Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

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

La armadura prefabricada nace como una alternativa a la armadura convencional o in situ. Este nuevo tipo de armadura se produce en una fábrica por métodos de producción industrial, lista para ser transportada a la obra y ser colocada en los moldajes para su hormigonado. Sin embargo, su utilización en Chile aún es incipiente debido a la escasa información acerca de los beneficios, ventajas y mejoras en la productividad que se logran con este nuevo sistema. El presente trabajo de título tiene como objetivo principal realizar una evaluación general de la armadura prefabricada en el ámbito de la construcción, analizando sus aspectos técnicos y económicos, estableciendo las condiciones de diseño, fabricación, transporte, definición de detallamientos constructivos, viabilidad económica, modificación en la secuencia constructiva, entre otras. Para llevar a cabo este estudio, se efectuó una revisión bibliográfica relacionada con el uso de la armadura prefabricada; además se realizaron visitas a oficinas de cálculos, donde se revisaron planos de proyectos que utilizaron este tipo de armadura y se hicieron entrevistas a ingenieros estructurales y constructores para tener una visión completa y real sobre el uso de la armadura prefabricada en Chile. En el trabajo se incluye una descripción de la armadura, estableciendo sus diferencias con la armadura in situ, sus ventajas y desventajas, casos viables y consideraciones técnicas y constructivas para su utilización. También se dan recomendaciones prácticas para la disposición de la armadura prefabricada en vigas, muros y columnas. Este estudio permite concluir que el uso de la armadura prefabricada resulta ser una alternativa viable para proyectos de hormigón armado, presentando mejoras en la planificación, reducción de la mano de obra, disminución en los tiempos de grúa, entre otros. El costo directo asociado en la utilización de la armadura es mayor entre un 8% y 15%, pero puede llegar a ser una opción viable económicamente si se considera los otros beneficios asociados a su uso, siendo el principal, la reducción de tiempos en su instalación en un 50% en comparación con la convencional, lo que trae una disminución del plazo total de la construcción.

As vigas mistas de aço-concreto vêm ganhando espaço no mundo e no Brasil. Sua grande vantagem é o aproveitamento das melhores propriedades que cada material apresenta. O aço possui excelente resposta para esforços tanto de tração como os de compressão e o concreto para esforços de compressão. As vigas mistas envolvem basicamente o perfil de aço, a laje de concreto, os conectores e as armaduras. Na interface destes materiais ocorrem fenômenos que merecem destaque, como grau de interação, cisalhamento na superfície de contato e separação vertical. Os procedimentos normalmente empregados em projetos de estruturas convencionais de concreto armado e de aço fornecem muitas respostas para questões semelhantes nas estruturas mistas, porém, no geral, não abordam a questão mais relevante que é a ligação entre o aço e o concreto. Na vizinhança dos conectores de cisalhamento, a laje da viga mista de aço e concreto está sujeita a uma combinação de cisalhamento longitudinal e momento fletor transversal, por isso a interface é a região que necessita de uma análise cuidadosa. Esses aspectos são os objetos principais da pesquisa. Adicionalmente são discutidos os procedimentos de projetos adotados pelas normas brasileira (NBR 8800-86), americana (AISC) e européia (EUROCODE 4): nas regiões de ligações entre os materiais por meio de conectores em perfis de aço sob lajes de concreto, no controle da fissuração em seções solicitadas por momentos negativos e nas armaduras transversais de costura. / The use of composite steel-concrete beams is increasing in Brazil and in the world, because this is to take advantage of the best properties of each material. Steel has an excellent response to compression and tension and concrete has to compression. Composite beams include basically the steel beam, concrete slab, connectors and reinforcement. Some phenomena in the interface of these materials must be considered, like the degree of interaction, shear in contact surface and uplift. The procedures normally taken in design of conventional structures of reinforced concrete and steel structures supply many answers to similar questions in composite structures, but, in general, they do not approach the most relevant question which is the bond between steel and concrete. The slab of composite steel-concrete beam is affected by a combination of longitudinal shear and transverse flexure, in the neighborhood of the shear connector. The analysis of the behavior of the slab and the reinforcement are main aspect of the work. In addition, some design procedures adopted by Brazilian Standard (NBR 8800-86), American Standard (AISC-2005) and European standard (EUROCODE 4) are discussed, in especial the related to connects, the crack control in sections with hogging moment and in transverse reinforcement.

As vigas mistas de aço-concreto vêm ganhando espaço no mundo e no Brasil. Sua grande vantagem é o aproveitamento das melhores propriedades que cada material apresenta. O aço possui excelente resposta para esforços tanto de tração como os de compressão e o concreto para esforços de compressão. As vigas mistas envolvem basicamente o perfil de aço, a laje de concreto, os conectores e as armaduras. Na interface destes materiais ocorrem fenômenos que merecem destaque, como grau de interação, cisalhamento na superfície de contato e separação vertical. Os procedimentos normalmente empregados em projetos de estruturas convencionais de concreto armado e de aço fornecem muitas respostas para questões semelhantes nas estruturas mistas, porém, no geral, não abordam a questão mais relevante que é a ligação entre o aço e o concreto. Na vizinhança dos conectores de cisalhamento, a laje da viga mista de aço e concreto está sujeita a uma combinação de cisalhamento longitudinal e momento fletor transversal, por isso a interface é a região que necessita de uma análise cuidadosa. Esses aspectos são os objetos principais da pesquisa. Adicionalmente são discutidos os procedimentos de projetos adotados pelas normas brasileira (NBR 8800-86), americana (AISC) e européia (EUROCODE 4): nas regiões de ligações entre os materiais por meio de conectores em perfis de aço sob lajes de concreto, no controle da fissuração em seções solicitadas por momentos negativos e nas armaduras transversais de costura. / The use of composite steel-concrete beams is increasing in Brazil and in the world, because this is to take advantage of the best properties of each material. Steel has an excellent response to compression and tension and concrete has to compression. Composite beams include basically the steel beam, concrete slab, connectors and reinforcement. Some phenomena in the interface of these materials must be considered, like the degree of interaction, shear in contact surface and uplift. The procedures normally taken in design of conventional structures of reinforced concrete and steel structures supply many answers to similar questions in composite structures, but, in general, they do not approach the most relevant question which is the bond between steel and concrete. The slab of composite steel-concrete beam is affected by a combination of longitudinal shear and transverse flexure, in the neighborhood of the shear connector. The analysis of the behavior of the slab and the reinforcement are main aspect of the work. In addition, some design procedures adopted by Brazilian Standard (NBR 8800-86), American Standard (AISC-2005) and European standard (EUROCODE 4) are discussed, in especial the related to connects, the crack control in sections with hogging moment and in transverse reinforcement.

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

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / As maiores densidades demográficas no Brasil estão situadas no litoral onde, consequentemente, tem-se o maior número de edificações. Estas edificações estão sujeitas à corrosão pela migração de íons cloreto, que levam à deterioração das estruturas de concreto armado. Para oferecer maior segurança e durabilidade às estruturas estão disponíveis no mercado algumas formas de proteção, para os mais diversos tipos de ataques corrosivos. O estudo do desempenho de aditivos inibidores de corrosão para proteção de estruturas de concreto armado é de fundamental importância para garantir a durabilidade e a redução de gastos com manutenções e recuperações. Desta forma, este trabalho apresenta resultados de um estudo microestrutural (por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica (MO)) e eletroquímico (por medidas de potencial e de resistência à polarização linear (LPR)) em amostras de argamassa armada. Foram avaliados três tipos de aditivos – um comercial à base de sais de nitrito (DCI), tungstato de sódio (T) e molibdato de sódio (M) – nas idades de 60 (DCI), 75 e 90 dias (DCI, T, M) em duas concentrações de aditivos mais a composição de referência. As amostras foram moldadas no formato cilíndrico (50 x 100 mm²) e reforçadas com aço CA 50 (8 mm) no centro, sendo expostas a duas formas distintas de indução e aceleração da corrosão: com o uso do potenciostato e por meio de ciclos de imersão parcial em solução de 3,5% NaCl, com posterior secagem em estufa. Pela técnica de resistência à polarização linear foi possível avaliar a taxa de corrosão estimada para as amostras. A análise dos resultados mostrou que o molibdato de sódio apresentou um desempenho melhor que os demais. Pode-se constatar que a indução da corrosão ocorreu com sucesso. Desta forma, conclui-se que os aditivos contribuíram para a redução das taxas de corrosão, porém a idade e a cura tiveram uma influência significativa nas taxas de corrosão obtidas.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / The higher population densities in Brazil are situated on the coast, where, therefore, are placed most of the buildings. These buildings are subject to corrosion by the migration of chloride ions, leading to deterioration of reinforced concrete structures. In order to provide greater safety and durability for building structures, protection for different kinds of corrosive attacks is available in the market. The study of the performance of corrosion inhibitor additives for protection of reinforced concrete structures is of fundamental importance to ensure durability and to reduce spending on maintenance and recovery. Therefore, this paper presents a microstructural (by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM)) and electrochemical (by potential and linear polarization resistance (LPR) measurements) study in mortar samples. Three types of additives – a commercial, based on nitrite salts (DCI), sodium tungstate (T) and sodium molybdate (M) – were evaluated between the ages of 60 (DCI), 75 and 90 (DCI, T, M) days on two additive concentrations plus the reference composition. Samples were molded in cylindrical form (50 x 100 mm²) and reinforced with CA 50 (8 mm) steel in the center, being exposed to two distinct forms of induction and acceleration of corrosion: using a potentiostat device and by partial dipping cycles in 3.5% NaCl solution, followed by drying in an oven. By the linear polarization resistance technique it was possible to evaluate the corrosion rate measured for the samples. The results showed that sodium molybdate showed better performance than the others. It can be seen that the induction of corrosion was successful. Thus, it is concluded that the additives contribute to the reduction of the corrosion rates, but the cure and age had a significant influence on the corrosion rates obtained. / As maiores densidades demográficas no Brasil estão situadas no litoral onde, consequentemente, tem-se o maior número de edificações. Estas edificações estão sujeitas à corrosão pela migração de íons cloreto, que levam à deterioração das estruturas de concreto armado. Para oferecer maior segurança e durabilidade às estruturas estão disponíveis no mercado algumas formas de proteção, para os mais diversos tipos de ataques corrosivos. O estudo do desempenho de aditivos inibidores de corrosão para proteção de estruturas de concreto armado é de fundamental importância para garantir a durabilidade e a redução de gastos com manutenções e recuperações. Desta forma, este trabalho apresenta resultados de um estudo microestrutural (por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica (MO)) e eletroquímico (por medidas de potencial e de resistência à polarização linear (LPR)) em amostras de argamassa armada. Foram avaliados três tipos de aditivos – um comercial à base de sais de nitrito (DCI), tungstato de sódio (T) e molibdato de sódio (M) – nas idades de 60 (DCI), 75 e 90 dias (DCI, T, M) em duas concentrações de aditivos mais a composição de referência. As amostras foram moldadas no formato cilíndrico (50 x 100 mm²) e reforçadas com aço CA 50 (8 mm) no centro, sendo expostas a duas formas distintas de indução e aceleração da corrosão: com o uso do potenciostato e por meio de ciclos de imersão parcial em solução de 3,5% NaCl, com posterior secagem em estufa. Pela técnica de resistência à polarização linear foi possível avaliar a taxa de corrosão estimada para as amostras. A análise dos resultados mostrou que o molibdato de sódio apresentou um desempenho melhor que os demais. Pode-se constatar que a indução da corrosão ocorreu com sucesso. Desta forma, conclui-se que os aditivos contribuíram para a redução das taxas de corrosão, porém a idade e a cura tiveram uma influência significativa nas taxas de corrosão obtidas.

[pt] A flambagem das armaduras longitudinais em pilares de concreto armado pode ocorrer na região entre dois estribos consecutivos, ou pode envolver um certo número de estribos. As normas de projeto existentes não fornecem uma metodologia apropriada para o dimensionamento dos estribos em diferentes situações. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma formulação que permita analisar a flambagem das armaduras longitudinais em pilares de concreto armado submetidos a carregamento axial levando em conta o espaçamento entre os estribos, o diâmetro e arranjo dos estribos na seção transversal e o diâmetro das armaduras longitudinais. Para este propósito um método analítico para a avaliação da flambagem da armadura longitudinal é proposto, considerando-se as barras longitudinais restringidas pela rigidez axial ou à flexão dos estribos. Admite-se que a armadura longitudinal funciona como uma coluna esbelta. Consideram-se duas formas de modelagem da atuação dos estribos: como apoios elásticos discretos e como base elástica contínua. O presente trabalho trata a coluna com um ou mais modos de deformação, incluindo certas não- linearidades. São fornecidos cargas críticas e caminhos pós-críticos para tais casos. Como resultado deste estudo, apresenta-se uma proposta para dimensionamento racional dos estribos que permite estudar diferentes alternativas em um ábaco de utilização simples para projeto. Apresentam-se comparações com resultados experimentais da literatura em pilares de concreto armado. Isto permite uma avaliação crítica dos desenvolvimentos teóricos realizados e da forma proposta de dimensionamento racional dos estribos. / [en] Buckling of longitudinal reinforcement in reinforced concrete columns may occur in the region between two consecutive ties, or may involve a number of ties. The existing design code specifications do not provide an appropriate methodology for the design of the transversal reinforcement in different situations. The main objective of the present work is to develop a formulation to allow to analyze the buckling of longitudinal bars in reinforced concrete columns taking into account the tie spacing, the diameter and arrangement of the ties in the cross section and the longitudinal bar diameter. For this purpose an analytical method for the evaluation of the buckling load of longitudinal bars is described, as a function of the constraint imposed by the axial or flexural stiffness of the stirrups. The longitudinal bar is considered as a column deforming according to thin beam theory. The tie action is described either by a set discrete elastic supports or by a continuous elastic foundation. The theoretical analysis considers the column with one or more deformation modes, with some degree of nonlinearity, including the analysis of post-critical equilibrium paths. As a result of this study, rational criteria for spacing and sizing of transversal reinforcement are derived, allowing to study different alternatives in an abacus of simple use for design. Several comparisons with the results obtained experimentally by other authors in reinforced concrete columns are presented, allowing for an evaluation of the validity of the theoretical developments and the rational design methodology proposed herein.