A resistência à força cortante em lajes de pontes sem armadura transversal têm sido um aspecto preocupante nas verificações de estruturas de concreto estrutural construídas décadas passadas e está diretamente relacionado aos modelos de cálculo de resistência à força cortante e de largura colaborante empregados no caso de cargas parcialmente distribuídas próximas do apoio. Entretanto, não existem ainda estudos nacionais relacionados ao nível de acurácia e precisão das abordagens geralmente empregadas na prática de projetos de pontes no Brasil. Por esta razão, propõem-se apresentar uma contribuição às análises de resistência à força cortante em lajes de pontes com ênfase no modelo de cálculo da ABNT NBR 6118:2014. Para isto foram comparados os resultados experimentais e teóricos utilizando diferentes modelos de resistência à força cortante e uma base de dados construída a partir de 642 resultados experimentais. Posteriormente, alguns modelos experimentais foram explorados por meio de simulações numéricas em elementos finitos no intuito de avaliar o nível de aproximações desta abordagem e investigar a influência de parâmetros como mísulas na proximidade dos apoios. Dentre os principais resultados desta pesquisa destaca-se que o valor médio da relação entre a resistência à força cortante teórica e experimental Vexp/Vcal utilizando a ABNT NBR 6118:2014 variou de 2,145 a 1,140 conforme o modelo de largura colaborante utilizado. Enquanto isso, os modelos numéricos calibrados apresentaram relação Vexp/VMEF variando entre 0,95 e 1,01 e com coeficientes de variação menores que 15%. De maneira geral, identificou-se que os modelos de resistência à força cortante apresentam elevados níveis de dispersão entre resultados teóricos e experimentais no caso de lajes e faixas de laje e que os modelos mais usuais de definição da largura colaborante não são precisamente adequados para o caso de cargas parcialmente distribuídas próximas do apoio. / The shear strength in bridge slabs without transverse reinforcement has been a matter of concern in structural concrete structures checks built in the past decades and is directly related to the shear force and effective width calculation models employed in the case of partially distributed loads close to the support. However, there are still no national studies related to the level of accuracy and precision of the approaches commonly used in the practice of bridge projects in Brazil. For this reason, it is proposed to contribute to the shear strength analyzes in bridge slabs with emphasis on the calculation model of ABNT NBR 6118: 2014. For this, we compared the experimental and theoretical results using different models of shear strength and a database constructed from 642 experimental results. Subsequently, some experimental models were explored by means of numerical simulations in finite elements in order to evaluate the level of approximations of this approach and to investigate the influence of parameters such as greater thickness close to the supports. Among the main results of this research, it is worth noting that the average value of the relationship between theoretical and experimental shear strength Vexp/Vcal using ABNT NBR 6118: 2014 varied from 2,145 to 1,140 according to the effective width model used. Meanwhile, the calibrated numerical models showed Vexp/VMEF ratio varying between 0.95 and 1.01 and with coefficients of variation lower than 15%. In general, it was identified that the shear strength models present high levels of dispersion between theoretical and experimental results in the case of slabs and slab strips and that the most usual models of defining the effective width are not precisely adequate for the partially distributed loads close to the support in slabs.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1616.pdf: 4035803 bytes, checksum: 02081aa2752efe82918a70652eda7c2e (MD5) Previous issue date: 2007-08-24 / This present work covers possible manners of evaluating steel concrete frames designed for multiple flooring buildings as far as instability and necessity of second order efforts are concerned. Starting from single floor projects with simple flat slab frame, models with different numbers of floors are considered. The models do not use large rigidity elements such as staircases and lift shafts. The modeling used in this piece adopts simplified criteria for vertical action dimensioning, forming frames with flat slab layers taken as low height beams. These models are evaluated. Based on the results, the work analyzes the application validity of criteria to dismiss consideration of the NBR6118:2003 code presented second order global effort, and compares this against the P-∆ process utilization. Results both with and without inverted beams at the periphery are compared. / O presente trabalho aborda maneiras possíveis de avaliar estruturas de concreto armado destinadas a edifícios de múltiplos pavimentos quanto à instabilidade e necessidade de considerações de esforços de segunda ordem. A partir de plantas simples de estruturas em lajes planas, são considerados modelos com diferentes números de pavimentos. Os modelos não utilizam elementos de grande rigidez, como poços de elevadores e escadas. A modelagem utilizada adota os critérios simplificados para dimensionamento às ações verticais, formando pórticos com faixas de lajes admitidas como vigas de pequena altura. Estes modelos são avaliados. A partir dos resultados, analisa- se a validade a aplicação dos critérios para dispensa de consideração dos esforços globais de segunda ordem apresentados na NBR6118:2003, e se compara com a utilização do processo P-∆. São comparados resultados para estruturas com e sem utilização de vigas invertidas na periferia.

Thesis (MScEng)-- Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: Macro synthetic fibre reinforced concrete (SynFRC) is a relatively new concrete for the purpose of being used in structural elements which only require minimum reinforcement and are supported continuously by sub-layers. One structural element that is of particular interest is slabs-on-grade which is supported by a subgrade/sub-base and requires minimum reinforcement to control the shrinkage strains which may result in cracking. The aim of this project is to investigate the potential use of macro SynFRC in the application of controlling drying shrinkage cracking (DSC) in concrete slabs-on-grade. The focus is on the use of concrete slabs-on-grade that is intended for industrial floors. The SynFRC material parameters of interest were characterised first with the aid of various experimental tests. These are: flexural tests, compression tests, friction tests between the SynFRC and wooden surfaces used for full scale testing, and the shrinkage of the concrete. Next the post-cracking tensile behaviour of the SynFRC was determined by way of an inverse analysis. These tensile responses were subsequently used to perform a series of different finite element analyses. These analyses were performed on specific slabs-on-grade to determine the effects of the added tensile behaviour of the SynFRC on the DSC. The results obtained concerned: the spacing of cracks, the maximum and average crack width, and the difference in crack width between the normal concrete (NC) and the SynFRC. These changes take place in accordance to the concrete age. From the analyses it was determined that the addition of fibres gives the concrete a ductility that allows the concrete to crack more than NC, yet does not allow the cracks to propagate. This applies to low fibre contents of less than 0.4% by volume and a slab thickness of 200mm, as well as to fibre contents that have Re,3 values of 0.51 and higher. Moreover, it results in improvements seen when adding fibres if the friction is sticky, meaning when the maximum friction between the slab and the subgrade is reached with a very small amount of movement. With a stickier friction though smaller crack widths occur within both the NC and the SynFRC. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Makro sintetiese vesel versterkte beton (SynFRC) is 'n relatiewe nuwe beton. Dit het ten doel om gebruik te word in strukturele elemente wat minimale versterking benodig en wat deurlopend deur sublae ondersteun word. Een spesifieke strukturele element van belang is grondvloere wat deur 'n sublaag ondersteun word en wat minimale ondersteuning benodig om die krimping vervorming te beheer wat moontlike krake kan veroorsaak. Die doel van die projek was om die potensiële gebruik van makro sintetiese vesels te ondersoek tydens die beheer van die uitdroog krimp kraking van 'n beton grondvloer. Die fokus was op die gebruik van betonvloere vir fabrieksdoeleindes. Die eienskappe van SynFRC materiale is vooraf vasgestel vir die doel van verskeie eksperimentele toetse. Hierdie toetse sluit in buigbaarheidstoetse, druktoetse, krimping van beton en toets van wrywing tussen die SynFRC en hout oppervlaktes wat gebruik is vir volskaalse toets. Die trek gedrag van SynFRC na kraking is vasgestel deur inverse analise. Hierdie trek gedrag is dan gebruik om 'n reeks eindige element analises uit te voer. Hierdie analises is uitgevoer op spesifieke grondvloere om die effek te bepaal van verhoogde trek gedrag van SynFRC op die uitdroog krimp kraking. Volgens die uitslae sodoende verkry was die kraakspasiëring, die maksimum en gemiddelde kraakwydte en die verskil in die kraakwydte tussen normale beton en die SynFRC as ‘n funksie van beton oudedom. Vanuit die analises het dit duidelik geblyk dat die byvoeging van vesels die beton se smeebaarheid verhoog het en dit het tot gevolg gehad dat die beton meer krake vorm, maar dat die krake nie vergroot nie. Dit is waargeneem by 'n lae vesel inhoud van minder as 0.4% per volume en 'n betonblad met 'n dikte van 200mm. Dit is ook waargeneem by 'n hoër vesel volume wat Re,3 waardes van 0.51 en hoër het. Kleiner kraakwydte is waargeneem waar vesel volume verhoog is indien die wrywing hoër is, bedoelende dat die maksimum wrywing tussen die betonblad en die sublaag bereik is met baie min beweging. Daar het wel kleiner kraakwydtes in beide die normale beton en die SynFRC voorgekom waar daar hoër wrywing was.

This thesis generalizes and interprets Kesten\'s Incipient Infinite Cluster (IIC) measure in two ways. Firstly we generalize Járai\'s result which states that for planar lattices the local configurations around a typical point taken from crossing collection is described by IIC measure. We prove in Chapter 2 that for backbone, lowest crossing and set of pivotals, the same hold true with multiple armed IIC measures. We develop certain tools, namely Russo Seymour Welsh theorem and a strong variant of quasi-multiplicativity for critical percolation on 2-dimensional slabs in Chapters 3 and 4 respectively. This enables us to first show existence of IIC in Kesten\'s sense on slabs in Chapter 4 and prove that this measure can be interpreted as the local picture around a point of crossing collection in Chapter 5.

Entre as peças fundamentais que compõem as estruturas de concreto armado encontram-se as lajes, as quais vêm sendo objeto de contínuo aperfeiçoamento no que diz respeito ao conforto, à segurança e à economia. O desenvolvimento de técnicas construtivas econômicas propiciou o aparecimento das lajes pré-fabricadas, com vantagens em relação às lajes maciças, como: redução do consumo de madeira para as fôrmas, redução do consumo de concreto, com a conseqüente diminuição dos esforços nas peças estruturais, e nas fundações. Tudo isto redundando evidentemente em menor tempo de execução e maior economia no custo da construção. Procurou-se neste trabalho reunir informações que possibilitem uma visão global sobre o tema, abordando-se, para isso, aspectos históricos das lajes pré-fabricadas, descrição dos elementos que as compõem, estudo do processo construtivo, dimensionamento, ensaios de laboratório em vigas com armaduras treliçadas e, finalmente, a análise da segurança destas lajes na fase de construção. Esta pesquisa mostrou que a qualidade e o desempenho estrutural destas lajes depende, em grande parte, dos cuidados tomados durante a fase construtiva, especialmente no que diz respeito ao escoramento. Assim, consegue-se evitar acidentes em obras ocasionados por erros cometidos nessa etapa. / Among the fundamental elements of reinforced concrete structures, slabs have been the object of continuous improvement regarding of comfort, safety and economy. The development of economical construction techniques has permitted the forecoming of precast slabs, with advantages over massive slabs, such as: reducing the consumption of formwork, concrete, and consequently a reduction of the stress on the structural elements and foundations. All these, obviously, result in quicker execution and greater economy in construction costs. This study has attempted to gather the necessary information to provide a global view of this subject; approaching historical aspects of precast slabs, a description of its elements and construction process, dimensioning, laboratory experiments upon truss-framed reinforced beams, and finally, an analysis of security in the construction phase. It was concluded that the quality and structural performance of these slabs depend greatly on the care taken during the construction phase, particulary in respect to bracing. Thus, accidents caused by errors comitted at this stage are avoided.

As lajes formadas por vigotas pré-moldadas são utilizadas em larga escala no Brasil, em especial as formadas por vigotas treliçadas. As facilidades no manuseio e economia de fôrmas são algumas das vantagens do sistema. Apesar de serem muito utilizadas, ainda existe necessidade de estudo das recomendações no sentido de basear o projeto destas lajes. Os objetivos deste trabalho são: (a) contribuir no projeto de lajes formadas por vigotas com armação treliçadas através de uma análise crítica da bibliografia pesquisada; (b) tratar de temas pouco disseminados no que se refere ao cálculo de lajes pré-moldadas; (c) fornecer recomendações de projeto através de exemplo resolvido que aborda as principais dúvidas de projetistas da área. Neste exemplo avaliam-se as lajes, entre outros aspectos, quanto às flechas iniciais e ao longo do tempo, vibrações e momento negativo nos apoios. Os resultados são analisados e confrontados com as indicações da bibliografia. Comprova-se o fato destas lajes serem mais susceptíveis quanto às vibrações causadas por caminhada e mostra a dificuldade em atender à ABNT NBR 6118:2003. O vão máximo admissível para uma laje do exemplo de aplicação é 28% inferior quando comparado à laje maciça de mesma espessura na análise da vibração excessiva. Enfatiza a importância em prever armadura contra o colapso progressivo e demonstra que o aumento de consumo de aço em 5% é pequeno quando comparado ao total, para uma laje do exemplo de aplicação. / Precast slabs are used in large scale in Brazil, special those formed by lattice reinforcement. Facilities handling and economy mold are some of the advantages of the system. The objectives of this work are: (a) improve study of the design of slabs formed by precast lattice reinforcement through a review of literature; (b) address topics a little spread regards to the calculation of precast slabs; (c) providing design recommendations through examples solved by addressing the main concerns of designers in the area. This example evaluate the slabs to initials and long-term deflections, vibrations and bending moment at the supports. The results are analyzed and compared with indications in the literature. It demonstrates the suscetibility of the slabs for vibrations caused by walking and shows the difficulty in following ABNT NBR 6118:2003. The maximum span for one slab of the aplication example is 28% slower than solid slabs with the same thickness in excessive vibration analysis. This dissertation emphasizes the importance of predicting reinforcement against progressive collapse and shows the increase in steel consumption is small compared to the total, for one slab of the example.

Este trabalho apresenta uma abordagem abrangente das estruturas mistas aço-concreto, com ênfase em edifícios, e dos principais elementos que compõem esse sistema: as vigas mistas, simplesmente apoiadas e contínuas, as lajes mistas e os pilares mistos. São abordados os aspectos construtivos, o comportamento estrutural e os procedimentos para dimensionamento recomendados pelas principais normas aplicáveis, enfatizando a norma norte-americana do AISC e o EUROCODE 4. O projeto em situação de incêndio também é analisado, considerando o comportamento e o dimensionamento de elementos mistos frente à ação do fogo. No final, são desenvolvidos exemplos de dimensionamento, onde procura-se comparar e discutir os resultados obtidos pelas principais normas / This study consists of a broad analysis of composite structures, with particular emphasis on buildings, and the principal elements that make up this system, i.e., continuous and simply supported composite beams, composite slabs and composite columns. Several aspects of construction are broached, as well as structural behavior and the procedures for design recommended by the main codes, mainly the American AISC and the EUROCODE 4 codes. Fire design is also analyzed, considering the behavior and design of composite elements under fire conditions. The study concludes with some examples of design, comparing and discussing the results achieved by the principal codes

A utilização de concreto leve decorre especialmente dos benefícios promovidos pela redução da massa específica do material, tais como menores esforços nas estruturas, economia com fôrmas e cimbramento, além de diminuição dos custos com transporte e montagem de construções pré-fabricadas. Atualmente, além das questões técnicas e econômicas, a escolha dos materiais de construção deve levar em conta os aspectos ambientais. Portanto, o uso de poliestireno expandido (EPS) na produção de concreto pode abrir portas para o emprego de resíduos de materiais dessa natureza, e ainda usufruir de sua baixa massa específica nas aplicações estruturais. Este trabalho teve como objetivo determinar as principais características do concreto leve com pérolas (esferas) de EPS, também conhecido como Concreto Ultraleve® ou Concreflex®, características essas necessárias para projetar elementos estruturais, e analisar o comportamento de lajes produzidas com esse novo material. Mais especificamente, foram determinadas características mecânicas, tais como: resistência à compressão, módulo de elasticidade e resistência à tração, na compressão diametral e na flexão, além de características de deformação de longo prazo, como retração e fluência. Também foi determinada a massa específica e avaliada sua relação com as características mecânicas, além dos ensaios de modelos de lajes unidirecionais produzidas com esse concreto. Para analisar a possibilidade de aplicação prática do concreto leve com EPS em lajes, foram elaboradas tabelas para pré-dimensionamento de lajes unidirecionais e bidirecionais com o novo material, nas quais essas lajes foram comparadas com as de concreto comum. Com base no procedimento experimental e nos resultados dos ensaios, o objetivo de determinar as características necessárias para projetar elementos estruturais de Concreto Leve com EPS foi alcançado. Pode-se ainda afirmar que o concreto estudado, com aproximadamente metade da massa específica dos concretos convencionais, apresenta características compatíveis com a produção e o uso comercial de lajes maciças, principalmente pré-moldadas, o que pode ser estendido a outros elementos que não necessitem de concretos com resistência muito alta. Também foi avaliado o comportamento de modelos de lajes de concreto leve com poliuretano (PU), de maneira semelhante ao estudo realizado com EPS, incluindo a caracterização do concreto de cada modelo. Para complementar a análise de desempenho do concreto leve com EPS, apresentou-se um estudo de carbonatação, que comprovou a excelente condição desse novo material com relação à durabilidade. / The use of lightweight concrete is mainly due to the benefits provided by reducing the density of the material such as smaller efforts on structures, economy of molds and scaffolding, as well as lower costs of transportation and erection of precast constructions. Currently, besides the technical and economic issues, the choice of building materials should take into account environmental aspects. Therefore, the use of expanded polystyrene (EPS) in the concrete production can open doors for the use of waste materials of this nature, and still to take advantage of its low density in structural applications. This study aimed to determine the main characteristics of the lightweight concrete with EPS beads (spheres), also named Ultra Lightweight Concrete, characteristics which are necessary to design structural members, and analyze the behavior of slabs produced with this new material. More specifically mechanical properties were determined, such as compressive strength, modulus of elasticity, and splitting and flexural tensile strength, as well as long term deformation properties such as shrinkage and creep. The density was also determined and evaluated its association with the mechanical characteristics, besides the tests of unidirectional slab models produced with this concrete. To analyze the possibility of use of the lightweight concrete with EPS in slabs, tables were compiled for pre-design of unidirectional and bidirectional slabs with this new material, in which these slabs were compared with those of common concrete. Based on the experimental procedure and results of tests, the aim of determine the characteristics necessary to design structural elements of lightweight concrete with EPS has been achieved. Can be also said that the studied concrete, with about half the density of conventional concrete, presents mechanical characteristics compatible with commercial production and use of slabs, mainly precast, conclusion which can be extended to other components that do not require concretes with very high strength. It was also assessed the behavior of slab models of lightweight concrete with polyurethane (PU) in a similar way to the study carried out with EPS, including the characterization of concrete for each model. To complement the performance analysis of the lightweight concrete with EPS a study of carbonation was presented, which proved the excellent condition of this new material with respect to durability.

As lajes alveolares são elementos eficientes do ponto de vista estrutural, pois os alvéolos permitem significativa redução de peso próprio sem comprometer a resistência e a rigidez. Além disso, é muito comum nesses elementos o uso de protensão, o que permite que estas lajes consigam vencer grandes vãos e se tornem uma solução competitiva. No entanto, para certas combinações de vãos, espessura da laje, ligações e propriedades dos materiais, esse sistema estrutural pode ser suscetível a vibrações excessivas. Há poucos estudos sobre a sensibilidade a vibrações destes elementos cuja aplicação é comum em situações de especial interesse como escritórios, nos quais as vibrações podem causar significativos incômodos aos usuários. Este trabalho visa contribuir para o melhor entendimento sobre a sensibilidade a vibrações de pavimentos com lajes sujeitas à ação dinâmica de atividades humanas. Além disso, pretende-se avaliar o comportamento dinâmico dos pavimentos com lajes alveolares em diferentes situações de interesse: painéis isolados, unidos por chaves de cisalhamento e após a concretagem da capa. Foi realizado um estudo experimental em um pavimento de um edifício comercial em estrutura de concreto pré-moldado nas três situações distintas da construção e foram obtidas as frequências naturais, modos de vibração e amortecimento para cada etapa, bem como uma análise do conforto ao usuário, a partir dos limites previstos em normas nacionais e internacionais. Foi também realizada uma análise numérica, na qual, além da determinação teórica de modos de vibração e frequências naturais, foram determinados os níveis de vibração gerados pelo caminhar de pessoas. As frequências naturais obtidas numericamente apresentaram diferença média de 11% com relação às experimentais. A diferença média dos picos de aceleração numéricos e experimentais foi de 9%. Tais resultados possibilitaram validar o modelo numérico proposto. A análise de conforto do pavimento indicou que a norma brasileira ANBT NBR 6118 (2014) não apresenta prescrições suficientes para se evitar vibrações excessivas em pavimentos com lajes alveolares protendidos. Os resultados permitiram concluir que as chaves de cisalhamento e a capa estrutural foram determinantes para garantir níveis aceitáveis de vibração no pavimento analisado. / Hollow core slabs are very efficient structural members, since their voids allow a significant reduction of self-weight, without jeopardizing the strength and stiffness. Moreover, prestressed concrete is commonly employed in this type of structure, allowing their use in large spans. Consequently, this is a very competitive solution. However, for certain combination of spans, slab thickness, connections and materials properties, this structural system can be susceptible to excessive vibrations. There is a lack of studies on vibration sensitivity of these elements, which are commonly applicable in situations of special interest, as offices, in which vibration can cause significant annoyance to users. This work aims to contribute to a better understanding about vibration sensitivity of hollow core slabs floors. Moreover, we intend to evaluate the dynamic behavior of hollow core slabs in different situations of interest: single panels, panels joined by shear keys and after completion of concrete topping. This analysis involves the determination of natural frequencies, mode shapes, damping ratios and vibrational levels generated by walking. An experimental study was carried out on a floor of a precast concrete structure of a commercial building in three different stages of construction. In this study, the natural frequencies, mode shapes and damping for each step were obtained, as well as an analysis of comfort, based on limits defined by national and international standards. A numerical analysis was also performed in which the vibration modes and natural frequencies were theoretically determined and the vibration levels generated by walking were estimated. The natural frequencies obtained numerically showed an average difference of 11% compared to experimental. The average difference between the numerical and experimental peak acceleration was 9%. These results allowed the validation of the numerical model proposed. The comfort analysis of the floor indicated that the Brazilian standard ANBT NBR 6118 (2014) does not provide sufficient provisions to avoid excessive vibrations in floors with prestressed hollow core slabs. The results showed that the shear keys and the structural topping were crucial to ensure acceptable levels of vibration.

Este trabalho enfoca a análise estrutural de um dos tipos de laje que vem ganhando espaço no mercado brasileiro, que é a laje formada por vigotas de concreto protendido. O objetivo principal do trabalho é contribuir na avaliação do comportamento desse tipo de laje com relação aos momentos fletores negativos no apoio, mediante análise teórica. Esta análise foi realizada a partir da relação momento x curvatura proposta pelo CEB-90 em conjunto com a técnica do carregamento incremental para a consideração da não-linearidade física do concreto. Esse método foi avaliado através da comparação com resultados experimentais de painéis alveolares encontrados na literatura, verificando que o modelo teórico representa satisfatoriamente o comportamento estrutural de lajes formadas por elementos pré-moldados protendidos. A partir disto, fez-se análises em situações representativas de projeto de lajes formadas por vigotas protendidas, chegando-se as seguintes conclusões: a) a utilização da continuidade favorece fortemente a redução dos deslocamentos; b) os deslocamentos praticamente independem da taxa de armadura de continuidade; c) a evolução do momento fletor negativo no apoio e momento fletor positivo máximo no vão apresentou um comportamento padrão para os casos analisados; d) esse comportamento foi independente da taxa de armadura de continuidade e e) a taxa de armadura de continuidade afetou praticamente o valor da carga última. / This work aims the structural analysis in a type of slabs that is increasing its utilization in Brazil. These slabs are made by precast prestressed joists. The main objective of this work is the evaluation of the behavior of this type of slabs by theoretical analysis of the bending moments on the supports of continuous slabs. In the theoretical analysis was carried out the consideration of the non-linear of the concrete behavior through the moment x curvature relationship of Model Code CEB-90 add incremental load technique. This methodology was appraised with experimental results of panels of hollow core slabs and this methodology was able to represent satisfactorily the behavior of slabs made by precast prestressed elements. Analysis of representative cases of slabs with precast prestressed joists was carried out and the main conclusions were: a) the use of continuity aids highly to decrease the displacements; b) displacements were practically independent of reinforcement ratio on the support; c) the development profiles of the bending moments had a standard behavior to the analysed cases; d) this behavior was independent of reinforcement ratio on the support and e) the reinforcement ratio on the support affected practically the ultimate load value.