Orientador: Jorge Luís Akasaki / Banca: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Antonio Domingues Figueiredo / Resumo: Os tubos de concreto são utilizados em larga escala nas canalizações dos sistemas de abastecimento de água em diâmetros superiores a 400 mm, esgoto sanitário, drenagem pluvial, bueiro e travessia. Suas vantagens e aplicabilidade têm motivado diversas pesquisas sobre esse produto, dentre as quais podemos destacar a utilização de tubos de concreto reforçados com fibras de aço em substituição total da armadura. As fibras de aço quando adicionadas ao concreto melhoram algumas propriedades, tais como: tenacidade, limitação de abertura de fissuras e resistência ao impacto. A pesquisa objetiva analisar o comportamento mecânico de protótipos de tubos de concreto confeccionados com diferentes teores de adições de fibras de aço, tais como: 10 kg/m3, 15 kg/m3, 20 kg/m3, 25 kg/m3 e 30 kg/m3, em substituição total da armadura. Também foram fabricados tubos de concreto simples e armados para uma análise comparativa do comportamento mecânico entre aqueles e os tubos com fibras. Os tubos de concreto possuem 600 mm de diâmetro nominal e 1,5 m de comprimento, destinados aos sistemas de drenagem de águas pluviais. As fibras de aço utilizadas possuem fator de forma igual a 75 e apresentam as seguintes características: 60 mm de comprimento médio e 0,80 mm de diâmetro médio. Os corpos-de-prova cilíndricos foram submetidos aos ensaios: resistência à compressão axial, resistência à tração na compressão diametral, e os corpos-de- prova prismáticos foram submetidos aos ensaios de tenacidade enquanto os tubos de concreto foram submetidos aos ensaios: resistência à compressão diametral e absorção de água (amostras retiradas dos tubos após ensaio de compressão diametral). Dos ensaios realizados se destaca o ensaio de compressão diametral pelo fato... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The concrete pipe is widely used in plumbing systems in water supplying in higher diameters 400 mm, sewage, water rain drainage, storm drain and crossing. Its advantages and functions have motivated a lot of researches about this product, among them can point out used concrete pipes reinforced with steel fibers replacing the conventional framework. The steel fibers when added concrete improvement some properties, such as: flexural toughness, limitation crack width and high strain rates strength. The current text refers to a study developed to evaluate the mechanical behavior of manufactured prototypes with steel fibers added in different contents, such as: 10 kg/m3, 15 kg/m3, 20 kg/m3, 25 kg/m3 e 30 kg/m3, replacing the conventional framework. Also were manufactured simple concrete pipes and concrete pipes with framework for analysis to compare the mechanical behavior between that one and steel fibers. The pipes used have 600 mm nominal diameter and 1,5 m length, used in systems in water rain drainage. The steel fibers used have aspect ratio 75 and present characteristics: 60 mm medium length and 0,80 mm medium diameter. The circular specimens were submitted the testing for: compressive strength, tensile strength by diametrical compressive, and the rectangular specimens were submittes the testing for flexural toughness while the concrete pipes were submitted the testing for: diametrical compressive strength and absorption of water (sample retreat of pipes after the testing for diametrical compressive strength). The testing for realized to point for diametrical compressive strength because the testing for the same concrete pipe and all particular characteristics for observed. The Brazilian specification NBR 8890 (ABNT, 2007) specify the testing for diametrical compressive... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-12Bitstream added on 2014-06-13T18:21:13Z : No. of bitstreams: 1 fugii_ap_me_ilha_prot.pdf: 6559082 bytes, checksum: e1ddcb7044b10a47da7e5f917d6bce83 (MD5) / Os tubos de concreto são utilizados em larga escala nas canalizações dos sistemas de abastecimento de água em diâmetros superiores a 400 mm, esgoto sanitário, drenagem pluvial, bueiro e travessia. Suas vantagens e aplicabilidade têm motivado diversas pesquisas sobre esse produto, dentre as quais podemos destacar a utilização de tubos de concreto reforçados com fibras de aço em substituição total da armadura. As fibras de aço quando adicionadas ao concreto melhoram algumas propriedades, tais como: tenacidade, limitação de abertura de fissuras e resistência ao impacto. A pesquisa objetiva analisar o comportamento mecânico de protótipos de tubos de concreto confeccionados com diferentes teores de adições de fibras de aço, tais como: 10 kg/m3, 15 kg/m3, 20 kg/m3, 25 kg/m3 e 30 kg/m3, em substituição total da armadura. Também foram fabricados tubos de concreto simples e armados para uma análise comparativa do comportamento mecânico entre aqueles e os tubos com fibras. Os tubos de concreto possuem 600 mm de diâmetro nominal e 1,5 m de comprimento, destinados aos sistemas de drenagem de águas pluviais. As fibras de aço utilizadas possuem fator de forma igual a 75 e apresentam as seguintes características: 60 mm de comprimento médio e 0,80 mm de diâmetro médio. Os corpos-de-prova cilíndricos foram submetidos aos ensaios: resistência à compressão axial, resistência à tração na compressão diametral, e os corpos-de- prova prismáticos foram submetidos aos ensaios de tenacidade enquanto os tubos de concreto foram submetidos aos ensaios: resistência à compressão diametral e absorção de água (amostras retiradas dos tubos após ensaio de compressão diametral). Dos ensaios realizados se destaca o ensaio de compressão diametral pelo fato... / The concrete pipe is widely used in plumbing systems in water supplying in higher diameters 400 mm, sewage, water rain drainage, storm drain and crossing. Its advantages and functions have motivated a lot of researches about this product, among them can point out used concrete pipes reinforced with steel fibers replacing the conventional framework. The steel fibers when added concrete improvement some properties, such as: flexural toughness, limitation crack width and high strain rates strength. The current text refers to a study developed to evaluate the mechanical behavior of manufactured prototypes with steel fibers added in different contents, such as: 10 kg/m3, 15 kg/m3, 20 kg/m3, 25 kg/m3 e 30 kg/m3, replacing the conventional framework. Also were manufactured simple concrete pipes and concrete pipes with framework for analysis to compare the mechanical behavior between that one and steel fibers. The pipes used have 600 mm nominal diameter and 1,5 m length, used in systems in water rain drainage. The steel fibers used have aspect ratio 75 and present characteristics: 60 mm medium length and 0,80 mm medium diameter. The circular specimens were submitted the testing for: compressive strength, tensile strength by diametrical compressive, and the rectangular specimens were submittes the testing for flexural toughness while the concrete pipes were submitted the testing for: diametrical compressive strength and absorption of water (sample retreat of pipes after the testing for diametrical compressive strength). The testing for realized to point for diametrical compressive strength because the testing for the same concrete pipe and all particular characteristics for observed. The Brazilian specification NBR 8890 (ABNT, 2007) specify the testing for diametrical compressive... (Complete abstract click electronic access below)

O Brasil necessita de uma ampla implantação de sistemas de saneamento básico, como os de águas pluviais e, principalmente, coleta e tratamento de esgoto. Para resolver este problema pode ser interessante o emprego de tubos de concreto. Apesar de recente, o estudo de tubos de concreto reforçados com fibras já possibilitou a revisão da norma brasileira NBR 8890:2007 que prevê a utilização das fibras como único reforço do componente. No entanto, apenas fibras de aço são permitidas. Apesar de terem um potencial de durabilidade maior do que os tubos convencionalmente armados, ainda há a possibilidade de ampliar sua vida útil se forem utilizadas macrofibras poliméricas, que são resistentes à corrosão eletrolítica e hoje se encontram disponibilizadas no mercado Nacional. A dúvida que permanece é se essas fibras conseguem apresentar o mesmo desempenho mecânico das fibras de aço. Assim, esta dissertação de mestrado tem por objetivo principal realizar uma avaliação comparativa de desempenho mecânico das macrofibras poliméricas e das fibras de aço destinadas ao reforço de tubos de concreto para obras de saneamento básico. De forma a possibilitar estas avaliações foi feita uma verificação de desempenho por meio do ensaio de compressão diametral, com controle de deslocamentos, em tubos de concreto reforçados com fibras. Complementarmente, foram feitos o ensaio de absorção de água, a determinação do teor de fibra incorporado ao concreto por meio de testemunhos extraídos dos tubos e o ensaio de compressão axial em corpos-de-prova moldados. Os resultados demonstraram que as macrofibras poliméricas não obtiveram desempenho mecânico satisfatório, principalmente no que se refere à resistência residual pós-fissuração do tubo. Tal desempenho só foi obtido com a utilização de fibras de aço, o qual apresentou o dobro da capacidade resistente residual das macrofibras poliméricas para o mesmo teor em volume. Dessa forma, os tubos de concreto de 1 m de diâmetro reforçado com fibras, analisados neste estudo, apresentaram dificuldade de obtenção do desempenho pós-fissuração, o que dificultou a aprovação nos critérios da NBR 8890:2007. Assim, para que estes tubos pudessem atingir as cargas especificadas nesta norma seria preciso aumentar o teor ou o comprimento das fibras, o que iria dificultar a moldagem dos tubos. / Brazil requires a wide deployment of systems for drainage and, especially, sewage collection and treatment. To resolve this issue may be interesting the use of concrete pipes. Although recent, the study of fiber reinforced concrete pipes has already enabled the revision of the Brazilian standard NBR 8890:2007. This standard allows the use of fibers as the sole reinforcement for the components. However, only steel fibers are allowed. Despite the possibility that fibers can provide a potential higher durability compared to the conventionally reinforced concrete pipes, there is also the possibility of extension of the pipe lifetime by the use of polymeric fibers. This kind of fiber is resistant to electrolytic corrosion and, nowadays, is available in the Brazilian market. The remaining doubt is if these fibers can provide the same mechanical performance of steel fibers. Thus, this work has the main objective of carried out a comparative evaluation of the mechanical performance of polymeric fibers and steel fibers reinforcement for drainage concrete pipes. In order to enable these assessments, a verification of mechanical performance was made through the crushing test, where the diametric displacement of the pipes was also measured. In addition, tests were made in order to measure the concrete water absorption, the fiber actual consumption determination in cores extracted from the pipes, and compressive strength determination. The results showed that the polymeric macrofibers did not reach satisfactory performance, especially regarding to the residual post-crack strength. Only the steel fiber reinforced concrete pipes were able to fit the requirements, which had twice the post-crack residual strength presented by the polymeric fibers with the same content by volume. Thus, the fibers reinforced concrete pipes with diameter of one meter, used in this experimental program, showed difficult to obtaining the post-cracking behavior, which turns difficult the approval in the Brazilian standard criteria. So, the pipes reinforced with polymeric fibers could only possibly reach the load levels specified for post-crack strength by the use of a higher content or an increased length of fibers, which would turns much more difficult the concrete pipes production.

O Brasil necessita de uma ampla implantação de sistemas de saneamento básico, como os de águas pluviais e, principalmente, coleta e tratamento de esgoto. Para resolver este problema pode ser interessante o emprego de tubos de concreto. Apesar de recente, o estudo de tubos de concreto reforçados com fibras já possibilitou a revisão da norma brasileira NBR 8890:2007 que prevê a utilização das fibras como único reforço do componente. No entanto, apenas fibras de aço são permitidas. Apesar de terem um potencial de durabilidade maior do que os tubos convencionalmente armados, ainda há a possibilidade de ampliar sua vida útil se forem utilizadas macrofibras poliméricas, que são resistentes à corrosão eletrolítica e hoje se encontram disponibilizadas no mercado Nacional. A dúvida que permanece é se essas fibras conseguem apresentar o mesmo desempenho mecânico das fibras de aço. Assim, esta dissertação de mestrado tem por objetivo principal realizar uma avaliação comparativa de desempenho mecânico das macrofibras poliméricas e das fibras de aço destinadas ao reforço de tubos de concreto para obras de saneamento básico. De forma a possibilitar estas avaliações foi feita uma verificação de desempenho por meio do ensaio de compressão diametral, com controle de deslocamentos, em tubos de concreto reforçados com fibras. Complementarmente, foram feitos o ensaio de absorção de água, a determinação do teor de fibra incorporado ao concreto por meio de testemunhos extraídos dos tubos e o ensaio de compressão axial em corpos-de-prova moldados. Os resultados demonstraram que as macrofibras poliméricas não obtiveram desempenho mecânico satisfatório, principalmente no que se refere à resistência residual pós-fissuração do tubo. Tal desempenho só foi obtido com a utilização de fibras de aço, o qual apresentou o dobro da capacidade resistente residual das macrofibras poliméricas para o mesmo teor em volume. Dessa forma, os tubos de concreto de 1 m de diâmetro reforçado com fibras, analisados neste estudo, apresentaram dificuldade de obtenção do desempenho pós-fissuração, o que dificultou a aprovação nos critérios da NBR 8890:2007. Assim, para que estes tubos pudessem atingir as cargas especificadas nesta norma seria preciso aumentar o teor ou o comprimento das fibras, o que iria dificultar a moldagem dos tubos. / Brazil requires a wide deployment of systems for drainage and, especially, sewage collection and treatment. To resolve this issue may be interesting the use of concrete pipes. Although recent, the study of fiber reinforced concrete pipes has already enabled the revision of the Brazilian standard NBR 8890:2007. This standard allows the use of fibers as the sole reinforcement for the components. However, only steel fibers are allowed. Despite the possibility that fibers can provide a potential higher durability compared to the conventionally reinforced concrete pipes, there is also the possibility of extension of the pipe lifetime by the use of polymeric fibers. This kind of fiber is resistant to electrolytic corrosion and, nowadays, is available in the Brazilian market. The remaining doubt is if these fibers can provide the same mechanical performance of steel fibers. Thus, this work has the main objective of carried out a comparative evaluation of the mechanical performance of polymeric fibers and steel fibers reinforcement for drainage concrete pipes. In order to enable these assessments, a verification of mechanical performance was made through the crushing test, where the diametric displacement of the pipes was also measured. In addition, tests were made in order to measure the concrete water absorption, the fiber actual consumption determination in cores extracted from the pipes, and compressive strength determination. The results showed that the polymeric macrofibers did not reach satisfactory performance, especially regarding to the residual post-crack strength. Only the steel fiber reinforced concrete pipes were able to fit the requirements, which had twice the post-crack residual strength presented by the polymeric fibers with the same content by volume. Thus, the fibers reinforced concrete pipes with diameter of one meter, used in this experimental program, showed difficult to obtaining the post-cracking behavior, which turns difficult the approval in the Brazilian standard criteria. So, the pipes reinforced with polymeric fibers could only possibly reach the load levels specified for post-crack strength by the use of a higher content or an increased length of fibers, which would turns much more difficult the concrete pipes production.

No description available.

No description available.

Neste trabalho avalia-se a confiabilidade de tubos circulares de concreto armado submetidos à compressão diametral utilizada no controle de qualidade da produção. O estudo envolve uma parte experimental e uma teórica. Na parte experimental foram ensaiados 32 tubos divididos em duas séries de 16 tubos de diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Cada série era formada por 12 tubos tipo ponta e bolsa (PB) e 4 tubos tipo ponta sem bolsa (PSB). Na parte teórica, os tubos foram analisados por um programa computacional baseado no método dos elementos finitos desenvolvido para pórticos planos considerando as não-linearidades física e geométrica. Na análise de confiabilidade, as funções de estado limite foram determinadas segundo o Método da Superfície de Resposta. Os resultados numéricos e experimentais da curva força versus deslocamento apresentaram boa concordância e indicaram que o tubo se comportou como um anel circular, uma vez que os tubos tipo PSB apresentaram forças últimas da ordem de 4% e 12% maiores que as obtidos para os tubos PB, respectivamente para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Entretanto, a presença da bolsa influenciou no valor da força de fissuração, sendo 6,4% e 33% maior para os tubos PB em relação aos tubos PSB para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm, respectivamente. A teoria de confiabilidade mostrou que a probabilidade de falha dos tubos de concreto para atender ao ensaio de compressão diametral foi fortemente influenciada pelo controle de qualidade dos materiais utilizados na fabricação dos tubos. Ainda, foi observado que os tubos analisados apresentaram índice de confiabilidade superior a 3,8, para atender ao ensaio de compressão diametral. Dentre as variabilidades mais influentes no cálculo do índice de confiabilidade, destacam-se a resistência à compressão do concreto, a espessura do tubo e a posição da armadura. / This work evaluates the reliability of circular reinforced concrete pipes subjected to diametrical compression considering the quality control of the production. The study includes experimental and theoretical parts. In the experimental part, 32 pipes divided in two series of 16 pipes according to the nominal diameter of 800 mm and 1200 mm were tested. Each series was composed by 12 spigot and pocket pipes (PB) and 4 ogee joint pipes (PSB). In the theoretical part, the pipes were analyzed using a computational program based on finite element method developed for frame structures considering physical and geometrical nonlinearities. In reliability analysis, the limit state functions were determined according to the Method of Response Surface. Numerical and experimental results of the loading versus displacement curves were well agreed and they indicated that the pipe behaves as a circular ring, once the PSB pipes presented maximum loads 4% and 12% higher than those obtained for PB pipes, respectively for nominal diameters of 800 mm and 1200 mm. However, the presence of pocket influenced the cracking loading, with 6.4% and 33% higher for PB pipes in relation to PSB pipes for the nominal diameters of 800 mm and 1200 mm, respectively. The reliability theory showed that the probability of failure of concrete pipes to meet the diametrical compression test was strongly influenced by the quality control of materials used in manufacturing the pipes. Also, it was observed that analyzed pipes presented reliability index greater than 3.8, to meet the diametrical compression test. Among the most influential variabi1ities in evaluating of reliability index, the concrete compressive strength, the pipe thickness and the position of the reinforcement in the pipe can be highlighted.

Neste trabalho avalia-se a confiabilidade de tubos circulares de concreto armado submetidos à compressão diametral utilizada no controle de qualidade da produção. O estudo envolve uma parte experimental e uma teórica. Na parte experimental foram ensaiados 32 tubos divididos em duas séries de 16 tubos de diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Cada série era formada por 12 tubos tipo ponta e bolsa (PB) e 4 tubos tipo ponta sem bolsa (PSB). Na parte teórica, os tubos foram analisados por um programa computacional baseado no método dos elementos finitos desenvolvido para pórticos planos considerando as não-linearidades física e geométrica. Na análise de confiabilidade, as funções de estado limite foram determinadas segundo o Método da Superfície de Resposta. Os resultados numéricos e experimentais da curva força versus deslocamento apresentaram boa concordância e indicaram que o tubo se comportou como um anel circular, uma vez que os tubos tipo PSB apresentaram forças últimas da ordem de 4% e 12% maiores que as obtidos para os tubos PB, respectivamente para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Entretanto, a presença da bolsa influenciou no valor da força de fissuração, sendo 6,4% e 33% maior para os tubos PB em relação aos tubos PSB para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm, respectivamente. A teoria de confiabilidade mostrou que a probabilidade de falha dos tubos de concreto para atender ao ensaio de compressão diametral foi fortemente influenciada pelo controle de qualidade dos materiais utilizados na fabricação dos tubos. Ainda, foi observado que os tubos analisados apresentaram índice de confiabilidade superior a 3,8, para atender ao ensaio de compressão diametral. Dentre as variabilidades mais influentes no cálculo do índice de confiabilidade, destacam-se a resistência à compressão do concreto, a espessura do tubo e a posição da armadura. / This work evaluates the reliability of circular reinforced concrete pipes subjected to diametrical compression considering the quality control of the production. The study includes experimental and theoretical parts. In the experimental part, 32 pipes divided in two series of 16 pipes according to the nominal diameter of 800 mm and 1200 mm were tested. Each series was composed by 12 spigot and pocket pipes (PB) and 4 ogee joint pipes (PSB). In the theoretical part, the pipes were analyzed using a computational program based on finite element method developed for frame structures considering physical and geometrical nonlinearities. In reliability analysis, the limit state functions were determined according to the Method of Response Surface. Numerical and experimental results of the loading versus displacement curves were well agreed and they indicated that the pipe behaves as a circular ring, once the PSB pipes presented maximum loads 4% and 12% higher than those obtained for PB pipes, respectively for nominal diameters of 800 mm and 1200 mm. However, the presence of pocket influenced the cracking loading, with 6.4% and 33% higher for PB pipes in relation to PSB pipes for the nominal diameters of 800 mm and 1200 mm, respectively. The reliability theory showed that the probability of failure of concrete pipes to meet the diametrical compression test was strongly influenced by the quality control of materials used in manufacturing the pipes. Also, it was observed that analyzed pipes presented reliability index greater than 3.8, to meet the diametrical compression test. Among the most influential variabi1ities in evaluating of reliability index, the concrete compressive strength, the pipe thickness and the position of the reinforcement in the pipe can be highlighted.

No description available.

The fundamental purpose of drinking water distribution systems is to provide safe drinking water at sufficient volumes and optimal pressure with the lowest lifecycle costs from the source (treatment plants, raw water source) to the customers (residences, industries). Most of the distribution systems in the US were laid out during the development phase after World War II. As the drinking water infrastructure is aging, water utilities are battling the increasing break rates in their water distribution system and struggling to bear the associated economic costs. However, with the growth in sensory technologies and data science, water utilities are seeing economic value in collecting data and analyzing it to monitor and predict the performance of their distribution systems. Many mathematical models have been developed to guide repair and rehabilitation decisions in the past but remain largely unused because of low reliability. This is because any effort to build a decision support framework based on a model should rest its foundations on a robust knowledge base of the critical factors influencing the system, which varies from utility to utility. Mathematical models built on a strong understanding of the theory, current practices and the trends in data can prove to be more reliable. This study presents a framework to support repair and rehabilitation decisions for water utilities using water pipeline field performance data. / Master of Science / The fundamental purpose of drinking water distribution systems is to provide a safe and sufficient volume of drinking water at optimal pressure with the lowest costs to the water utilities. Most of the distribution systems in the US were established during the development phase after World War II. The problem of aging drinking water infrastructure is an increasing financial burden on water utilities due to increasing water main breaks. The growth in data collection by water utilities has proven to be a useful tool to monitor and predict the performance of the water distribution systems and support asset management decisions. However, the mathematical models developed in the past suffer from low reliability due to limited data used to create models. Also, any effort to build sophisticated mathematical models should be supported with a comprehensive review of the existing recommendations from research and current practices. This study presents a framework to support repair and rehabilitation decisions for water utilities using water pipeline field performance data.