Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Ricardo Teixeira Duarte e Aníbal Guimarães da Costa

Ingeniero Civil / Uno de los desafíos de la ingeniería estructural es buscar constantemente nuevas y mejores soluciones a utilizar en los diferentes sistemas estructurales que son requeridos para el adecuado desempeño estructural durante la vida útil de los proyectos, tanto desde su diseño como durante su construcción. Uno de los parámetros que interesa abordar es facilitar y/o optimizar la construcción o instalación con el fin de disminuir el tiempo de construcción o instalación, lo cual se traduce en disminución de costos totales y podría adelantar el inicio de la puesta en marcha del proyecto. Por lo tanto, resulta relevante y beneficioso para las empresas y clientes buscar nuevos métodos y soluciones para optimizar los parámetros mencionados anteriormente. El objetivo de este trabajo es analizar y discutir sobre la factibilidad técnica y económica respecto del diseño de túneles de recuperación utilizando tubos de acero corrugado, comparando esta alternativa con el diseño de túneles de hormigón armado que se implementa tradicionalmente, con el fin de incorporar una alternativa más eficiente para el diseño de este tipo de estructuras para ser utilizada como referencia en futuros proyectos mineros. Para lograr esto se realiza el análisis estructural del túnel de recuperación, mediante el programa de análisis de interacción suelo-estructura FLAC3D, considerando todas las cargas que afectan al túnel durante su vida útil. Se presentan los resultados del modelo entregados por el programa, tales como los esfuerzos y las deformaciones que se generan en el túnel de acero corrugado. Además, se presenta el diseño estructural del túnel, el análisis de costos y la comparación con el diseño de túnel de hormigón armado. Los resultados del análisis realizado no permiten confirmar la factibilidad técnica de manera confiable, se requiere un análisis más detallado y específico debido a que una sección del túnel de recuperación no cumple con los requerimientos de resistencia. En cuanto a la factibilidad económica, el diseño con tubos de acero corrugado es mucho más rentable que el diseño con hormigón armado, por lo que se recomienda evaluar, técnica y económicamente, la implementación de un refuerzo en aquellas zonas donde no se cumplan los requerimientos de resistencia. Por lo tanto, el diseño de túnel de recuperación con tubo de acero corrugado sí podría representar una mejor alternativa para este tipo de estructuras, dependiendo de las características del proyecto.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-09-24T11:47:52Z No. of bitstreams: 1 2008_RaphaelMirandaSouza.pdf: 4668890 bytes, checksum: c1977aaa47de971164fe349b06ff078c (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-09-26T12:56:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_RaphaelMirandaSouza.pdf: 4668890 bytes, checksum: c1977aaa47de971164fe349b06ff078c (MD5) / Made available in DSpace on 2009-09-26T12:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_RaphaelMirandaSouza.pdf: 4668890 bytes, checksum: c1977aaa47de971164fe349b06ff078c (MD5) Previous issue date: 2008-10-23 / São investigados o comportamento estrutural e a resistência última à punção de ligações laje-pilar de regiões internas das lajes lisas, com um ou dois furos adjacentes ao pilar, e com ou sem transferência de momento fletor da laje ao pilar. As principais variáveis foram: o posicionamento e as dimensões dos furos, a taxa e a distribuição da armadura de flexão, a armadura de cisalhamento e a excentricidade de carga (relação M(momento transferido ao pilar)/V(força cortante)) na ligação. Foram ensaiadas 19 ligações internas laje-pilar, distribuídas em 2 grupos: o primeiro sem a transferência de momento (Série 1 – 10 lajes), com 1 (uma) ligação sem furo, 5 (cinco) com um furo, 2 (duas) com um furo e armadura de cisalhamento e 2 (duas) com dois furos, tendo como principais variáveis o tamanho e posicionamento dos furos, a taxa e a distribuição da armadura de flexão e a armadura de cisalhamento; e o segundo grupo com transferência de momento (Série 2 – 9 lajes), com 2 (duas) ligações sem furo, 4 (quatro) com um furo e 3 (três) com dois furos, tendo como principais variáveis o tamanho e posicionamento dos furos, a direção e sentido do momento transferido e a excentricidade de carga (relação M/V) igual a 0,50m ou 0,25m na ligação. Foram analisados os resultados de cargas últimas, fissuração, deslocamento vertical, deformações das armaduras de flexão, de cisalhamento e do concreto. O posicionamento dos furos em relação ao pilar, adjacente ao maior ou menor lado, as dimensões dos furos, a taxa e a distribuição da armadura de flexão, a armadura de cisalhamento, a variação da relação Mu/Vu em função do carregamento, e, por conseguinte, da excentricidade, influenciaram o comportamento e a carga de ruptura das lajes. Essas influências foram quantificadas. Os resultados experimentais foram comparados com os estimados pelas normas: CEB-FIP/MC1990, EC2/2004, ACI-318:2005 e NBR 6118:2003. O ACI e o EC2 apresentaram estimativas mais conservadoras, embora tenham apresentado algumas estimativas contra a segurança. A NBR 6118:2003, apesar de baseada em parte no EC2, apresentou estimativas menos conservadoras e com um número maior de estimativas contra a segurança. Recomenda-se que todas as normas passem a considerar o momento causado pela excentricidade do perímetro crítico em lajes com furos e, neste sentido, foram apresentadas propostas de modificações para todas as normas estudadas. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The structural behavior and the ultimate punching shear resistance of internal reinforced concrete flat slab-column connections, with one or two holes adjacent to the column, with or without flexural moment transfer of the slab to the column was investigated. Main variables were: hole placing and dimensions, flexural reinforcement layout and ratio, shear reinforcement and the eccentricity of the load (M (moment transferred to column) / V (shear)) ratio at the connection. Nineteen internal slab-column joining were tested, separated in two groups: one without moment transfer (Series 1), with 10 (ten) connections: one without hole, five with one hole, two with one hole and shear reinforcement, and two with two holes; and the second group with moment transfer (Series 2), with 9 (nine) connections: two without hole, four with one hole, and three with two holes. For series 1 the variables were hole placing and dimensions, flexural reinforcement layout and ratio, and shear reinforcement, while for series 2 the variables were the direction and orientation of the applied moment and the eccentricity of the applied load (M/V ratio direction and sense of moment transferred and eccentricity of the load (relation M/V) - 0,50m or 0,25m. Ultimate loads, cracking, deflections, concrete and reinforcement strains were analyzed. The hole placing in relation of the column, adjacent to the smaller or bigger column dimension, the hole dimension, flexural reinforcement rate and placing, shear reinforcement, the variation of relation Mu/Vu in function of the load, and, than, of eccentricity of the load, influenced the slabs behavior and rupture load. These influences were quantified. Test results were compared with the estimations from CEB-FIP/MC1990, EC2/2004, ACI-318:2005 and NBR 6118:2003. ACI and EC2 presented most conservative estimates, although have presented some non conservative estimates. Brazilian NBR, even though being partly based in EC2, presented smaller conservative estimates and more non conservative estimates. A modification on all codes is proposed for taking in account the moment caused by the eccentricity at the critical perimeter for slabs with holes.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:03:45Z : No. of bitstreams: 1 152842.pdf: 12357907 bytes, checksum: 627e97901f16ce9a87f300e8ceac9049 (MD5) / Neste trabalho estuda-se o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas com polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), designado fita de fibra de carbono. Esse reforço das vigas dá-se mediante a técnica de colagem, com adesivo epoxídico, no banzo tracionado das peças. Pretende-se, também, verificar a possibilidade de utilização da fita de fibra de carbono inserida no concreto fresco, como parte da armadura. Inicialmente, elaborou-se uma revisão bibliográfica dos principais materiais e procedimentos utilizados em reparo e reforço de elementos estruturais de concreto armado. Apresentam-se os mais recentes estudos experimentais referentes a reforço de vigas de concreto armado, realizados por outros pesquisadores. Na seqüência, apresenta-se um estudo experimental de nove vigas de concreto armado de seção transversal "T", de tamanho real, para avaliar o comportamento das peças segundo as técnicas propostas. Dividiram-se os ensaios em cinco grupos. No primeiro com duas vigas de referência, utiliza-se apenas a armadura convencional. O segundo apresenta uma viga que difere das vigas de referência apenas pela colocação de uma fita de fibra de carbono inserida no concreto fresco sobre a armadura convencional (segunda camada). O terceiro grupo é composto por uma viga reforçada com duas fitas de fibra de carbono. O quarto grupo possui duas vigas reforçadas com uma fita de fibra de carbono. Estas vigas foram reforçados antes da aplicação de carregamento, viga monolítica. O quinto grupo foi formado por três vigas ensaiadas em duas etapas: na primeira etapa, foram aplicados níveis de carga diferentes para cada viga e, após a retirada das cargas, foram executados os reforços e, novamente, submeteram-se as vigas a um carregamento progressivo, até que fosse atingida a ruína. Os resultados experimentais e numéricos obtidos, indicam a viabilidade técnica dos procedimentos de reforços propostos, representando um ganho significativo da capacidade de carga e da rigidez à flexão das peças.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-24T17:18:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268494.pdf: 4816488 bytes, checksum: d5b889fc3a0197637260ba1c42bb61e2 (MD5) / Este trabalho estuda a modelagem de lajes planas simétricas e assimétricas, apresentando alternativas para o problema da singularidade ocorrido quando se modela a laje considerando os pilares como apoio pontual. Têm-se como objetivos principais a avaliação dos momentos fletores na laje plana e os esforços (esforço normal e momento fletor) no pilar que gera punção na laje, com uma análise linear. Foi proposto um modelo que distribui a reação do pilar na laje. O procedimento que consiste em analisar, primeiramente, o modelo com apoio pontual e, então, transformar o momento fletor e o esforço normal do pilar em um carregamento distribuído, que será então adicionado na laje como carregamento no sentido contrário à ação das cargas gravitacionais. Esse carregamento foi colocado na área da seção transversal do pilar como também na área da seção transversal do pilar projetada no centro de gravidade da laje. Estudaram-se então dois casos, sendo o primeiro com simetria do pilar em relação à laje e o outro contendo assimetria em apenas um eixo. Em cada caso foram elaborados seis modelos: o primeiro, contendo o pilar como apoio pontual; o segundo, estando o pilar modelado como reação distribuída na laje, na região da seção transversal; o terceiro, tendo o pilar como reação distribuída na laje na região da seção transversal, projetada no centro de gravidade da laje. Os demais modelos foram iguais aos anteriores, porém, a região do pilar central foi enrijecida, conforme prescrito pela norma brasileira de projeto de estruturas de concreto. Cada modelo foi analisado no programa SAP 2000, utilizando-se dois processos numéricos: Método dos Elementos Finitos e o Processo por Analogia de Grelha. Os resultados foram comparados entre si, obtendo-se as conclusões pertinentes. Por fim, os modelos gerados no software SAP 2000 foram gerados também no software AltoQi Eberick V5 Gold, o qual utiliza o processo por Analogia de Grelha para analisar as lajes. Os resultados foram então novamente comparados entre si, obtendo-se outras conclusões, procurando apontar ao meio técnico procedimentos que visam considerar esforços mais realistas na consideração do problema da singularidade em laje planas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T09:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277178.pdf: 2596674 bytes, checksum: 7b424249f57fe66c5b708a4dfad48446 (MD5) / Os sistemas estruturais usados em pavimentos de concreto armado, em que as lajes se apóiam diretamente sobre os pilares, sem o uso de vigas, têm, entre suas características, a existência de tensões concentradas elevadas nas ligações laje-pilar, tensões estas que podem até levar à ruína. A esse efeito dá-se o nome de punção. Como a ruptura das ligações por punção é do tipo frágil, sem aviso, é extremamente importante que seja feita a verificação da resistência da ligação. As crescentes inovações técnicas e a análise dos critérios normativos propostos pelo ACI 318/08, BS 8110/97, NBR 6118/03 e EUROCODE 2/04 para o dimensionamento ao esforço de punção em lajes lisas de concreto armado são as diretrizes da elaboração do presente estudo. Dentro deste cenário, o objetivo desta dissertação é avaliar a acessibilidade, aplicabilidade, limitações e economia destes critérios por meio da comparação de resultados obtidos na análise de pilares internos em três configurações diferentes de lajes, variando suas espessuras. Foram analisados os seguintes parâmetros: a) para laje sem armadura de punção, compararam-se as relações entre tensões resistentes e solicitantes; as máximas reações que podem ser aplicadas à laje; a proporcionalidade do efeito dos momentos em relação a uma carga simétrica; excentricidades médias em relação às reações máximas suportadas pela Norma Britânica e um coeficiente estipulado para simular o efeito dos momentos fletores supondo-se uma carga de reação simétrica. B) para lajes com armadura de punção, compararam-se as relações entre tensões resistentes e solicitantes e o consumo de armadura de punção necessária segundo as recomendações de cada norma. / The structural systems in reinforced concrete, where the slab is directly supported by the columns, without the use of beams, has, among its aspects, the existence of great tensions distributed in small areas, which can lead the structure to collapse. This effect is called punching shear. As the punching shear collapse occurs without warning, it is of extreme importance that the slab-column resistance verification is made. The increasing technical innovations and analysis of normative criteria proposed by ACI 318/08, BS 8110/97, NBR 6118/03 and EUROCODE 2 / 04 for punching analysis in flat slabs of reinforced concrete are the guidelines of this study. In this scenario, the main objective of this work is to evaluate these punching shear design procedures in terms of accessibility, applicability, limitations and economy, comparing the results obtained on analysis of a internal column in three different slabs configurations, varying their thicknesses. The following parameters had been analyzed and compared, as the recommendations of each code: a) for slabs without links, the relation between the resisted and applied tension, the maximum actions that can be applied, the representativeness of the unbalanced moment to the load reaction, and a increase coefficient to consider the effects of unbalanced moments; b) for slabs with links, the relation between resisted and applied tension and the armor consumption necessary to resist the loads for each case had been compared, according the recommendations of each code.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241185.pdf: 4224377 bytes, checksum: f95ef2b567185949c9da730304170c1e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:14:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:14:34Z : No. of bitstreams: 1 259874.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A definição da classe de agressividade ambiental em que as estruturas estão inseridas é um dos primeiros parâmetros analisados na concepção dos projetos estruturais. A NBR 6118/2003 define quatro classes de agressividade ambiental sendo o ambiente marinho classificado como de agressividade forte e grande risco de deterioração da estrutura. A dificuldade atual é justamente a definição da extensão desse ambiente, motivo pelo qual alguns estudos já foram realizados no Brasil Como a agressividade ambiental varia de região para região, desenvolveu-se nessa pesquisa o estudo da agressividade marinha medida pela taxa de deposição de cloretos na Região de Florianópolis # SC, Brasil, através do método proposto pela ASTM G 140 (aparato de vela úmida). O objetivo foi definir a que distância em relação ao mar é necessário considerar a agressividade dos cloretos provenientes da névoa salina no local estudado. Além da análise ambiental, prismas de concreto foram expostos juntamente com os aparatos de vela úmida, com o intuito de se verificar os perfis de ingresso de cloretos no concreto, a diferentes distâncias do mar. Uma proposta de segmentação da zona de atmosfera marinha foi possível tomando-se os limites da taxa de deposição de cloretos propostos por Meira (2004), aplicados aos resultados dessa pesquisa, que obteve a distância de 1400 metros do mar como sendo o limite entre as classes de agressividade II e III definidas na NBR 6118/2003. The definition of the environmental aggressiveness is one of the prime parameters to be analysed on structures projects concept. The Brazilian standard NBR 6118/2003 defines four environmental levels of aggressiveness and the marine environment is classified as a strong aggressiveness environment with high risk of structure deterioration. The actual problem consists exactly on the extension of the marine environment and some researches have been made in Brazil with the purpose of defining it (MEIRA, 2004; ALBUQUERQUE e OTOCH, 2005; PONTES et al. 2007; GARCIA et al. 2007). As environmental aggressiveness changes due to location of the structures, this research presents the evaluation of the marine aggressiveness, measured by the chloride deposition rate by ASTM G 140 method (wet candle apparatus), in Florianópolis, Santa Catarina, Brazil. The main aim of this evaluation was to define the critical distance to the sea that chlorides deriving from the sea shall be considered in the environmental aggressiveness. Besides this analysis, concrete prisms were exposed next to the wet candle apparatus to verify chlorides ingress profile into concrete, at different distances from the sea. A segmentation proposal of the marine atmosphere zone was possible assuming the limits of chloride deposition rate defined by Meira (2004), applied to the results of this research. The limit between the aggressiveness levels II and III, defined in Brazilian standard 6118/2003, was found at 1,400 meters from the sea.