Lajes-cogumelo são sistemas estruturais que apresentam uma série de vantagens em relação aos sistemas convencionais. Por outro lado, com a retirada das vigas, podem surgir problemas como o deslocamento transversal das lajes, a instabilidade global do edifício e a punção da laje pelo pilar. Este trabalho concentra-se no estudo dos deslocamentos transversais das lajes-cogumelo, procurando-se fazer a comparação entre deslocamentos calculados por diferentes processos: o das vigas cruzadas, o de Rangan e o dos elementos finitos. São abordados conceitos básicos para o cálculo desses deslocamentos, o estado de fissuração a ser adotado na determinação da rigidez e os efeitos da fluência e da retração do concreto, que foram baseados no ACI 209R-92. São apresentados três exemplos de aplicação. Com base nos resultados obtidos, verifica-se que os valores dos deslocamentos calculados pelos diferentes processos dependem muito da rigidez considerada, uma vez que é grande a influência do estado de fissuração nos deslocamentos da laje. Nos dois primeiros exemplos, pode-se observar que a diferença de resultados entre o processo de Rangan (que adota um estado padrão de fissuração) e a análise por elementos finitos (considerando a fissuração) é muito variável; os resultados diferem de 1% a 200%. Os resultados obtidos com dois programas de elementos finitos (que consideram a fissuração de formas diferentes) não apresentam diferenças maiores que 14%. / Flat plates are structural systems that present some advantages when compared to slabs with beams. On the other hand, when beams are removed some problems can arise, such as slab deflections, global instability of the building and punching shear. This work deals with the flat plate deflections, comparing computed deflections using different procedures: crossing beam method, Rangan method and finite element method. Basic concepts for the calculation of these deflections, the cracking stage to be adopted in order to determine the stiffness and the effects of concrete creep and shrinkage using the ACI 209R-92 are presented. Three examples are developed. Based on the results, it is noticed that the computed deflections using different procedures depend on the esteemed stiffness, since the influence of cracking stage in the slab deflections is great. In the first two examples, the difference between the results calculated using the Rangan method (which adopts a standard cracking stage) and the finite element method (considering cracking) is very variable; the results differ within a range of 1% to 200%. The results calculated with two finite element program (which consider cracking by different ways) do not present differences greater than 14%.

Nos últimos anos, tem-se observado grande preocupação do meio técnico com relação ao desempenho insatisfatório das construções. Alguns diagnósticos feitos sobre a ineficiência dessas construções apontam, dentre outras causas, as deficiências de projeto, juntamente com a utilização de materiais inadequados. Neste trabalho, abordam-se a qualidade e a durabilidade das estruturas de concreto armado, concentrando-se em aspectos de projeto. O enfoque principal consiste na garantia da qualidade das estruturas, a partir da melhoria da qualidade dos respectivos projetos estruturais. Esta melhoria pode ser conseguida, basicamente, de duas formas: através da implantação de um sistema de garantia da qualidade de projetos estruturais e mediante elaboração de especificações apropriadas de projeto. Assim, são propostas algumas diretrizes para o controle da qualidade de projetos estruturais. Apresenta-se, também, um estudo sobre o comportamento do concreto armado face à agressividade ambiental, a partir do qual são discutidos diversos critérios de projeto, com vistas à durabilidade das estruturas, aspecto que está intimamente relacionado com a qualidade. Por fim, apresentam-se algumas aplicações práticas dos conceitos e dos procedimentos abordados, com o objetivo primordial de demonstrar a aplicação da metodologia proposta para o controle da qualidade de projetos estruturais. / In the last years, it has been observed a great concern about the unsatisfactory performance of the constructions. Some studies on the inefficiency of these constructions point, among other causes, to faulty designs, along with the use of inadequate materials. This work draws the attention to quality and durability of reinforced concrete structures, concentrating on design aspects. The main approach consists of ensuring the structure quality by improving the respective structural design quality. This improvement can be achieved, basically, by two ways: through implementation of a quality assurance system for structural design and by means of appropriate design specifications. Thus, this work gives guidance for the development of structural design quality control and also presents a study on the behavior of reinforced concrete subjected to aggressive environments. This study forms a basis for the presentation of some durability design criteria, which is largely related to the structure quality. Finally, some practical applications of the concepts and procedures covered in the text are presented, aiming primarily at demonstrating the application of the methodology proposed for structural design quality control.

Atualmente, busca-se a minimização dos custos para uma estrutura que satisfaça a princípios de segurança, com respeito aos estados limites de ruptura e de utilização, e as imposições de normas técnicas. Entretanto, nenhuma estrutura é totalmente segura. O projeto envolve incertezas, pois há variações tanto nos carregamentos quanto na capacidade resistente e rigidez da estrutura. Deste modo, modelos de cálculo que se baseavam em hipóteses bastante simplificadoras estão sendo substituídos por modelos que consideram as variabilidades dos parâmetros estruturais e das solicitações, conseqüentemente, obtém-se uma avaliação mais confiável e realista da capacidade última da estrutura. Na prática, em estruturas que atendem aos requisitos básicos de segurança, dificilmente o grau de economia é verificado. Assim, através de técnicas de otimização matemática e de conceitos estatísticos, um programa computacional foi desenvolvido para a determinação da seção transversal de pilares de concreto armado com o custo mínimo e a determinação do índice de confiabilidade desta estrutura para um estado limite / Currently, it searches minimization of the costs for a structure that satisfies the security principles, with respect to the states use and rupture limits, and the impositions of norms techniques. However, no structure is total insurance. The project involves uncertainties, therefore it in such a way has variations in loading how much in the resistant capacity and rigidity of the structure. In this way, calculation models that if based on sufficiently simple hypotheses are being substituted for models that consider the variabilities of the structural parameters and the requests, consequently, get a more reliability and realistic evaluation of the last capacity of the structure. In the practical one, in structures that take care of to the basic requirements of security, hardly the economy degree is verified. Thus, through techniques of mathematical optimization and statistical concepts, a computational program was developed for the determination of the cross section of columns of reinforced concrete with the minimum cost and the determination of the index of reliability of this structure for a state has limited

Desenvolvimento de uma rotina computacional para otimizar o pré-dimensionamento de edifícios em concreto armado, tratados simplificadamente como pórticos planos. Os softwares comerciais utilizados pelos escritórios de engenharia para o cálculo de estruturas partem do pré-dimensionamento, sendo esta etapa essencial ainda realizada geralmente a partir da experiência e intuição do projetista, por métodos de tentativa e erro. Apesar de que pequenos erros cometidos nesta fase serão corrigidos durante o dimensionamento, esse processo geralmente não leva à solução mais econômica, visto que podem existir diversas soluções de estruturas que atendam às condições de segurança exigidas pelas Normas e há pouco tempo para o engenheiro escolher, por meio de uma análise, a que lhe parecer ser a mais econômica. A otimização matemática é então utilizada como uma ferramenta de auxílio ao engenheiro para a determinação do projeto mais econômico, sendo que o prédimensionamento passa a ser feito utilizando técnicas matemáticas de avaliação das variáveis e restrições incluídas no projeto. A partir do posicionamento dos elementos e dos valores limites para as variáveis envolvidas, utilizando o método de programação quadrática sucessiva para resolver o problema geral de programação não-linear, aplica-se uma função de mínimo custo para a seção transversal das vigas e dos pilares, obtendo-se uma solução de mínimo custo para a estrutura estudada / A computational routine developed to optimize the first draft design of reinforced concrete buildings, approximated by plane frames. The commercial softwares used by the engineering offices for structural design is usually based in a first draft design, being this essential stage still accomplished by the engineer´s experience and intuition, using attempt and error methods. Although small mistakes made in this phase will be corrected during the design, that process doesn't guarantee the most economic solution, because there are several structural solutions that assists to Code’s safety conditions and there is little time for the engineer to choose, through an analysis, the one that seems to be the most economic. The mathematical optimization is used to assist the engineer to establish the cheapest structure, and the first draft design becomes made by mathematic techniques of evaluation of the project’s variables and restrictions. Based on the elements location and the set values for the involved variables, solving the general nonlinear programming problem using the successive quadratic programming algorithm and a user-supplied gradient, a function of minimum cost is applied for the beams and columns cross section, obtaining a solution of minimum cost for the structure under analysis

Neste trabalho, são estudados o comportamento da estrutura do concreto, suas características reológicas e os processos que envolvem a construção de edifícios usuais. Procurou-se através de uma análise estrutural e ensaios de fluência, analisar e discutir os processos construtivos e a sua interferência nos esforços finais das estruturas; quer-se com isso, analisar os aspectos relacionados a cargas atuantes na estrutura em uma idade precoce de resistência e uma possível queda da sua resistência ao longo do tempo devido à aceleração dos processos construtivos. / This work deals with the behavior of the concrete in building structures, its reological properties and the procedures involved in the construction process. Making use of structural analysis and creep tests, to analyse and discuss the construction sequence and its role in the final value of the moments and displacements of the systems; it was intended to analyze some aspects related to the loadind of the concrete strutcture in early ages and a possible drop in its strength because of the increasing velocity of the construction process.

Neste trabalho estuda-se a elaboração dos projetos estruturais dos reservatórios paralelepipédicos de concreto armado, comumente usados no armazenamento de água. Para facilitar as análises, estes reservatórios são separados segundo as formas de suas cubas em três grupos, denominados reservatórios achatados, alongados e cúbicos. Para cada um destes grupos apresentam-se indicações para a escolha dos arranjos estruturais bem como dos prováveis carregamentos que devem ser considerados na obtenção dos esforços máximos. Fornecem-se também critérios para a determinação dos esquemas estáticos, correspondentes a cada um destes carregamentos. Incluem-se ainda critérios práticos para o dimensionamento dos elementos estruturais com verificações de fissuração e de estabilidade da estrutura. Sugerem-se, no final, os arranjos das armaduras mais adequados para toda a estrutura e em particular para as ligações das lajes com as paredes e destas entre si. / In this work, the elaboration of structural designs of parallelepiped form water reservoirs is studied. To facilitate the analysis, these reservoirs are separated into three groups according to their tank forms, namely flat, elongated and almost cubic. For each one of these groups, adequate structural arrangements are indicated as well as probable loads that must be considered in order to obtain maximum efforts. Criteria are proposed to specify static schemes in agreement with each one of the loads. Practical criteria for the design of structural elements, verification of cracking, and the study of the stability of structures have also been included. Finally, suggestions for the most adequate reinforcement arrangements for the whole structure and in particular for the slab-wall and wall-wall connections.

A análise estrutural dos pavimentos de edifícios vem se constituindo de recursos cada vez mais refinados, com a difusão de inúmeros \"softwares\", dotados de pré e pós-processadores que possibilitam análises precisas, com a consideração da interação entre as rigidezes de todos os elementos que compõem o sistema estrutural do pavimento. Entretanto, há que se ressaltar que, diante desta ampla disponibilidade de recursos, os cálculos simplificados não podem ser deixados de lado nas análises dos projetistas, uma vez que propiciam confirmações dos resultados fornecidos por um \"software\". Assim sendo, o presente trabalho apresenta alguns aspectos da análise estrutural das lajes de edifícios, abordando conceitos relativos a ações e disposições construtivas a considerar nos projetos, ao pré-dimensionamento das lajes e aos tipos de análise estrutural possíveis de serem realizadas. São apresentados alguns modelos estruturais para análise linear das lajes de edifícios, a saber, o cálculo aproximado mediante tabelas do método elástico, a técnica da analogia de grelha e o método dos elementos finitos, mostrando as particularidades de cada um e definindo até que ponto cada um deles pode ser aplicado com segurança, apresentando resultados coerentes para o comportamento estrutural. No regime elasto-plástico, é apresentado um modelo estrutural de análise através da teoria das charneiras plásticas. São abordadas, para cada um dos modelos estruturais propostos, questões relativas à distribuição das armaduras e aos valores de esforços solicitantes a considerar para o correto dimensionamento das lajes do pavimento. Apresentam-se, ainda, os detalhamentos das armaduras positivas e negativas resultantes das análises realizadas. / The structural analysis of building pavements has been made through the use of very sophisticated instruments, with the dissemination of severa! softwares, characterized by pre- and post-processors which enable accurate analysis, considering the interaction between the stiffness of ali the elements that constitute the pavement structural system. lt is important to notice that even with the large number of available resources, simplified calculations cannot be disregarded in a designer\'s analysis, since they provide the confirmation of the results yielded by the software. So, this study presents some aspects of building slabs structural analysis, regarding concepts related to actions and constructive dispositions to be considered in such projects, to slabs pre-design and kinds of possible structural analysis. Some structural models for linear analysis of building slabs are presented: (1) the simplified calculation through the use of tables of elastic method; (2) crossing beams analogy technique and (3) the finite element method, showing the characteristics of each one and defining up to what point each of them can be used safely, presenting coherent results to structural behavior. In the elastic-plastic regime, a structural model of analysis through the yield line theory is presented. For each proposed structural model, questions about arm distribution and values of requested efforts are considered, regarding the correct pavement slabs design. The details regarding positive and negative arms resulting from the analysis performed is also presented.

O modelo de bielas e tirantes apresenta como uma de suas vantagens a generalidade, ou seja, é capaz de representar, de modo aproximado, porém realista e sistemático, grande parte dos elementos de concreto estrutural da atualidade. Além disso, permite ao engenheiro fácil visualização físico-intuitiva do comportamento do concreto estrutural. Por outro lado, o modelo ainda tem um enorme potencial não aproveitado. Ainda não se tem um critério exato para determinação dos nós e das seções transversais das bielas de alguns elementos. Apesar de haver certas incertezas no caso de vigas-parede e principalmente de blocos de fundação, nas vigas esses elementos do modelo podem ser determinados sem grandes dificuldades. Possivelmente, a solução seria variar as dimensões das bielas e as posições dos nós, ambas hipotéticas, a fim de confrontar várias situações com resultados experimentais. Daí a grande importância da difusão do modelo de bielas e tirantes: um maior número de análises de modelagens e de resultados de ensaios levará a um maior domínio sobre o modelo. Este trabalho consiste na análise de vigas de concreto armado utilizando modelos de bielas e tirantes. São apresentados os conceitos que levaram à concepção do modelo, desde a Analogia Clássica da Treliça, chegando aos critérios para verificação dos elementos da treliça e às recomendações atuais de normas e pesquisadores. Com o auxílio do programa computacional CAST (2000), foram modeladas quatro vigas, sendo as três primeiras biapoiadas sem descontinuidades e a quarta com balanço e descontinuidade geométrica (abertura na alma). A primeira viga biapoiada teve algumas de suas características iniciais alteradas a fim de gerar o segundo e o terceiro modelos, procurando-se estabelecer limites de carregamentos e análises comparativas. Os resultados das modelagens permitiram comparações com os resultados das verificações realizadas segundo os critérios da NBR 6118:2003 e do MC CEB-FIP (1990) e, permitiram também, identificar os aspectos de maior dificuldade na concepção de um modelo de bielas e tirantes e os pontos críticos dos mesmos, nos quais há maior possibilidade de falha nas verificações / One of the main advantages presented by the strut-and-tie model is generality. This model is able to approximately represent, in a realistic and systematic way, the majority of today’s reinforced concrete elements. Furthermore, it allows the physics-intuitive visualization of the behavior presented by structural concrete. On the other hand, its potentials are not fully explored yet. Up to date, there is no accurate criterion for the determination of nodes and transverse sections of some strut elements. Despite presenting some uncertainties related to the determination of wall-beams (and mainly of foundation blocks), the model can determine beams without major difficulties. Probably, the key is to vary the dimensions of the struts and the positions of the nodes, both hypothetical, in order to confront various situations with experimental data. Hence, it is very important to diffuse the strut-and-tie model: the bigger the number of modeling analysis and experimental data, the better the comprehension of the model. This work aims to analyze reinforced concrete beams employing the strut-and-tie model. Here are presented the concepts that led to the development of the model, ranging from the Truss Classic Analogy to the criteria employed to verify truss elements and the recommendations from researchers and established standards (rules or norms). Four examples of beams were modeled. Three of them were double-based and the fourth presented balance and no geometric discontinuity (with an opening). Some of the characteristics of the first double-based beam were altered in order to generate the second and the third model, thus establishing loading limits and comparative analysis. The modeling allowed comparisons between the verifications performed in accordance with the NBR 6118:2003 and MC CEB-FIP criteria. It also allowed the identification of major difficulties and critical aspects related to the development of struts and ties, the ones that are most prone to failure in the verification process

O surgimento de juntas é inevitável em certas construções em concreto armado e para garantir que a estrutura trabalhe de forma monolítica, deve-se proporcionar uma adequada transferência de esforços entre os elementos, para isso, faz-se necessário dispor de uma emenda adequada entre os elementos. Emendas com barras retas ocupam muito espaço devido ao comprimento de traspasse necessário, dessa forma, em situações em que há uma limitação de espaço para a emenda, uma armação que constitui uma boa solução é a emenda por meio de laço, que, apesar de ter poucos estudos relacionados, vem sendo bastante difundida na construção civil. O objetivo desse trabalho é estudar o comportamento de emendas em laço em juntas de estruturas de concreto armado submetidas à tração. Para isso, realizam-se simulações numéricas no software DIANA® em modelos numéricos 3D. Inicialmente, fez-se a calibração do modelo numérico com base em ensaios experimentais da literatura, depois foi realizada uma análise paramétrica variando parâmetros geométricos das peças e da armação em laço. Os resultados mostraram que traspasses menores que o diâmetro de dobra dos laços e espaçamentos maiores que 100 mm se mostram insuficientes para a formação de bielas de compressão entre laços. Dessa forma, ao se utilizar emendas em laço em juntas de concreto armado, recomenda-se dispor as barras o mais próximo possível até um espaçamento máximo de 60 mm entre eixos, como também um traspasse mínimo igual ao diâmetro de dobra dos laços. / The appearance of joints is inevitable in certain constructions of reinforced concrete and aiming to guarantee that the structure works monolithically, it is important to provide an appropriate transfer of stresses between elements, for that, it is necessary using a proper overlapping between them. Straight bars overlappings take up too much space due to the required overlapping length, therefore, in limited space situations, a reinforcement that represents a good solution is the loop joint, which has spread a lot in civil construction, although there are very few studies about it. The aim of the present work is to study the loop joint behaviour in reinforced concrete structures under tension. In order to do so, numerical simulations with numerical 3D models are made using the software DIANA®. Initially, it was made the calibration of the numerical model based on experimental tests of the literature, after that, parametric analyses were performed, varying geometric parameters of the elements and of the loop reinforcement. The results showed that overlapping lengths smaller than the loop diameter and distances between loops axes greater than 100 mm are not sufficient for the development of compression struts between loops. Thus, when the loop joint in reinforced concrete structures is used, it is recommended that the bars are placed as near as possible until a distance between the loops axes of 60 mm and a minimum overlapping length equal to the loop diameter of the reinforcement.

Este trabalho aborda o efeito do confinamento desenvolvido em pilares de concreto armado reforçados com compósitos de fibras de carbono. Por meio do encamisamento é possível mobilizar o confinamento passivo do concreto, restringindo sua expansão lateral. Com o efeito do confinamento o concreto apresenta significativos ganhos de resistência e ductilidade. Efetuou-se uma análise experimental com pilares de seção transversal circular utilizando diferentes taxas de armadura transversal e variando-se o número de camadas do compósito. Observou-se a influência destas variáveis sobre a capacidade resistente e a deformabilidade destes pilares. Com o aumento do número de camadas de compósito ocorreram grandes acréscimos de capacidade resistente, mesmo com taxas de armadura transversal mais elevadas. O aumento da deformação última com o reforço foi grande no caso de pilares não armados. Em pilares com elevada taxa de armadura transversal não ocorreram ganhos significativos na deformação última. Verificou-se que em pilares de concreto armado reforçados com compósito de fibras de carbono, pode-se obter boas previsões do ganho de resistência utilizando-se modelos teóricos de confinamento adequados e a sobreposição de pressões laterais da camisa de reforço e da armadura transversal no núcleo. Foram ensaiados também pilares de seção transversal quadrada sem armaduras para verificar o efeito da forma da seção transversal. Observou-se que em seções quadradas a pressão lateral efetiva é menor se comparada com pilares de seção circular. / This work deals with the effect of confinement in reinforced concrete columns strengthened with carbon fiber composites. By wrapping, it is possible to mobilize the passive confinement of the concrete, restricting its lateral expansion. With the confinement, the concrete shows substantial gains in resistance and ductility. An experimental analysis of circular columns was carried out making use of different rates of transverse steel and numbers of composite layers. The influence of these variables over the load carrying capacity and deformability of these columns was observed. With an increased number of layers of the composite, there was a great increase in the load carrying capacity, even at high transverse steel rates. The increase in the ultimate strain given by the strengthening was great with unreinforced concrete columns. In columns with a high transverse steel rate there were no important gains in the ultimate strain. It was observed that in reinforced concrete columns strengthened with carbon fiber composites, one can very well foresee the gain in strength by using adequate analytical models of confinement and the overlaying of lateral pressures from the composite jacket and the transverse steel in the central core. Square columns without reinforcement bars were also subject to testing so as to investigate the effect of the shape of the cross-section. It was observable that in square sections the real lateral pressure is smaller when compared to circular columns.