Apesar dos avanços tecnológicos e do conhecimento disponível sobre o concreto e suas propriedades, muitas estruturas apresentam-se degradadas prematuramente. Assim, são necessárias frequentes intervenções para reparo havendo, em consequência, consumo de quantidades expressivas de materiais, com importantes impactos financeiros e ambientais. A preocupação crescente com o desempenho das estruturas de concreto tem incentivado vários segmentos da sociedade a buscarem soluções que assegurem sua durabilidade. Nesse sentido, muitas pesquisas acadêmicas vêm sendo desenvolvidas para melhor entender o comportamento do concreto frente a diferentes condições de uso, considerando-se suas propriedades mecânicas e de durabilidade. Esta pesquisa teve por objetivo analisar o desempenho de concretos frente à retração por secagem, após terem sido submetidos ao pré-carregamento. Foram utilizados os cimentos CP V ARI e CP IV, nas relações a/c 0,35, 0,50 e 0,70, e adotadas as idades de cura de 7 e 28 dias. Nas idades 1, 3 e 7 dias, os concretos foram submetidos a carregamentos de 25%, 50% e 75% da carga média de ruptura à tração na flexão (NBR 12142, ABNT, 2010). Realizou-se o ensaio para determinação da retração por secagem (ASTM C157/C157M-08, 2014e1), em concretos de referência e nos pré-carregados. Foram também realizadas análises complementares, como determinação da velocidade da onda ultrassônica (NBR 8802, ABNT, 2013), porosimetria por intrusão de mercúrio e microtomografia de raios X. Comparando-se o desempenho dos concretos pré-carregados ao dos concretos de referência, o cimento CP V ARI apresentou redução da retração média, exceto para a relação a/c 0,35 com cura de 7 dias. Nos concretos com cimento CP IV, a retração média diminuiu para a relação a/c 0,70, com ambas as idades de cura. O pré-carregamento provocou, em maior ou menor grau, a associação de dois diferentes efeitos. Por um lado, a compactação ocasionou a quebra dos compostos menos resistentes da matriz, havendo um efeito físico de redução dos vazios capilares, além da exposição de grãos anidros. Em paralelo, ocorreu a microfissuração do concreto, favorecendo, também, a exposição de grãos anidros. A cura por imersão possibilitou a continuidade da hidratação, com a formação de novos produtos resistentes na matriz, reduzindo as porosidades total e efetiva e, portanto, a taxa da retração do concreto. Além da densificação da matriz, a cura prolongada possibilitou a hidratação dos grãos anidros de cimento expostos nas paredes das microfissuras, favorecendo a sua autocicatrização (self-healing), o que contribuiu com a recuperação da capacidade resistente dos concretos, frente aos esforços da secagem. Assim, a associação destes fatores promoveu a redução da retração por secagem nos concretos estudados, principalmente nos mais porosos. / The growing concern with the performance of structures has encouraged several segments of society to find solutions to improve concrete durability. Several studies have been made to provide a better understanding of the mechanical properties and concrete durability in different conditions. This study assessed the drying shrinkage performance of preloaded concrete. Cement types CP V ARI, equivalent to Portland type III (ASTM C150/C150M-16e1) and CP IV, equivalent to Portland type IP (ASTM C595/C595M-16) were used with w/b = 0.35, 0.50 and 0.70 and curing ages of 7 and 28 days. At the ages of 1, 3 and 7 days, concrete mixes were subject to loads of 25%, 50% and 75% of their mean ultimate flexural strength (Brazilian Standard NBR 12142, ABNT, 2010). Drying shrinkage in reference and preloaded concrete was determined according to ASTM C157/C157M-14e1. Additional tests included ultrasound pulse velocity (NBR 8802, ABNT, 2013), mercury intrusion porosimetry (MIP) and X-ray microtomography. Preloaded CP V ARI cement concrete showed a drop in mean shrinkage when compared with the reference mix, except for the mix with w/b = 0.35 cured for 7 days. For CP IV cement, mean shrinkage dropped with w/b =0.70 for both curing ages. Early loading caused a compaction effect, promoting the weakest compounds of the matrix to be broken, filling the capillary voids. In this process some unhydrous grains probably were exposed. On the other hand, microcracking also occurred, lefting unhydrated grains exposed in the microcracks walls. Due to immersion curing, the availability of water promoted the hydration continuity. New resistant hydrates filled the large voids and reduced the total and effective porosities in the cement matrix. The hydration of anhydrous grains in the microcracks walls had led to self-healing, with partial resistance capacity recovery. The combined effect of these factors promoted the drying shrinkage reducing, mainly for the more porous concrets.

O concreto armado é um material de alta relevância para a construção civil e o aprimoramento das técnicas de análise estrutural possibilitam a elaboração de projetos mais realistas. Dentre os aprimoramentos, pode-se citar o incremento preciso de informações referentes às questões de envelhecimento, levando-se em conta, desta forma, fenômenos como fluência e retração relacionados com a idade do material no momento da aplicação das cargas. A análise de estruturas de cascas é altamente complexa e o incremento de deformações devido ao comportamento diferido pode resultar em conformações divergentes às obtidas pelas análises instantâneas, sendo bastante relevante ao campo da engenharia estrutural. Assim, este trabalho apresenta um modelo numérico computacional, com base no método dos elementos finitos, para análise diferida e não linear física e geométrica de cascas de concreto armado. Com esta finalidade, elementos de casca laminares, segundo uma formulação isoparamétrica Lagrangeana, foram implementados para representar o concreto. Para as armaduras, implementações dos modelos incorporado e distribuído foram realizadas. Na análise do concreto submetido a cargas instantâneas um modelo elastoplástico é admitido. Para a análise diferida, modelos Kelvin e Maxwell generalizados foram implementados, calibrados para o uso em estruturas de concreto e comparados entre si. A formulação geral inclui ainda os efeitos da fissuração no concreto e é válida nos campos dos grandes deslocamentos e pequenas deformações. Os resultados obtidos foram satisfatórios, para todos os modelos implementados, quando comparados com dados experimentais. / The reinforced concrete is a high relevance material to the civil construction and improvements of structural analysis tools result in more realistic projects. Increment of information about the aging material as creep and shrinkage are some of these improvements possibilities. The analysis of shell structures is complex and the assumption of long term analysis could result in a different deformed shape when compared with an instantaneous analysis, being very important to structural engineering. Thus, a numeric computational model, based on finite element method, aiming long term and nonlinear analysis of reinforced concrete shells is presented in this work. Degenerated shell elements, according a Lagrangean isoparametric formulation, were implemented. Smeared and embedded models to the reinforcement representation were incorporated. For instantaneous analysis an elastoplastic model has been admitted, while for long term analysis, viscoelasticity based on generalized Kelvin chain and generalized Maxwell chain have been proposed. These chains were calibrated for use in concrete structures and compared between each other. The general formulation includes cracking effects and it can be applied to large displacements and small deformations. The software has presented good agreement with experimental results.

En raison des enjeux économiques et écologiques majeurs auxquels doivent faire face les acteurs de l’industrie aéronautique depuis plusieurs décennies, la part massique de composite dans la composition des avions n’a cessé d’augmenter : elle était d’environ 5% en 1972 pour l’Airbus A300 pour arriver à plus de 50% en 2013 pour l’Airbus A350. En effet, l’objectif étant de réduire toujours plus la masse des avions, les alliages d’aluminium qui les composaient en grande majorité (75% de la masse dans les années 70) ont été progressivement remplacés par d’autres matériaux aux caractéristiques mécaniques spécifiques jugées plus intéressantes et notamment par le CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) que l’on couple souvent aux alliages de titane parce qu’ils font preuve d’une meilleure compatibilité thermique et électrochimique que le couple CFRP/alliage d’aluminium.En conséquence, de nombreux cas d’assemblage sont aujourd’hui des empilages hybrides CFRP/Ti6Al4V pour lesquels l’objectif est de pouvoir réaliser le perçage en une seule opération comme c’était le cas auparavant avec les assemblages métal/métal. Les études réalisées sur le perçage de ces empilages hybrides ont montré que les températures de coupe élevées de l’opération, majoritairement dues à l’usinage de la partie constituée de Ti6Al4V, étaient une cause majeure du non-respect des spécifications aéronautiques. C’est à partir de ces constatations que l’idée d’utiliser l’assistance cryogénique est née : refroidir la zone de coupe en injectant de l’azote liquide par le centre broche, en lieu et place des moyens de lubrification et de refroidissement plus classiques.En effet, la chaleur latente que l’azote liquide absorbe lors de sa vaporisation en fait un excellent candidat pour refroidir efficacement la zone de coupe. Son utilisation est de plus une solution totalement écologique puisqu’elle permet d’éviter l’utilisation de fluides de coupe et permet ainsi d’éviter les opérations de lavage des pièces, d’essorage des copeaux et de recyclage des fluides tout en restant neutre pour l’opérateur et la planète.Ainsi, ce projet de thèse s’articule autour de l’étude des effets de l’assistance cryogénique sur le perçage du Ti6Al4V et s’intéresse en particulier à son impact sur le phénomène de resserrement du trou. En effet, les chargements thermomécaniques induits par l’opération ainsi que les formes et dimensions finales des trous réalisés sont en réalité fortement liés à ce phénomène qui n’avait jusqu’ici été que très peu étudié. Par conséquent, cette thèse propose d’une part de mettre en évidence l’importance du resserrement du trou en perçage de Ti6Al4V et d’autre part de fournir des éléments d’analyse et de compréhension sur ce phénomène dans les conditions d’usinage à sec et avec assistance cryogénique. / On account of the major economic and ecological stakes to which the aeronautic industry stakeholders had to react during the last decades, the composite mass percentage in aircrafts never stopped to increase and reached more than 50% in 2013 for the Airbus A350. Indeed, the aim always being to build lighter aircrafts, aluminum alloys (which represented more than 75% of the total mass in the 70’) were gradually replaced by other materials which were considered to have more advantageous mechanical properties to weight ratios and especially by CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic). Since the CFRP/titanium alloy pair demonstrates a better thermal and electrochemical compatibility compared to the CFRP/aluminum alloy pair, the use of titanium alloys in aircraft increased as well.Therefore, many assembly cases are currently CFRP/Ti6Al4V hybrid stacks for which the goal is to be able to drill them in one shot, just as it was done for metal/metal stacks. Studies were carried out concerning hybrid stacks drilling and highlighted that the elevated temperatures during the Ti6Al4V drilling were mainly responsible for the non-fulfilment of aeronautical specifications. Based on these observations, the idea of using the cryogenic assistance emerged: cooling down the cutting area by using liquid nitrogen instead of classic modes of lubrication and cooling.Indeed, the latent heat that liquid nitrogen absorbs when it vaporizes makes it an excellent candidate to efficiently cool the cutting zone. Moreover, since it evaporates quickly at room temperature, it eliminates the need to clean the parts and to recycle the fluids while being neutral for the planet and the machine operator.This Ph.D thesis revolves around the study of cryogenic assistance effects in Ti6Al4V drilling and focuses especially on its impact on hole shrinkage. Indeed, the shape and dimensions of the drilled hole, as well as the thermomechanical loads induced by the operation depend on this little-known phenomenon. Therefore, this thesis proposes to highlight the key role of hole shrinkage in Ti6Al4V drilling and to give elements of analysis and understanding on the phenomenon, for dry and cryogenic cutting conditions.

Apesar dos avanços tecnológicos e do conhecimento disponível sobre o concreto e suas propriedades, muitas estruturas apresentam-se degradadas prematuramente. Assim, são necessárias frequentes intervenções para reparo havendo, em consequência, consumo de quantidades expressivas de materiais, com importantes impactos financeiros e ambientais. A preocupação crescente com o desempenho das estruturas de concreto tem incentivado vários segmentos da sociedade a buscarem soluções que assegurem sua durabilidade. Nesse sentido, muitas pesquisas acadêmicas vêm sendo desenvolvidas para melhor entender o comportamento do concreto frente a diferentes condições de uso, considerando-se suas propriedades mecânicas e de durabilidade. Esta pesquisa teve por objetivo analisar o desempenho de concretos frente à retração por secagem, após terem sido submetidos ao pré-carregamento. Foram utilizados os cimentos CP V ARI e CP IV, nas relações a/c 0,35, 0,50 e 0,70, e adotadas as idades de cura de 7 e 28 dias. Nas idades 1, 3 e 7 dias, os concretos foram submetidos a carregamentos de 25%, 50% e 75% da carga média de ruptura à tração na flexão (NBR 12142, ABNT, 2010). Realizou-se o ensaio para determinação da retração por secagem (ASTM C157/C157M-08, 2014e1), em concretos de referência e nos pré-carregados. Foram também realizadas análises complementares, como determinação da velocidade da onda ultrassônica (NBR 8802, ABNT, 2013), porosimetria por intrusão de mercúrio e microtomografia de raios X. Comparando-se o desempenho dos concretos pré-carregados ao dos concretos de referência, o cimento CP V ARI apresentou redução da retração média, exceto para a relação a/c 0,35 com cura de 7 dias. Nos concretos com cimento CP IV, a retração média diminuiu para a relação a/c 0,70, com ambas as idades de cura. O pré-carregamento provocou, em maior ou menor grau, a associação de dois diferentes efeitos. Por um lado, a compactação ocasionou a quebra dos compostos menos resistentes da matriz, havendo um efeito físico de redução dos vazios capilares, além da exposição de grãos anidros. Em paralelo, ocorreu a microfissuração do concreto, favorecendo, também, a exposição de grãos anidros. A cura por imersão possibilitou a continuidade da hidratação, com a formação de novos produtos resistentes na matriz, reduzindo as porosidades total e efetiva e, portanto, a taxa da retração do concreto. Além da densificação da matriz, a cura prolongada possibilitou a hidratação dos grãos anidros de cimento expostos nas paredes das microfissuras, favorecendo a sua autocicatrização (self-healing), o que contribuiu com a recuperação da capacidade resistente dos concretos, frente aos esforços da secagem. Assim, a associação destes fatores promoveu a redução da retração por secagem nos concretos estudados, principalmente nos mais porosos. / The growing concern with the performance of structures has encouraged several segments of society to find solutions to improve concrete durability. Several studies have been made to provide a better understanding of the mechanical properties and concrete durability in different conditions. This study assessed the drying shrinkage performance of preloaded concrete. Cement types CP V ARI, equivalent to Portland type III (ASTM C150/C150M-16e1) and CP IV, equivalent to Portland type IP (ASTM C595/C595M-16) were used with w/b = 0.35, 0.50 and 0.70 and curing ages of 7 and 28 days. At the ages of 1, 3 and 7 days, concrete mixes were subject to loads of 25%, 50% and 75% of their mean ultimate flexural strength (Brazilian Standard NBR 12142, ABNT, 2010). Drying shrinkage in reference and preloaded concrete was determined according to ASTM C157/C157M-14e1. Additional tests included ultrasound pulse velocity (NBR 8802, ABNT, 2013), mercury intrusion porosimetry (MIP) and X-ray microtomography. Preloaded CP V ARI cement concrete showed a drop in mean shrinkage when compared with the reference mix, except for the mix with w/b = 0.35 cured for 7 days. For CP IV cement, mean shrinkage dropped with w/b =0.70 for both curing ages. Early loading caused a compaction effect, promoting the weakest compounds of the matrix to be broken, filling the capillary voids. In this process some unhydrous grains probably were exposed. On the other hand, microcracking also occurred, lefting unhydrated grains exposed in the microcracks walls. Due to immersion curing, the availability of water promoted the hydration continuity. New resistant hydrates filled the large voids and reduced the total and effective porosities in the cement matrix. The hydration of anhydrous grains in the microcracks walls had led to self-healing, with partial resistance capacity recovery. The combined effect of these factors promoted the drying shrinkage reducing, mainly for the more porous concrets.

As vigas mistas de aço e concreto têm sido muito empregadas em obras civis de pequeno e grande porte. O emprego em conjunto de vigas de aço e lajes de concreto armado visa explorar as melhores características de cada um dos elementos, gerando uma solução estrutural econômica e eficiente. Os conectores de cisalhamento, que são os dispositivos de união desses elementos, permitem a transferência do esforço cortante ao longo da estrutura. O presente trabalho trata-se de uma continuação do estudo realizado por Tamayo (2011), o qual desenvolveu um código computacional em linguagem Fortran 90, utilizando o método dos elementos finitos, que é capaz de representar estruturas de vigas mistas em análises de curta duração. A teoria da plasticidade associada com um algoritmo de retorno explícito para o concreto e aço foi empregada em um procedimento incremental iterativo. O presente trabalho visa incluir a análise de serviço no código elasto-plástico, ou seja, a consideração dos efeitos de longa duração que interferem na distribuição de tensões e deformações da estrutura. A teoria da solidificação proposta por Bazant e Prasannan (1988) foi empregada para analisar os efeitos devido à fluência do concreto. Para o cálculo da fluência empregou-se um modelo reológico baseado na cadeia de Kelvin em série. Usando conceitos da série de Dirichlet, os parâmetros desta cadeia foram obtidos através de uma aproximação por mínimos quadrados. Em conjunto com a teoria da solidificação, os modelos de fluência e retração, propostos pelo Comité Euro-International du Béton (1990), foram utilizados. O amolecimento do concreto foi adicionado ao modelo computacional. Para os conectores de cisalhamento foi testada uma nova formulação empregando uma rigidez secante. As tarefas de pré e pós processamento foram realizadas através do software GiD que auxiliou nas etapas de geração da geometria e malha de elementos finitos, confecção de arquivo de entrada, e visualização dos resultados. Exemplos testados experimentalmente foram empregados para validação do modelo numérico proposto. / Steel-concrete composite beams have been widely applied to both small and large civil works. The combined use of steel beams and reinforced concrete slabs aims to explore the best features of each one, creating an efficient structural solution with low cost. The shear connectors are the device joining the steel beam and concrete slab, allowing the transfer of shear along the structure. This work follows the research of Tamayo (2011) who developed a program in Fortran 90 language, using the finite element method, capable of representing composite beam structures in short time analyzes. The associated theory of plasticity with an explicit return algorithm for concrete and steel was used in an incremental iterative procedure. This study aims to include the service analysis into the code, which means to account for long-term effects that influence the stress and strain distribution in the structure. The solidification theory proposed by Bazant and Prasannan (1988) was used to examine the creep effects of concrete. For the creep calculation, a rheological model based on the Kelvin chain in series was employed. Using concepts of Dirichlet series, the chain parameters were obtained through a least squares approximation. Together with the solidification theory, the creep and shrinkage models proposed by the Comité Euro-International du Béton (1990) were used. The concrete softening was added to the computational model. A new formulation using secant stiffness was tested for the shear connectors modeling. The pre and post processing tasks were performed using the GiD software, which was used for geometry and finite element mesh generation, input file writing, and results viewing. Specimens tested experimentally were used for the validation of the proposed numerical model.

O concreto armado é um material de alta relevância para a construção civil e o aprimoramento das técnicas de análise estrutural possibilitam a elaboração de projetos mais realistas. Dentre os aprimoramentos, pode-se citar o incremento preciso de informações referentes às questões de envelhecimento, levando-se em conta, desta forma, fenômenos como fluência e retração relacionados com a idade do material no momento da aplicação das cargas. A análise de estruturas de cascas é altamente complexa e o incremento de deformações devido ao comportamento diferido pode resultar em conformações divergentes às obtidas pelas análises instantâneas, sendo bastante relevante ao campo da engenharia estrutural. Assim, este trabalho apresenta um modelo numérico computacional, com base no método dos elementos finitos, para análise diferida e não linear física e geométrica de cascas de concreto armado. Com esta finalidade, elementos de casca laminares, segundo uma formulação isoparamétrica Lagrangeana, foram implementados para representar o concreto. Para as armaduras, implementações dos modelos incorporado e distribuído foram realizadas. Na análise do concreto submetido a cargas instantâneas um modelo elastoplástico é admitido. Para a análise diferida, modelos Kelvin e Maxwell generalizados foram implementados, calibrados para o uso em estruturas de concreto e comparados entre si. A formulação geral inclui ainda os efeitos da fissuração no concreto e é válida nos campos dos grandes deslocamentos e pequenas deformações. Os resultados obtidos foram satisfatórios, para todos os modelos implementados, quando comparados com dados experimentais. / The reinforced concrete is a high relevance material to the civil construction and improvements of structural analysis tools result in more realistic projects. Increment of information about the aging material as creep and shrinkage are some of these improvements possibilities. The analysis of shell structures is complex and the assumption of long term analysis could result in a different deformed shape when compared with an instantaneous analysis, being very important to structural engineering. Thus, a numeric computational model, based on finite element method, aiming long term and nonlinear analysis of reinforced concrete shells is presented in this work. Degenerated shell elements, according a Lagrangean isoparametric formulation, were implemented. Smeared and embedded models to the reinforcement representation were incorporated. For instantaneous analysis an elastoplastic model has been admitted, while for long term analysis, viscoelasticity based on generalized Kelvin chain and generalized Maxwell chain have been proposed. These chains were calibrated for use in concrete structures and compared between each other. The general formulation includes cracking effects and it can be applied to large displacements and small deformations. The software has presented good agreement with experimental results.

Barreiras impermeáveis são uma necessidade em várias obras de engenharia e, em geral, naquelas destinadas à disposição de resíduos, como os aterros e as lagoas de efluentes. Solos compactados têm sido largamente utilizados para essa finalidade. Nesse sentido, esses solos devem ter características apropriadas, como baixa permeabilidade, as quais devem permanecer frente às solicitações de obra. Este trabalho trata do estudo da potencialidade do uso de solos lateríticos compactados em barreiras impermeáveis para sistemas de contenção de resíduos. Neste estudo avaliaram-se os efeitos da umidade e da energia de compactação em duas propriedades importantes para a finalidade desejada, a permeabilidade e a contração, por meio de corpos de prova de dimensões reduzidas, tal qual utilizado na metodologia MCT. Verificou-se que, em geral, a condutividade hidráulica diminuiu com o aumento da umidade, até a umidade ótima, permanecendo praticamente constante ou diminuindo ligeiramente a partir daí. O aumento da energia de compactação diminuiu as condutividades hidráulicas de forma pronunciada no ramo seco da curva de compactação, mas após a umidade ótima as variações foram pequenas para energias acima de 12 golpes. As mínimas condutividades hidráulicas obtidas foram da ordem de '10 POT.-7' cm/s para vários solos ensaiados. Outro fator que também influenciou na diminuição da condutividade hidráulica dos solos foi o aumento da porcentagem de argila. No que se refere às contrações dos solos, o aumento da umidade acarretou em aumento das contrações axiais, que atingiram valores máximos da ordem de 4%. Os solos mais arenosos apresentaram as menores contrações axiais, não ultrapassando valores da ordem de 1%, enquanto para os solos argilosos as contrações médias foram da ordem de 2%. O aumento da energia de compactação acarretou ligeiro aumento das contrações axiais / Impermeable barriers are a need in several engineering works, specially in waste containment systems and effluents ponds. Compacted soils have been used for that purpose. In that sense, the candidate soils should have appropriate characteristics, such as low permeability, which must remain throughout the design life. This work deals with the potentiality of using lateritic compacted soils in impermeable barriers for waste containment systems. In this study the influence of the water content and the compacting energy on the permeability and on the shrinkage of those soils was studied, through specimens of reduced dimensions, as used in the MCT methodology. It was verified that, in general, the hydraulic conductivity decreased with the increase of the water content, until the optimum water content, staying practically constant since then. The increase of the compacting energy reduced the hydraulic conductivities in the dry side of the compacting curve, but beyond the optimum water content the variations were small for energies larger than 12 blows. The lower hydraulic conductivities obtained were of the order of '10 POT.-7' cm/s for several soils. Hydraulic conductivity was also reduced with the increase of the clay percentage. Regarding soil shrinkage the increase of the water content caused an increase on the axial shrinkage that reached maximum values in the order of 4%. The sandy soils presented the smallest axial shrinkage (lower than 1%), while for the clayey soils the average shrinkage reached about 2%. The increase of the compacting effort caused a little increase of the axial shrinkage

Esta pesquisa consiste no estudo da deformabilidade de estruturas de concreto, decorrente da retração e fluência. Este estudo envolve aspectos de caracterização do concreto por meio de ensaios em laboratório de retração, de fluência e de suas propriedades mecânicas (resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade). Por meio dessa caracterização, foram obtidos parâmetros experimentais de fluência e retração baseados em traços de concreto utilizados em obras que possam ser confrontados àqueles indicados pelas normas vigentes. Além disso, nove protótipos de pilares com duas taxas de armadura foram mantidos sob carga constante em um ambiente controlado de temperatura e umidade relativa durante 91 dias. O principal objetivo deste ensaio foi o estudo da influência da taxa de armadura na redistribuição de esforços do concreto para armadura devido às propriedades de fluência e retração em protótipos de pilares. Para prever esta redistribuição de esforços, foram feitas simulações numéricas utilizando o Método dos Elementos Finitos. As simulações consideraram tanto os modelos de previsão de fluência e retração disponível no programa quanto os resultados provenientes da caracterização laboratorial. Além disso, foram avaliadas outras formulações teóricas que prevêem as deformações ao longo do tempo em pilares. Um dos modelos de fluência que melhor se ajustou ao traço dos pilares foi calibrado e os resultados alimentaram as formulações teóricas. Os resultados teóricos foram confrontados com os observados na monitoração dos protótipos. Neste contexto, a caracterização das propriedades de fluência e retração do concreto e os indicadores estatísticos que apontam os melhores modelos de previsão representam uma contribuição ao conhecimento do comportamento de materiais usados atualmente, de forma a tornar possível o uso de um modelo eficaz em projetos de estruturas em concreto armado para os concretos estudados. Além disso, o estudo da fluência e retração em protótipos de pilares forneceu um melhor entendimento da redistribuição de tensões do concreto para armadura. Finalmente, o ajuste do modelo de fluência demonstrou ser eficaz para previsão das deformações obtidas experimentalmente. / This thesis presents the study of the time dependent deformation of concrete structures due to creep and shrinkage. Creep, shrinkage, compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity tests were performed in mixtures commonly used in construction. Experimental parameters were obtained from these mechanical characterizations and creep and shrinkage models were evaluated. Nine short reinforced and non reinforced columns were long term loaded and monitored for 91 days. The tests were performed in a temperature and relative humidity controlled ambient. The redistribution of internal stresses from concrete to reinforcement due to creep and shrinkage were investigated. In order to analyze the redistribution of internal stresses Finite Element Method simulations were performed. Creep and shrinkage models and experimental data were considered in simulations. Other formulations were also applied to examine the experimental data from columns. One of the creep models which best fit the experimental data of the column mixture characterization was adjusted and the model results were used in these formulations. Numerical results and experimental data were evaluated. In this context, the characterization of creep and shrinkage of concrete and statistical evaluation of models contribute to know the behaviour of present-day construction materials and makes possible the use of efficiency models. Besides the study of creep and shrinkage in columns enhance the knowledge of internal stresses redistribution. Finally, an updating creep model was successfully applied to concrete experimental data.

A estabilidade dimensional representa uma das mais importantes propriedades do papel, dentre aquelas que governam seu desempenho no uso final. Esta propriedade determina a funcionalidade do papel em processos de impressão, de conversão e, particularmente, na aplicação em máquina copiadoras e impressoras comerciais. O monitoramento da estabilidade dimensional oferece possibilidades de interferência em parâmetros do processo de fabricação, com a finalidade de estabelecer condições de produção de papel mais eficientes e econômicas, promovendo ainda, melhor suporte para atividades de assistência técnica ao usuário final. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia factível para avaliação da estabilidade dimensional de papel reprográfico, por meio da medição do perfil do encolhimento transversal (CD) diferencial, utilizando técnicas de processamento e análise de imagem, a fim de detectar marcas periódicas (da tela formadora) existentes na estrutura do papel. O método apresentado baseia-se em protocolos simplificados de amostragem e medição, que permitem simples implantação nos ambientes industriais das fábricas de papel. A partir da captação de imagens de amostras de papel coletadas na direção transversal de uma bobina jumbo, na saída da enroladeira da máquina de papel e utilização de técnicas de análise de imagem baseadas na transformada bidimensional rápida de Fourier (2D-FFT), obtiveram-se perfis relativos e absolutos do perfil de encolhimento transversal (CD) diferencial do papel, elemento chave para a análise e diagnóstico da estabilidade dimensional, dada a forte correlação encontrada, neste trabalho, entre o encolhimento e a higroexpansibilidade do papel. Para desenvolvimento da presente tese, foram examinadas amostras de papel reprográfico, com gramatura nominal de 75 g.m-², fabricado em máquina industrial com velocidades operacionais de 1256 m.m-¹ e 1362 m.min-¹, com larguras na enroladeira de 5278 mm e 5300 mm, respectivamente. Os resultados mostraram a viabilidade da aplicação do método, que se mostrou adequado para implementação em fábricas de papel e vantajoso com relação aos métodos tradicionais de medição, e.g., aqueles utilizados para medição de higroexpansibilidade do papel, dependentes de equipamentos sofisticados e demandantes de longos tempos de execução e retorno de resultados . Este trabalho oferece, adicionalmente, contribuições de diversas naturezas, tanto metodológicas, como o esclarecimento do processo de medição do encolhimento do papel por meio da detecção e medição das marcas de telas formadoras e o desenvolvimento de programa de análise de imagem específico, para automatização da busca de informações de interesse no espectro de freqüências de Fourier, como ainda, para aumentar a base de dados sobre o comportamento higroexpansivo do papel reprográfico fabricado totalmente com pasta branqueada de fibras de eucalipto do Brasil. / Dimensional stability represents on of the most important properties of paper, among the ones that controls its performance in end-use. This property fixes the paper functionality in printing and converting processes and, particularly, in copier machines and commercial printers applications. Dimensional stability monitoring can bring opportunities for interfering in manufacturing process parameters, in order to establish operating conditions suitable for a more efficient and economic production and better support for technical assistance to endusers. The objective of this work is to present a feasible methodology for evaluating the dimensional stability of reprographic paper by measuring the CD differential shrinkage profile of paper using image analysis and digital processing to detect periodic marks (from the forming fabric) in the structure of paper. The method presented is based on simplified sampling and measuring protocols, which allow for its simple introduction in the paper mill industrial environment. From digital images of paper samples acquired along the transverse direction of a jumbo reel at the end of the paper machine and by using image analysis techniques based on two-dimensional fast Fourier transform (2D-FFT), relative and absolute CD differential shrinkage profiles were obtained as the key element for analysis and diagnoses of the paper dimensional stability, given the strong correlation found out in this study, between shrinkage and hygroexpansivity of paper. For development of this thesis, reprographic paper with nominal basis weight of 75 g.m-², manufacture in industrial paper machine at operating speeds of 1256 m.m-¹ and 1362 m.min-¹ and having width of 5278 mm e 5300 mm, respectively, were investigated. The results showed the feasibility of the method, which proved to be suitable for implementation in paper mills and advantageous over traditional measurement methods, e.g., those used for paper hygroexpansivity measurement, which depend on sophisticated equipment and long lead times for getting it executed and having the measurement results. This work offers, in addition, contributions of various natures, such as methodological ones, like to elucidate the paper shrinkage measurement method by means of forming fabrics marks detection and develop of a specific image analysis computer program for automation of data searching in the Fourier frequency spectrum and yet, to improve the database related to higroexpansive behavior of reprographic paper manufactured totally from eucalyptus fiber bleached pulp from Brazil.

O concreto armado é um material de alta relevância para a construção civil e o aprimoramento das técnicas de análise estrutural possibilitam a elaboração de projetos mais realistas. Dentre os aprimoramentos, pode-se citar o incremento preciso de informações referentes às questões de envelhecimento, levando-se em conta, desta forma, fenômenos como fluência e retração relacionados com a idade do material no momento da aplicação das cargas. A análise de estruturas de cascas é altamente complexa e o incremento de deformações devido ao comportamento diferido pode resultar em conformações divergentes às obtidas pelas análises instantâneas, sendo bastante relevante ao campo da engenharia estrutural. Assim, este trabalho apresenta um modelo numérico computacional, com base no método dos elementos finitos, para análise diferida e não linear física e geométrica de cascas de concreto armado. Com esta finalidade, elementos de casca laminares, segundo uma formulação isoparamétrica Lagrangeana, foram implementados para representar o concreto. Para as armaduras, implementações dos modelos incorporado e distribuído foram realizadas. Na análise do concreto submetido a cargas instantâneas um modelo elastoplástico é admitido. Para a análise diferida, modelos Kelvin e Maxwell generalizados foram implementados, calibrados para o uso em estruturas de concreto e comparados entre si. A formulação geral inclui ainda os efeitos da fissuração no concreto e é válida nos campos dos grandes deslocamentos e pequenas deformações. Os resultados obtidos foram satisfatórios, para todos os modelos implementados, quando comparados com dados experimentais. / The reinforced concrete is a high relevance material to the civil construction and improvements of structural analysis tools result in more realistic projects. Increment of information about the aging material as creep and shrinkage are some of these improvements possibilities. The analysis of shell structures is complex and the assumption of long term analysis could result in a different deformed shape when compared with an instantaneous analysis, being very important to structural engineering. Thus, a numeric computational model, based on finite element method, aiming long term and nonlinear analysis of reinforced concrete shells is presented in this work. Degenerated shell elements, according a Lagrangean isoparametric formulation, were implemented. Smeared and embedded models to the reinforcement representation were incorporated. For instantaneous analysis an elastoplastic model has been admitted, while for long term analysis, viscoelasticity based on generalized Kelvin chain and generalized Maxwell chain have been proposed. These chains were calibrated for use in concrete structures and compared between each other. The general formulation includes cracking effects and it can be applied to large displacements and small deformations. The software has presented good agreement with experimental results.