em elementos finitos unidimensionais, considerando as não linearidades física e geométrica por intermédio do acoplamento de um programa comercial de elementos finitos com algoritmo desenvolvido em linguagem MATLAB, que tanto define as diversas geometrias de cada elemento ao longo da torre (seção variável), como obtém para cada um: a armadura ativa longitudinal a partir de perdas de protensão recalculadas, o diagrama momento-curvatura-força normal, e a armadura passiva longitudinal escalonada, que é otimizada durante o processo do dimensionamento. Quanto à resistência ao esforço cortante das seções anulares, foi proposto um modelo que apresentou boa concordância com os resultados experimentais obtidos na literatura. Além dos concretos convencionais, é discutido o estado-da-arte do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras, CUADRF, tratando sobre seu desenvolvimento histórico, composição, diferentes tipos, propriedades mecânicas, aplicações, recomendações para projeto e as simplificações adotadas quanto ao seu uso nas torres eólicas. Ao final foram realizadas análises paramétricas relativas à geometria e à classe de concreto para dois tipos de torres: em tronco de cone e de variação parabólica. Uma das principais conclusões do trabalho é que a otimização da área de aço passivo ocorre de forma sistemática para as torres de frequência natural mais baixa, tornando indispensável o uso de um modelo não linear para o correto dimensionamento. Além disso, as torres obtidas foram comparadas através do custo material total, constatando-se que as torres mais econômicas possuíam variação parabólica. Isso permitiu aferir um valor inicial para o qual o uso do CUADRF em torres eólicas passaria a ser competitivo. / The work is dedicated to the study of prestressed wind towers of concrete, in order to promote discussion on the design criteria, highly relevant topic today. For this purpose, it was considered a wind tower 100 m high provided with 5 MW turbine, whose actions were obtained from the literature. The wind loading along the tower was treated as static equivalent in accordance with design codes, through a simplified way for the adoption of a design speed equivalent to that incident on the rotor. Based on the literature, only the most critical conditions were adopted in the design. The combinations between loads and partial safety factors were outlined by the limit states method, which is widespread in design standards. The forces and displacements in the tower were obtained by the finite element method with discretization in frame elements, through material and geometric nonlinearities. This was done through coupling of a commercial finite element program with algorithm developed in MATLAB language, which defines both the various geometries of each element along the tower (variable section), and obtains for each: prestressing reinforcement from recalculated prestressing losses, the moment-curvature-normal diagram, and the stepped longitudinal passive reinforcement that is optimized during the design process. For the shear strength of the annular sections, a model that showed good agreement with the experimental results obtained in the literature was proposed. In addition to conventional concrete, the state-of-the art of ultra-high performance fiber reinforced concrete, UHPFRC, is discussed, dealing on its historical development, composition, different types, mechanical properties, applications, recommendations for design and simplifications adopted on its use in wind towers. At the end were performed parametric analyzes of the geometry and the concrete class for two types of towers: frustoconical and with parabolic variation. One of the main conclusions is that the optimization of passive steel area occurs systematically to the lower natural frequency towers, making it essential to use a nonlinear model for proper design. Moreover, the towers obtained were compared with the total material cost, having noticed that most economical towers had parabolic variation for the constraints here imposed. This allowed the assessment of an initial value for which the use of UHPFRC in wind turbine towers would be competitive.