Neste trabalho, são estudados os deslocamentos de vigas, lajes e pavimentos completos em concreto armado, submetidos a carregamentos perpendiculares aos seus eixos e planos. Utiliza-se para tanto o programa ANPAV, desenvolvido no SET-EESC-USP, que permite o cálculo dos deslocamentos considerando-se o comportamento não-linear do concreto armado por meio de todos os fenômenos modernamente considerados com esse objetivo. Assim, a partir de elementos finitos estratificados em filamentos, no caso de elementos de barra tridimensional, ou camadas, no caso dos elementos de placa, podem ser considerados os efeitos da fissuração, da retração, da fluência, e da colaboração do concreto tracionado entre as fissuras para a rigidez à flexão dos elementos. Inicialmente, então, são calculados os deslocamentos de um elevado número de lajes e vigas isoladas e, a partir da análise dos resultados, é avaliada a influência dos parâmetros envolvidos neste cálculo. Sugerem-se, tanto para lajes quanto para vigas, expressões para o cálculo de coeficientes multiplicadores dos deslocamentos imediatos para a avaliação dos deslocamentos diferidos no tempo, e também são feitas propostas para a determinação de uma altura mínima para esses elementos. Com a utilização dessas alturas mínimas, pode-se garantir que o estado limite de deformação excessiva não será atingido, dispensando-se a necessidade do cálculo dos deslocamentos propriamente ditos e simplificando-se enormemente o trabalho de projetistas dessas estruturas. Por fim, são estudados pavimentos de edifícios residenciais e seus deslocamentos são calculados a partir de análises linear e não-linear, sendo os resultados obtidos comparados de forma a se validar alguns modelos e expressões desenvolvidas na análise dos elementos isolados. / This work presents an analysis of deflections for reinforced concrete beams, slabs and floors under perpendicular loading. The ANPAV program - a finite-element program developed at SET-EESC-USP that allows estimating the deflections considering reinforced concrete non-linear behavior - is used. With finite layered-elements for beams and plates it is possible to evaluate deflections taking into account cracking, shrinkage, creep and tension stiffening. Firstly, deflections for a wide range of isolated beams and slabs cases are calculated in order to evaluate the influence of several important parameters. Then, multiplier coefficients for assessing long term deflections from immediate deflections and minimum thickness expressions to ascertain serviceability limit states are suggested, both for beams and slabs. Finally, deflections for residential building floors are calculated for linear and non-linear analysis and the results are compared in order to validate the models and parameters obtained from isolated beams and slabs.

Blocos sobre estacas ou blocos de coroamento são elementos estruturais usados para transferir as ações da superestrutura para um conjunto de estacas. São encontrados em infra-estruturas de pontes e edifícios. O conhecimento de seu real comportamento estrutural é de fundamental importância, pois são elementos estruturais que garantem a segurança de toda a estrutura. Ainda não há consenso pelo meio técnico quanto o seu real comportamento estrutural. O processo de cálculo usualmente empregado pelo meio técnico para a determinação das reações nas estacas é o método da superposição dos efeitos. Esse método não considera a interação do elemento estrutural com o tipo solo em que as estacas estão apoiadas, nem a altura do bloco. Com a ajuda de análise numérica feita em programa de computador baseado nos métodos dos elementos finitos (MEF) foram simulados blocos variando parâmetros como a altura do bloco e os tipos de vinculação das estacas (solo). Para que houvesse a interação da estrutura com o solo foram propostos dois tipos de solos: solo deformável e solo indeformável. Os blocos analisados foram submetidos as ações de força centrada e momentos variando as suas intensidades. Os resultados mostram que o tipo de vinculação das estacas e a variação da altura do bloco modificaram significativamente o comportamento estrutural do bloco. A situação mais crítica para o bloco foi aquela em que se consideravam as estacas apoiadas em solo do tipo indeformável, chegando-se a resultados de reações nas estacas com diferenças a mais de 200%. Foi possível perceber que mesmo com solo do tipo deformável as estacas na região central do bloco foram as mais solicitadas. E em função da análise numérica conclui-se que os resultados obtidos são de grande importância. / Piles caps are structural elements used to transfer actions of the superstructure to a group of piles. They are found in infrastructures of bridges and buildings. The knowledge of its real structural behavior presents fundamental importance, once piles caps are structural elements that guarantee the safety of all the structure. There is no consensus yet between specialists on its real structural behavior. The traditional calculation process usually used to determine piles reaction is the superposition effect method. This method does not consider the interaction of the structural element with the type of soil where piles are supported, nor the height of the cap. With the aid of numerical analysis made in computer program based on the finite elements method (FEM), caps have been simulated varying parameters as caps height and the types where piles are supported (soil). In order to have the interaction of the structure with the soil, two types of soil have been considered: compressible soil and incompressible soil. The caps analyzed were submitted the action where centered force and moments have been considered varying its intensities. The results show that the type of pile support and the variation of cap height significantly modified the structural behavior of the cap. The most critical situation for the cap was that one considering the piles supported in soil incompressible, reaching results of piles\' reactions with more than 200% of differences. The piles in the central region of the cap have been the most requested on compressible soil type. In function of the numerical analysis, we conclude that the results obtained are of great importance.

Como conseqüência do atual desenvolvimento tecnológico dos materiais aço e concreto, várias pesquisas têm surgido com vistas a um melhor aproveitamento da capacidade desses dois materiais, exigindo um maior conhecimento sobre o comportamento dos elementos, inclusive sobre sua vulnerabilidade a estados limites últimos. Sendo a instabilidade um estado limite último possível de ocorrer em configurações de equilíbrio de peças de concreto armado submetidas a determinadas solicitações normais, seu estudo torna-se fundamental para que seja possível propor soluções estruturais seguras e economicamente viáveis. Este trabalho apresenta a análise de alguns aspectos que interferem no estudo da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado, através de uma abordagem envolvendo aspectos teóricos, como também aspectos práticos oriundos da resolução de exemplos. O estudo é feito com base nos métodos geral e do equilíbrio, com os processos exato e do pilar padrão, através de um software (SISTEMA FLEXOR), desenvolvido por CADAMURO Jr. (1997). O objetivo é testar a viabilidade desses métodos a fim de propor soluções e, com isso, tornar mais amplo e acessível o uso de pilares esbeltos de concreto armado, incentivando a adoção de projetos mais arrojados sem subutilização dos materiais. / As a consequence of the actual technological development of the materials steel and concrete, many researches have come up with proposal of better use of these two materials capacity, demanding a bigger knowledge about the behaviour of the elements, included your vulnerability to ultimate limit states. Being the instability a possible ultimate limit state of reinforced concrete columns equilibrium configuration, this study has been fundamental to make possible to propose safe and economically reasonable structural solutions. This work presents the analysis of some aspects that interfere in the study of slender reinforced concrete columns stability, through an approach involving theoretical and practical aspects derived from numerical solutions. The scheme is based in the General and Equilibrium Methods with the Exact Process and Model Column Method, through a software (SISTEMA FLEXOR) developed by CADAMURO Jr. (1997). The objective is to testify the practicability of these methods, to propose solutions and to render wider and more practical the use of slender reinforced concrete columns, stimulating the adoption of projects bolders without underutilisation of the materials.

Nos últimos anos, inovações e desenvolvimentos importantes ocorreram na engenharia estrutural. Apesar disso, a maioria dos avanços não considera a natureza aleatória das variáveis. Partindo-se dessas idéias, apresenta-se uma contribuição na análise da segurança e confiabilidade em pavimentos de edifícios, introduzindo-se conceitos probabilísticos e estatísticos aplicados dentro de um modelo de comportamento não-linear para o concreto armado (Ghali & Favre). A resistência à compressão do concreto e os deslocamentos nas vigas e nos pavimentos são considerados como variáveis aleatórias, seguindo uma distribuição de probabilidade conhecida. O objetivo é relacionar valores da resistência característica à compressão do concreto (fck) e do módulo de elasticidade do material com determinados níveis de confiabilidade, expressos pelo índice &#946 e pela probabilidade de falha da função de estado limite escolhida. Objetiva-se analisar o comportamento das variáveis básicas e a interação entre elas, procurando avaliar, quantitativamente, a margem de segurança obtida com a aplicação de critérios de projeto da NB-1 e do EUROCODE. Pretende-se ainda fazer algumas considerações sobre a necessidade de se estudar a formulação de um coeficiente de minoração da resistência do concreto &#947c como função das variáveis básicas dos modelos empregados e de suas distribuições de probabilidade. / In the last years, important developments and innovations took place in the structural engineering context. In spite of that, most of that progress does not consider the random nature of the involved variables. Based on these aspects, a contribution to the safety and reliability analyses for building floors is presented. It is also introduced probabilistic and statistic concepts, applied to a well-known non-linear models for the reinforced concrete elements (Ghali & Favre). The concrete compression strength, as well as beam and floor displacements are assumed random variables, following a known probability distribution. The aim of the work is to relate the concrete characteristic strength in compression (fck) and the Young\'s modulus with certain levels of reliability, expressed by the &#946 index and by the failure probability of the limit state function. The behaviour of the basic variables and their interactions are analysed in order to evaluate the safety reached by applying NB-1 (Brazilian code for reinforced concrete structures) and EUROCODE design recommendations. Moreover, some comments are made on the future studies required to achieve a single reduction coefficient &#947c for the concrete strength, which may be given in terms of the basic variables of material models and their probability distributions.

As lajes lisas podem oferecer diversas vantagens quando comparadas ao sistema de lajes, vigas e pilares, sendo, em muitos casos, mais econômicas. O uso da protensão pode oferecer outras vantagens, tais como um melhor controle da fissuração e dos deslocamentos transversais da laje. Como a punção é um dos pontos fracos das lajes lisas protendidas, face à grande esbeltez destas lajes, apresentam-se resultados experimentais de ligações laje-pilar interno, com carregamento concêntrico, com e sem armadura de punção (conectores tipo-pino), com e sem protensão por pós-tração (cabos não aderentes). Os principais aspectos analisados foram as influências da armadura de punção e da protensão na resistência da ligação laje-pilar. Fez-se também uma análise envolvendo a previsão da resistência da ligação, dada por algumas normas e códigos. Observa-se que, de um modo aproximado, a armadura de punção eleva significativamente a resistência do modelo à punção, seja ele de concreto armado ou protendido. Observa-se ainda que, embora diminuindo a taxa de armadura dos modelos de concreto armado, para que se introduzissem as cordoalhas de protensão, os valores experimentais obtidos mostram que a presença da protensão aumentou a resistência da ligação. De um modo geral, a melhor norma que reflete o comportamento da ligação lajepilar é a Revisão da NB-1 (2000). Com relação aos modelos protendidos, o ACI poderia ter tido um bom desempenho, caso não houvesse uma restrição tão rígida com relação ao uso de armaduras de punção / The use of flat plates may offer some economical and aesthetic benefits when compared with other structural systems. The use of post-tensioned slabs may offer other advantages, as a better crack and deflection control and a thinner slab for the same span and load conditions. This work presents some experimental results and conclusions about the punching shear failure, as it is a critical problem for flat plate structures, post-tensioned or not. The main aspects analyzed are the influence of the shear reinforcement (studs) and of the post-tensioning with unbonded tendons on a slab – internal column connection strength. A comparison between experimental results and those given by some standards is presented. This comparison aims to verify if the codes accurately predict the punching shear strength of the connection. It can be noted that, in an specific comparison, the studs enhance the punching shear strength of the slab-column connection. In spite of the use of less flexural reinforcement in the post-tensioned models, the punching shear strength of the connection had a higher value when compared with the reinforced ones. This fact is due to the presence of the prestressed strands

Na verificação do estado limite último das estruturas reticuladas em concreto armado se tem sempre os pilares solicitados à flexão oblíqua composta, seja devido a momentos fletores transmitidos pelas vigas ou lajes ou devido a imperfeições construtivas ou por ações normais ao eixo da peça comprimida, atuantes entre seus pontos de vinculação. Neste trabalho se está comparando os resultados que se obtém por dois processos de cálculo, quais sejam, a) Integração numérica com desacoplamentos das flexões nas duas direções principais de inércia com o uso da rigidez secante obtida de diagrama momento-curvatura, ou seja, os esforços de segunda ordem são calculados em cada direção como se não houvesse a solicitação de flexão na direção ortogonal e ao final se verifica a segurança da peça no Estado Limite Último considerando a flexão oblíqua composta; b) integração numérica considerando a flexão oblíqua composta com a curvatura obtida de diagrama momento-curvatura ponto a ponto já no cálculo dos efeitos de segunda ordem. Foram processados 215.740 pilares cuja análise conduz à conclusão de que se pode usar o procedimento citado no item (a) acima, com segurança e sem prejuízo da economia. / At check reticulated reinforced concrete structures in the ultimate limit state one always have the columns requested by a compression with biaxial bending , be due bending moments transmitted bay beams or slabs or due constructions imperfections or actions normal to the axis of the compressed piece acting between its points of attachment. This work is to compare the results that are obtained by two methods of calculation, which are: a) Numerical integration in each main direction of inertia with the use of secant stiffness obtained from bending-curvature diagram, it is, the second order efforts are calculated in each direction as if there was not request bending in the orthogonal direction and the end check the safety at ultimate limit state of the column by considering the biaxial bending; b) Numerical integration in each main direction of inertia with curvatures obtained point to point of moment-curvature diagrams, that consider the biaxial bending, to calculate the second order effects. Were processed 215.740 columns whose analysis leads to the conclusion that we can use the procedure mentioned in tem a) above, safely and without prejudice to the economy.

O estudo aborda o uso do concreto armado em duas obras ícones da arquitetura moderna em São Paulo, o edifício do Museu de Arte de São Paulo (MASP projeto 1957/66; construção1960/69) e o edifício da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAUUSP projeto 1961,65/66; construção 1967/68), obras cujo valor cultural relacionado à história, à arte e à técnica é de elevada importância. O objetivo foi investigar o uso do concreto nessas obras, com base em dois pontos de vista complementares: técnico-construtivo e expressivo-estético. Com base em ampla pesquisa em material documental e iconográfico, procurou-se passar por momentos chaves, desde os croquis iniciais, primeiros projetos e suas modificações, construção, apropriação pelos usuários, comportamento da obra no passar dos anos e situação atual. Esse percurso trouxe informações para compreender melhor as intenções dos arquitetos ao projetar essas obras, as relações entre projeto e obra e algumas referências para o uso do concreto armado e aparente. O trabalho procurou ainda refletir sobre a apropriação e recepção desses edifícios no tempo, o comportamento e durabilidade dos materiais e técnicas construtivas, e analisar conexões entre os arquitetos e as obras. Ao se dedicar a ícones da arquitetura de São Paulo dos anos 1960 e a dois de seus arquitetos mais significativos, esta pesquisa propõe-se a abrir reflexões no âmbito da história da técnica da arquitetura moderna no Brasil, relacionando o desenvolvimento tecnológico do concreto armado com valores técnicos e estéticos da arquitetura paulista. / This work approaches the use of reinforced concrete on two icons of the modern architecture in São Paulo, the building of the Museum of Art of São Paulo (MASP project 1957/66 built in 1960/69) and the building of the Faculty of Architecture and Urbanism of the University of São Paulo (FAUUSP - project 1961; 65/66 built in 1967/68), works which cultural value relates to history, art and technique and is of highly importance. The objective was to investigate the particular use of the concrete on these works from two complementary points of view: technical-constructive and aesthetic expression. Based on an extensive research in documentary and iconographic material, sifting out the key moments: from the original sketches, early designs, modified designs, construction, use of the building and behavior over time to the current situation. This path brought several information that led to better understand the intentions of the architects on these works, the relations between design and construction and some references for the use of reinforced concrete and exposed concrete. The work also proposes to reflect about the use and acceptance of these buildings over time, the durability of the materials and construction techniques applied, and to analyse connexions between the architects and the works. By focusing icons of the 1960s architecture of São Paulo and two of its most significant architects, this research proposes to open discussions within the history of the technique on modern architecture in Brazil, relating technological development to technical and aesthetical values of the paulista architecture.

Este trabalho estuda o comportamento de blocos rígidos de concreto armado sobre uma, duas, três, quatro e cinco estacas, submetidos à ação de força centrada. Com o objetivo de contribuir para critérios de projeto, utilizaram-se resultados obtidos por meio de modelos analíticos e realizou-se análise numérica utilizando-se programa baseado no método dos elementos finitos. Foi desenvolvida, ainda, uma análise comparativa entre os processos de dimensionamento adotados em projeto, na qual se verificou grande variabilidade dos resultados. Para análise numérica adotou-se comportamento do material como elástico linear e os resultados de interesse foram os fluxos de tensões em suas direções principais. Nos modelos adotados variaram-se os diâmetros de estacas e dimensões de pilar, a fim de se verificar as diferenças na formação dos campos e trajetórias de tensões. Concluiu-se que o modelo de treliça utilizado em projetos é simplificado e foram feitas algumas sugestões para a utilização de um modelo de bielas e tirantes mais refinado. Foi possível a verificação da influência da variação da geometria de estacas e de pilares no projeto de blocos sobre e a revisão dos critérios para os arranjos das armaduras principais. Para os modelos de blocos sobre cinco estacas adotados concluiu-se que o comportamento não é exatamente como considerado na prática / This work describes the behavior of rigid reinforced concrete pile-caps with one, two, three, four and five piles subjected to patches of loading on the center top surfaces of the column. Programs based on finite elements method were used to obtain numerical results and results obtained by means of analytic models were used. A comparative analysis was developed among the processes adopted in design, which large variability of the results was verified. An elastic linear behavior of the material was adopted for numerical analysis and interest results were stress paths along main directions. Piles diameters and column dimensions of the models were been varied, in order to verify the differences in the formation of the regions and trajectories of stress. It is ended that used the truss model is simplified. Some suggestions were made for the use of a more refined strut-and-tie model than the one used in design and it was possible the verification of the variation geometry of piles and columns influence. It was still made a revision of the reinforcement layouts. The conclusion for adopted five-pile-caps was that the behavior is not exactly as considered in the practice

Fire is a significant threat to the structural integrity of buildings. Depending on the architecture of the structure and the intensity and duration of the fire event, structural members may lose strength and stiffness eventually leading to collapse whether by flexural buckling or crushing. The focus of this research is on the behavior and fire performance of reinforced-concrete columns under fire conditions. In order to effectively study column performance with differing loading, aggregate and dimensional characteristics under varying time-temperature curves and fire exposures, a numerical model was constructed in Microsoft Excel. The spreadsheet model allowed for complete transparency of the calculations and provided a means to visualize the data in flexible ways. ANSYS and several published column furnace tests were used to benchmark the heat transfer and structural analysis portions of the model. One, three and four-sided fire exposures along with the ASTM E119 fire curve and a natural fire curve were used to study latent heating effects, increasing and decreasing eccentricities, moment magnification, and failure modes. Assessments of column structural capacity were performed in accordance with the provisions of ACI 318. The completed model served as an effective tool for the thesis and is available to help aid students and engineers investigate the design of reinforced concrete columns under fire conditions through integration the heat transfer analyses and the structural evaluations.

A necessidade por aprimorar sistemas e materiais na indústria da construção civil derivou no uso da protensão como uma alternativa de reforço para estruturas de concreto. As vantagens técnicas e econômicas encontradas no projeto e execução de estruturas de concreto fizeram com que este sistema venha ganhando preferência frente ao sistema convencional de concreto armado. Nesse contexto, este trabalho visa contribuir desenvolvendo um modelo computacional no software ANSYS, versão 16.0, por meio da ferramenta de customização UPF (User Performance Features), para o estudo de lajes de concreto armado e protendido, com ou sem aderência. A implementação do modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, tem ênfase na não-linearidade física dos materiais através de um modelo elasto-viscoplástico que inclui dois procedimentos de análise: a resposta instantânea da estrutura considera um comportamento elastoplástico e a resposta diferida da estrutura assume um comportamento viscoelástico. A modelagem das lajes é feita a partir da ideia de elementos reforçados, assim, são utilizados elementos finitos de casca de ordem superior SHELL281 como elementos base de concreto. Enquanto que a armadura passiva é modelada com elementos de reforço REINF264, considerando-as como uma linha de material mais rígido com aderência perfeita no interior dos elementos de casca, ou seja, como armadura incorporada. Por sua vez, para modelar a armadura ativa não-aderente utiliza-se elementos finitos unidimensionais LINK180 que funcionam como armadura discreta, a condição de não-aderência é satisfeita pelo comando CP. Destaca-se que a não-linearidade geométrica é inerente nos elementos finitos utilizados e que os mesmos são compatíveis entre si e com a ferramenta de customização UPF. Para validar a eficiência do modelo computacional, comparam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis na literatura. A comparação dos resultados mostra que os modelos representam corretamente o comportamento das lajes ensaiadas experimentalmente. O baixo custo computacional de tempo, a boa precisão dos resultados e as ferramentas de processamento do ANSYS tornam-no em uma alternativa eficiente. / The need for improvement of systems and materials of the construction industry resulted in the use of prestressing as an alternative to reinforce concrete structures. The technical and economic advantages found in the design of concrete structures caused that this system has been gaining preference against the conventional system of reinforced concrete. In this sense, this work aims to contribute developing a computational model in ANSYS software, version 16.0, through the customization tool UPF (User Performance Features), to the study of reinforced and, bonded or unbonded, prestressed concrete slabs. The computational model implementation, based on the finite element method, has emphasis on the physical materials nonlinearity with an elasto-viscoplastic model that includes two analysis procedures: the instantaneous response of the structure considers an elastoplastic behavior and the delayed response of the structure assumes a viscoelastic behavior. The slab models are based in reinforcement elements, thus higher order shell finite elements SHELL281 are used as base elements of concrete. The reinforcement is modeled with reinforcing elements REINF264, as a line of more rigid material with perfect bonding inside the concrete elements, it is, as incorporated reinforcement. On the other hand, the finite elements LINK180 that work as discrete reinforcement are used to simulate prestressing tendons, CP command satisfies the absence of non-adherence. It is noteworthy that the geometrical nonlinearity is inherent to the finite element used and that they are compatible between them and with the customization tool UPF. To validate the computational model efficiency, numerical results are compared with experimental values available in the literature. The results comparison shows that the models represent correctly the behavior of experimentally tested slabs. The low computational cost of time, the good precision of results and the ANSYS processing tools make it an efficient alternative.