Muitas edificações têm apresentado degradação ao longo dos anos em todo o mundo, gerando situações de risco e causando acidentes, de modo que se têm estudado alternativas para se recuperar ou reforçar estruturalmente suas vigas, pilares e lajes. Entre as técnicas desenvolvidas para essas finalidades, destacam-se, atualmente, as que utilizam compósitos de polímeros reforçados com fibras (PRF), de modo que, desde as últimas décadas do século passado, desenvolveram-se os sistemas de reforço estrutural por colagem externa de tecidos e laminados de PRF de carbono (PRFC). Isto deve-se a este tipo de fibra apresentar o melhor conjunto de propriedades necessárias para se reforçarem as estruturas de concreto armado, como altas resistência à tração e módulo de elasticidade longitudinal. Na última década, surgiu o sistema de inserção de laminados de PRFC em entalhes executados no concreto de cobrimento de elementos estruturais preenchidos com resina epóxi. Embora haja resultados de outros pesquisadores, há a necessidade de maiores investigações no Brasil sobre o desempenho dessa nova técnica. Assim se propôs o planejamento experimental desta dissertação, cujo objetivo principal foi a análise experimental do desempenho de sistemas de reforço estrutural à flexão com laminados de PRFC aplicados a vigas de concreto armado ensaiadas com carregamento estático. De um total de dez vigas pré-moldadas, quatro foram testemunhos e seis foram reforçadas à flexão com dois laminados de PRFC através de três sistemas: colagem externa, inserção em entalhes longitudinais preenchidos com resina epóxi e com argamassa com sílica ativa. Analisa-se comparativamente o seu desempenho quanto às cargas máximas, aos deslocamentos verticais no centro do vão e às aberturas de fissuras. Constata-se que as reforçadas com laminados de PRFC inseridos em entalhes longitudinais preenchidos com resina epóxi apresentam os maiores valores de carga máxima e de rigidez. Entretanto as preenchidas com argamassa com sílica ativa obtêm desempenho inferior ao das vigas testemunhos por falta de aderência. Também se conclui que as reforçadas com colagem externa de laminados de PRFC têm os menores deslocamentos verticais no centro do vão. / Many buildings have shown deterioration over the years around the world, creating a hazardous situation and causing accidents, so that they have studied alternatives to recover or strengthen their structural beams, columns and slabs. Among the techniques developed for these purposes, stand out, currently, those using fiber reinforced polymer (FRP) composites. Since the last decades of the last century, it has been developed structural reinforcement systems of externally bonded carbon FRP (CFRP) textiles and laminates. This is due to the type of fiber having the best set of properties that are necessary to strengthen reinforced concrete structures, such as high tensile strength and longitudinal elastic modulus. In the last decade, the near-surface mounted CFRP laminates system executed in grooves in the concrete cover of structural elements filled with epoxy resin came up. Although there are results from other researchers, there is a need for further investigation in Brazil on the performance of this new technique. Thus, the experimental program of this thesis has been proposed, which main objective was the experimental analysis of the performance of bending structural reinforcement systems with CFRP laminates applied to reinforced concrete beams tested under static loading. From a total of ten precast beams, four were for control and six were strengthened in bending with two CFRP laminates composites through three systems: externally bonded, near-surface mounted insertion into longitudinal grooves filled with epoxy resin and mortar with silica fume. Their performance is comparatively analyzed for maximum loads, vertical displacements at mid-span and crack openings. It is concluded that those reinforced with near-surface mounted CFRP laminates inserted into longitudinal grooves filled with epoxy resin shows the highest maximum load and stiffness. However those filled with mortar with silica fume obtained lower performance than the control beams for lack of bonding. In addition, it is concluded that the ones strengthened with externally bonded CFRP laminates have the lowest mid-span vertical displacements.

A consolidação das técnicas de dosagem e fabricação de concretos auto-adensáveis com reduzida relação a/c pode ser considerada como um dos desenvolvimentos mais impactantes da nova tecnologia do concreto. No Brasil a utilização deste tipo de concreto, apesar de estar aumentando consideravelmente, ainda é relativamente modesta. Projeta-se, todavia, uma considerável expansão nos próximos anos, em função das vantagens que este material oferece. Por isso, várias instituições têm buscado aprofundar o conhecimento sobre o concreto auto-adensável (CAA), através de estudos e pesquisas sobre o comportamento e características desse novo material. Visando colaborar para um melhor conhecimento sobre as propriedades de concretos autoadensáveis no estado endurecido, foi efetuado um estudo sobre o comportamento, em termos de deformação instantânea e lenta, de vigas fabricadas com CAA. O programa experimental compreendeu a análise de seis vigas de concreto armado dimensionadas segundo as exigências da NBR 6118/2003.Para fabricação das mesmas foi utilizado um concreto convencional, com teor de argamassa de 55%, que serviu como referência, e dois concretos auto-adensáveis, com teores de argamassa de 55% (similar ao do convencional) e 60% (típico de concretos auto-adensáveis). As vigas permaneceram em carga durante aproximadamente cinco meses, durante os quais foi registrada a evolução dos deslocamentos transversais do centro e do terço médio. Os resultados experimentais foram comparados com valores numéricos obtidos através da norma brasileira e do emprego de um modelo computacional baseado em elementos finitos. De uma forma geral, verificou-se que concretos auto-adensáveis possuem comportamento similar ao concreto convencional, podendo ser utilizada, para o dimensionamento de peças com este concreto, a mesma norma utilizada para estruturas de concreto convencional. Verificou-se, porém, que o modelo simplificado da norma brasileira vigente para estimativa da deformação total de longo prazo não apresentou dados coerentes com os resultados coletados em ensaio, subestimando os valores obtidos. Uma análise mais precisa foi possível através de um modelo de elementos finitos. Verificou-se, todavia, que para avaliar o comportamento de vigas de concreto armado em ambiente similar ao do ensaio, é imprescindível a inclusão dos efeitos da retração. / Self-compacting concrete (SCC) is considered by many researchers and field engineers as one of the most important recent developments in concrete technology. Despite the considerable advantages that are associated with the use of this special concrete, its use in Brazil is still limited, although there is a growth trend. A strong market expansion is expected in a short period, reproducing what is now happening in Europe and the US. Therefore, many research institutions have been trying to increase the scientific knowledge about SCC, trough studies and researches focused on this new material. In this paper, a study about the immediate and long-term deflections of reinforced concrete beams using SCC is presented, aiming to increase the knowledge about the properties of the self-compacting concrete in its hardened state. In the experimental part of this study, a comparison between the maximum deflections registered in concrete beams under constant load, made with conventional and SCC concrete, is carried out. The experimental program involved the casting and testing of six beams with the same geometry, longitudinal and transversal reinforcement, and subjected to the same load pattern. The beam prototypes were designed according to the Brazilian standard NBR 6118/2003, with a 210cm span and an 18x10cm cross-section. Two types of concrete with different mortar contents have been used: one conventional concrete with a mortar content of 55%, and two SCCs with mortar contents of 55% and 60%. The beams were put under load during approximately five months. The mechanical properties of concrete have been determined and the maximum deflections have been measured throughout this period. The experimental results have been compared with numerical estimates obtained using procedures recommended by the Brazilian standard and with estimates from a FEM computational model. Overall, it was found that self-compacting concrete has a similar behavior to conventional concrete, for the same mortar content, and can be designed with the same criteria used for conventional concrete structures. The estimates obtained using the Brazilian standard, however, underestimated the maximum deflections in relation to the experimental data collected. Better estimates were obtained using the FEM model, when temperature and humidity data was used to account for the shrinkage.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-01-31Bitstream added on 2014-06-13T19:47:23Z : No. of bitstreams: 1 gamino_al_me_ilha.pdf: 1439799 bytes, checksum: f5276e70048212940034e70e154a258f (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Apresenta-se como objeto desta pesquisa o estudo numérico não-linear da ductilidade de vigas de concreto armado convencional e de alto desempenho. Toda a análise numérica é efetuada no código de cálculo baseado no método dos elementos finitos CASTEM 2000, que utiliza o modelo reológico elastoplástico perfeito para o aço, o modelo de Drucker-Prager para o concreto e o método de Newton-Raphson para a solução de sistemas não-lineares. O núcleo deste trabalho concentra-se na obtenção de curvas força - deslocamento e momento - curvatura com a finalidade de quantificar respectivamente os índices de ductilidade global e local das vigas analisadas. De início, confrontam-se as respostas numéricas obtidas com resultados experimentais fornecidos pela literatura a fim de garantir confiabilidade à análise numérica realizada. Posteriormente, efetua-se a determinação da capacidade de deformação inelástica do elemento estrutural em questão, variando-se a resistência à compressão do concreto, a taxa geométrica de armadura longitudinal de tração, a tensão de escoamento das armaduras, o espaçamento entre estribos, a base da seção transversal do elemento estrutural e o efeito escala. Estes parâmetros foram avaliados para dois casos de solicitação: flexão simples tipo I e flexão simples tipo II. O primeiro caso caracteriza-se pela ação de forças simétricas aplicadas à 1/3 e 2/3 do vão e a segunda por uma força centrada no meio do vão. A linha de tendência geral observada foi de uma maior ductilização das vigas sujeitas à flexão simples tipo II, em detrimento às solicitadas por flexão simples tipo I. Quanto ao efeito escala observa-se que a ductilização das vigas é inversamente proporcional à esbeltez das mesmas. / The objective of this thesis is the study of the ductility of high and conventional strength reinforced concrete beams by non-linear numerical simulations. The numerical analysis is based on the finite element method implemented in CASTEM 2000. This program uses the constitutive elastoplastic perfect model for the steel, the Drucker-Prager model for the concrete and the Newton-Raphson for the solution of non-linear systems. This work concentrates on the determination of force - displacement and moment - curvature curves with the purpose of quantifying the global and local ductility indexes of the beams. First, the numeric responses are confronted with experimental results found in the literature in order to check the reliability of the numerical analyses. Later, a parametric study is carried on. The inelastic deformation capacity of the structural element is investigated by varying the concrete compressive strength, the longitudinal reinforcement ratio, the yield stress of the reinforcement, the spacing between stirrups, the member section dimensions and the element size. These parameters have been analyzed for two cases: simple type I and simple type II bending. The first case is characterized by the action of applied symmetrical forces to the 1/3 and 2/3 of the beam size and second for a force centered in the middle of the beam size. The general tendency observed points to a high ductilization of the beams subjected to simple type II bending in comparison to the ones subjected to simple type I bending. With respect to the element size, it is noticed that the ductility of the beams is inversely proportional to their slendernesses.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Este trabalho analisou o comportamento estrutural de polímeros reforçados com fibra de vidro - PRFV em elementos pré-moldados de concreto, com aplicações específicas em vigas de concreto. Realizou-se um estudo comparativo do comportamento de vigas pré-moldadas reforçadas com armadura convencional, segundo a norma brasileira NBR 6118:2003, e reforçadas com armadura de barras pultrudadas de PRFV, segundo o ACI 440.1R-06. O estudo visa obter subsídios para a aplicação de barras de reforço de PRFV, em relação ao Estado Limite de Serviço - ELS, em obras realizadas em regiões de alta agressividade ambiental. Posteriormente fez-se os mesmos modelos de cálculo em elementos finitos, onde foram comparados e analisados os resultados obtidos com o cálculo prescrito pelas normas. Nem todos os parâmetros da norma americana foram inseridos, uma vez que alguns coeficientes internos que contam com efeitos sísmicos e com a neve estão embutidos nos cálculos. Os resultados obtidos, principalmente no cisalhamento, foram altamente satisfatórios, validando a aplicação do PRFV nas vigas consideradas. / This work studied the behavior of precast beams when subjected to shear stress according to the brazilian standard NBR 6118:2003 reinforced with steel bar compared to the american standard ACI 440.1R-06 when the structural member was reinforced with glass fiber reinforced polymer - GFRP pultruded bars. The goal of this work is to acquire subsidies to apply the GFRP in aggressive environmental sites. Also the same model calculations were performed by using Finite Element Method and compared to the results of the calculation prescribed by the standards. Some parameters indicated in the ACI standard were not followed since they are related to seismic and snow effects. The obtained results mainly in shear loading were highly satisfactory which validates the use of GFRP in the considered beams.

O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para análise probabilística de vigas de concreto armado recuperadas à flexão, através da utilização conjunta do método de simulação de Monte Carlo e do método dos Elementos Finitos. Para uma análise da confiabilidade, foram projetadas vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NRR 6118:2003. Após, foi considerado que as armaduras tracionadas de flexão sofreram reduções de 10%, 20% e 30% na sua área da seção transversal, sendo, então, feita uma análise da segurança estrutural remanescente. Para o projeto de recuperação das vigas danificadas, estão apresentados os procedimentos do Bulletin 14 da fédération internationale du béton (fib) para o dimensionamento de sistemas de reforço com material compósito colado externamente às estruturas. Assim, a confiabilidade destas vigas recuperadas pôde ser estimada e comparada à confiabilidade das vigas originais. Dentro do processo de simulação, a resposta em termos da carga de ruptura das vigas de concreto armado recuperadas foi obtida através de uma análise numérica não-linear utilizando um modelo de elementos finitos. Devido à importância do deslizamento entre o substrato de concreto e o sistema de reforço estrutural, foram implementados dentro do modelo de elementos finitos, elementos unidimensionais de interface, quadráticos com seis pontos nodais para a captura deste comportamento. As análises probabilísticas através do método de simulação de Monte Carlo usando um modelo de elementos finitos mostraram que se atinge bom nível de segurança no projeto de vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NBR 6118:2003. Entretanto, danos nas armaduras tracionadas de flexão podem fazer com que a confiabilidade caía para níveis inaceitáveis. Como solução, o projeto de recuperação estrutural de acordo com o Bulletin 14 da fib fez com que a confiabilidade das vigas recuperadas fosse no mínimo igual à confiabilidade das vigas originais. Assim, a probabilidade de falha das vigas recuperadas foi menor quando comparado à probabilidade de falha das vigas originais. / The objective of this work is to present a model for probabilistic analysis of RC beams rehabilitated for flexure, through the simultaneous utilization of the Monte Carlo method and the finite element method. Initially, three RC beams were designed following the NBR 6118:2003 recommendations. In the next step, it was considered that a reduction of the steel reinforcement area of 10%, 20% and 30% had occurred. Then the procedures for strengthening systems design with externally bonded carbon fiber reinforced polymers (fib, Bulletin 14) were employed for the rehabilitation of the damaged RC beams. Finally, the reliability of the RC beams rehabilitated for flexure could be evaluated and compared to that of the damaged and undamaged RC beams. In the Monte Carlo method, the RC beams failure load was obtained numerically through a nonlinear finite element model. Due to the importance of the slip between the concrete substrate and the external reinforcement, it was introduced in the finite element model a special one-dimensional interface element, with six nodal points and quadratic shape functions. The probabilistic analysis through the Monte Carlo method using a finite element model showed the high reliability attained in the RC beams design following the NBR 6118:2003 recommendations. However, the damage in the internal steel reinforcement can lead to an unacceptable reliability level. As a solution, the design of structural recovery according to the Bulletin 14 produced a reliability level for the RC beams rehabilitated for flexure at least equal to the reliability level of the undamaged RC beams. Consequently, the failure probability of the RC beams rehabilitated for flexure was lower then the failure probability of the undamaged RC beams.

The self-compacting concrete (SCC) has been characterized as a great evolution in the concrete technology, being able to fill all empty spaces of the formwork and selfcompacting only by action of its own weight. If steel fibers are added to SCC, without prejudice its properties in the fresh state, new advantages and possibilities of applications will provide concretes more efficient. In this context, a SCC with addition of industrial waste is used, and steel fibers with l/d ratio equal to 50 are incorporated, in a volume fraction of 1%, in order to assess the behavior of reinforced self-compacting concrete beams, with and without the addition of steel fibers, subject to normal and tangential stresses, and compare them with the behavior of conventional reinforced concrete beams. For that, were made reinforced concrete beams of dimensions (12,5 x 23,5 x 132) cm, which were tested by four-point bending, to the 28 days of age. To compare the results, were produced conventional concretes of different compositions, with and without steel fibers. The tests results in the fresh state shown that was possible the obtaining of concrete with self-compacting properties, even with the addition of steel fibers, from a mix already existent of SCC. The addition of the steel fibers to the SCC promoted slight gain in the load capacity of the beam, with lower displacements in the middle span, lower deformations in the reinforcement bars and improved cracking control, compared to the others beams produced with concrete compacted by vibration, with and without steel fibers. / O concreto auto-adensável (CAA) vem se caracterizando como uma grande evolução na tecnologia do concreto, sendo capaz de preencher todos os espaços vazios da fôrma e adensar-se apenas pela ação de seu peso próprio. Se ao CAA adicionam-se fibras de aço, sem prejuízo de suas propriedades no estado fresco, novas vantagens e possibilidades de aplicação proporcionarão concretos mais eficientes. Dentro desse contexto, um CAA com adição de resíduo industrial é usado, e fibras de aço com relação l/d = 50 são incorporadas, em uma fração volumétrica de 1%, com intuito de avaliar o comportamento de vigas de concreto auto-adensável armado, com e sem o reforço de fibras de aço, submetidas às solicitações normais e tangenciais, e compará-las com o comportamento de vigas de concreto armado convencional. Para isso, foram confeccionadas vigas de concreto armado de dimensões (12,5 x 23,5 x 132) cm, as quais foram ensaiadas por flexão a quatro pontos, aos 28 dias de idade. Para comparação dos resultados, foram produzidos concretos convencionais de diferentes composições, com e sem a adição das fibras de aço. Os resultados dos ensaios no estado fresco mostraram que foi possível a obtenção de concreto com propriedades auto-adensáveis, mesmo com adição de fibras de aço, a partir de uma dosagem de CAA já existente. A adição das fibras de aço ao CAA promoveu sensível ganho na capacidade resistente da viga, com menores flechas, menores deformações das armaduras, longitudinal e transversal, e melhorado controle da fissuração, em comparação às demais vigas produzidas com concretos adensados por vibração, com e sem fibras de aço.

O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para análise probabilística de vigas de concreto armado recuperadas à flexão, através da utilização conjunta do método de simulação de Monte Carlo e do método dos Elementos Finitos. Para uma análise da confiabilidade, foram projetadas vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NRR 6118:2003. Após, foi considerado que as armaduras tracionadas de flexão sofreram reduções de 10%, 20% e 30% na sua área da seção transversal, sendo, então, feita uma análise da segurança estrutural remanescente. Para o projeto de recuperação das vigas danificadas, estão apresentados os procedimentos do Bulletin 14 da fédération internationale du béton (fib) para o dimensionamento de sistemas de reforço com material compósito colado externamente às estruturas. Assim, a confiabilidade destas vigas recuperadas pôde ser estimada e comparada à confiabilidade das vigas originais. Dentro do processo de simulação, a resposta em termos da carga de ruptura das vigas de concreto armado recuperadas foi obtida através de uma análise numérica não-linear utilizando um modelo de elementos finitos. Devido à importância do deslizamento entre o substrato de concreto e o sistema de reforço estrutural, foram implementados dentro do modelo de elementos finitos, elementos unidimensionais de interface, quadráticos com seis pontos nodais para a captura deste comportamento. As análises probabilísticas através do método de simulação de Monte Carlo usando um modelo de elementos finitos mostraram que se atinge bom nível de segurança no projeto de vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NBR 6118:2003. Entretanto, danos nas armaduras tracionadas de flexão podem fazer com que a confiabilidade caía para níveis inaceitáveis. Como solução, o projeto de recuperação estrutural de acordo com o Bulletin 14 da fib fez com que a confiabilidade das vigas recuperadas fosse no mínimo igual à confiabilidade das vigas originais. Assim, a probabilidade de falha das vigas recuperadas foi menor quando comparado à probabilidade de falha das vigas originais. / The objective of this work is to present a model for probabilistic analysis of RC beams rehabilitated for flexure, through the simultaneous utilization of the Monte Carlo method and the finite element method. Initially, three RC beams were designed following the NBR 6118:2003 recommendations. In the next step, it was considered that a reduction of the steel reinforcement area of 10%, 20% and 30% had occurred. Then the procedures for strengthening systems design with externally bonded carbon fiber reinforced polymers (fib, Bulletin 14) were employed for the rehabilitation of the damaged RC beams. Finally, the reliability of the RC beams rehabilitated for flexure could be evaluated and compared to that of the damaged and undamaged RC beams. In the Monte Carlo method, the RC beams failure load was obtained numerically through a nonlinear finite element model. Due to the importance of the slip between the concrete substrate and the external reinforcement, it was introduced in the finite element model a special one-dimensional interface element, with six nodal points and quadratic shape functions. The probabilistic analysis through the Monte Carlo method using a finite element model showed the high reliability attained in the RC beams design following the NBR 6118:2003 recommendations. However, the damage in the internal steel reinforcement can lead to an unacceptable reliability level. As a solution, the design of structural recovery according to the Bulletin 14 produced a reliability level for the RC beams rehabilitated for flexure at least equal to the reliability level of the undamaged RC beams. Consequently, the failure probability of the RC beams rehabilitated for flexure was lower then the failure probability of the undamaged RC beams.