[pt] Nos últimos anos a protensão externa tem sido empregada tanto na recuperação e reforço de estruturas existentes quanto na concepção de novas estruturas. A protensão externa pode ser feita com cabos de aço ou com cabos sintéticos. Dentre esses, podem-se destacar os cabos Parafil, cujo núcleo é constituído de fibras kevlar. Essas fibras têm alta resistência (3700MPa), alto módulo de elasticidade (126000MPa) e excelente resistência à corrosão. Neste trabalho é feito um estudo do comportamento de vigas protendidas com cabos externos tipo Parafil, onde se identificam os principais fatores que influenciam a resistência à flexão através de um estudo paramétrico, utilizando um modelo computacional desenvolvido por Krüger (1989) e Campos (1993). Foram ensaiadas experimentalmente cinco vigas protendidas com dois cabos externos, considerando a taxa de armadura passiva e o tipo de carregamento como principais variáveis. Os resultados mostram que a taxa de armadura passiva, o tipo de carregamento, o módulo de elasticidade do reforço, a resistência do concreto e o nível de protensão inicial (protensão efetiva) têm um efeito significante sobre a resistência à flexão das vigas. Os resultados teóricos obtidos através de equações desenvolvidas para o caso de cabos de aço, mostram, de um modo geral, bons resultados para o caso de cabos Parafil. / [en] External prestressing has been used either in new structures or in the repair and rehabilitation of existing ones. The use of steel tendons has been the most usual solution, but synthetic cables have also been used over the last years. One example of these cables is a parallel-lay rope known as Parafil, which is made from the high strength (3700 MPa), high modulus (126000 MPa) and corrosion resistant fiber commercially known as Kevlar. An investigation on the behavior of beams prestressed with external Parafil tendons is conducted with the purpose of studying the flexural strength of these beams. The main variables which affect the behavior of the beams are firstly identified through a parametric analysis using an existing computational model based on the finite element method. Secondly, an experimental investigation of five simple supported beams, in which the non-prestressed reinforcement and type of loading are the main variables, is presented. The results show that the non-prestressed reinforcement, type of loading, elastic modulus of the tendons, effective prestressing force level and concrete strength have a significant affect on the flexural strength of the beams. The comparison between the experimental results and those obtained from equations developed for steel tendons, shows that these equations could also be used for beams prestressed with synthetic cables. / [es] En los últimos años la protensión externa há sido empleada tanto en la recuperación y refuerzo de extructuras existentes como en la concepción de nuevas extructuras. La protensión externa puede ser realizada con cables de acero o con cables sintéticos. Dentro de estos, se pueden destacar los cables Parafil, cuyo núcleo está constituido de fibras kevlar. Esas fibras tienen alta resistencia (3700MPa), alto módulo de elasticidad (126000MPa) y excelente resistencia a la corrosión. En este trabajo se realiza un estudio del comportamientode vigas protendidas con cables externos tipo Parafil, donde se identifican los principales factores que tienen influencia sobre la resistencia a la flexión, a través de un estudio paramétrico, utilizando un modelo computacional desarrollado por Krüger (1989) y Campos (1993). Fueron ensayadas cinco vigas protendidas con dos cables externos, considerando como principales variables la tasa de armadura pasiva y el tipo de carga. Los resultados muestran que la tasa de armadura pasiva, el tipo de carga, el módulo de elasticidad del refuerzo, la resistencia del concreto y el nível de protensión inicial (protensión efectiva) tienen un efecto significativo sobre la resistencia a la flexión de las vigas. Los resultados teóricos obtenidos a través de las ecuaciones desarrolladas para el caso de cables de acero, muestran, de un modo general, buenos resultados para el caso de cables Parafil.

O presente trabalho faz um estudo da representação da protensão em estruturas de barras através de um Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes para determinação dos esforços solicitantes e dos deslocamentos, gerados pela protensão. O trabalho aborda a conceituação de protensão, forças de desvio e perdas imediatas de protensão. Na sequência discute-se alguns métodos para determinação de esforços de protensão, inclusive para o caso de peças hiperestáticas, como por exemplo o método dos esforços solicitantes iniciais e o da carga distribuída equivalente. A seguir discute-se o algoritmo em estudo - Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes, CCCE (também conhecido como Método da Força Variável), suas vantagens e aplicações. Na parte final compara-se, através de exemplos, a aplicabilidade e precisão do CCCE com alguns dos métodos mais tradicionais citados anteriormente assim como as vantagens e desvantagens de cada um deles. / This work is a study about the representation of the prestressing through a CELG (Concentrated Equivalent Loads Group) in order to determine the internal forces and displacements in prestressed structures, due to prestressing. This study considers the concept of prestressing, deviation forces and immediate loss of prestressing. Furthermore some alternative methods to determine forces of prestressing are discussed including the case of hiperestatic structures e.g. initial forces and equivalent distributed loads. Next, the studied algorithm is discussed - CELG, (also known as Variable Force Method), its advantages and uses. Finally the use and precision of CELG is compared to some of the most traditional methods quoted beforehand and also its advantages and disadvantages.

Este trabalho de doutorado versa sobre a simulação numérica das etapas construtivas de pontes estaiadas através do método dos elementos finitos, utilizando a plataforma ANSYS, versão 14.5. A justificativa da realização deste trabalho vem da crescente utilização deste tipo de estrutura de ponte no Brasil, devido, principalmente, ao seu bom comportamento estrutural e pela possibilidade de uso de uma estrutura mais leve, esbelta e econômica. Inicialmente, foi feita uma pesquisa abrangente sobre os componentes estruturais e concepções de projetos mais utilizados. Em seguida, estudaram-se as relações constitutivas de cada material constituinte, a fim de melhor representá-los na simulação numérica. Para a representação das equações constitutivas do concreto, implementou-se um novo modelo de material visco-elastoplástico com fissuração, com a ajuda da ferramenta de customização UPF (User Programmable Features), onde foram adicionadas novas sub-rotinas ao programa principal em linguagem FORTRAN. Como o objetivo final desta tese era trabalhar com análise estrutural das etapas construtivas de pontes estaiadas, envolvendo um número muito grande de elementos finitos, a implementação deste novo modelo possibilitou a utilização de elementos tridimensionais quadráticos de 20 nós (SOLID186) com armadura incorporada (REINF264), tornando a solução do problema mais rápida e eficaz. A fim de validar as sub-rotinas acrescentadas ao sistema, foram simuladas dezesseis vigas em concreto armado, ensaiadas por Leonhardt e Walther (1962) e por Bresler e Scordelis (1963), e uma viga segmentada com protensão externa, ensaiada por Aparicio et al (2002). A comparação de resultados das análises numéricas e experimentais mostraram boa aproximação. Após a validação das sub-rotinas, foi modelada numericamente a Ponte do Saber, localizada na cidade do Rio de Janeiro, seguindo fielmente as etapas construtivas adotadas na construção da ponte. A partir dos dados de monitoramento desta ponte, durante a fase executiva, foi possível comparar os valores obtidos no modelo numérico com as informações coletadas em campo, obtendo-se bons resultados. / This doctoral thesis presents the numerical simulation of the construction stages of cable-stayed bridges using the finite element method, through the ANSYS software, version 14.5. This work is justified by the increasing use of such structures in Brazil, mainly due to its good structural behavior and the possibility of using a lighter, slender and economic structure. Initially, it presents the results of a research about the structural components and the commonly used design concepts. Then, the constitutive relations of each constituent material were studied, in order to best represent them in the numerical simulation. For the representation of the constitutive equations of concrete, it was implemented a new model of visco-elastoplastic material with cracking. That was made with the help of the customization tool UPF (User Programmable Features), where new subroutines were added to the main program in FORTRAN language. The final goal of this thesis is to work with structural analysis of the construction stages of cable-stayed bridges, involving a very large number of finite elements. Therefore, the implementation of this new model enabled the use of three-dimensional quadratic elements of 20 nodes (SOLID186) with embedded reinforcement (REINF264), making the solution of the problem faster and more effective. In order to validate the subroutines added to the system, sixteen reinforced concrete beams tested by Leonhardt and Walther (1962) and by Bresler and Scordelis (1963), and a segmental beam with external prestressing, tested by Aparicio et al (2002) were simulated. The comparison of results of numerical and experimental analyzes showed good approximation. After validation of the subroutines, it was numerically modeled the Saber Bridge, located in the city of Rio de Janeiro, following exactly the constructive steps taken in the construction of the bridge. Based on the monitoring data of the bridge during the construction phase, it was possible to compare the values obtained from the numerical model with the information collected in the field, obtaining good results.

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário. / This study presents the results of a theoretical and an experimental investigation of the bond of pretensioned strands embedded in plain and steel fiber reinforced high strength concrete. There were used seven wires strands with 12,7 mm diameter and short hooked steel fibers with an aspect ratio of 1/d=45. Two types of tests were carried out to obtain the bond characteristics of the strands: pullout tests and beam under flexure tests. The parameters studied were the volume fraction (0%, 0,51% and 0,76%) of the fibers, and the degree of prestress of the strand (zero and 0,8fptk). The concrete compressive strength was 50 MPa at transfer (3 days of age) and 68 MPa at 28 days of age (test date), approximately. The results were analyzed and compared to the provisions of the following Codes: NBR 6118 (2001) (Brazilian code under public consult), ACI-318 (2002) and FIB-Bulletin 1 (1999). The comparison indicated that the codes give a safe design. The main conclusion of this work was that the use of 0,5% of steel fibers does not influence the bond strength of the strand. The use of 0,76% of steel fibers increases the bond stress in 28% when compared with plain concrete, for the pullout tests. For the beam\'s tests there was no bond improvement due to the steel fibers, in both case (0,5% and (0,76%), neither for the transfer length nor for the development length.

Com o surgimento da tecnologia da pré-fabricação, a construção civil tem adquirido elevada agilidade, reduzindo os prazos de construção e maior qualidade no controle de execução. Dentre as diversas peças pré-fabricadas, a telha em concreto protendido autoportante tem por característica cobrir vãos de até 25 m, sem a existência de estrutura de apoio intermediária. Sendo um produto esbelto, exige um aprimoramento constante para aumentar a durabilidade da estrutura quanto à corrosão da armadura e manter sua adequação ao uso. O objetivo desse trabalho é reduzir a permeabilidade das telhas pré-fabricadas, além de analisar a influência desse parâmetro na durabilidade do concreto frente às classes de agressividade da norma NBR 9062/2006. A norma estabelece um fator a/c máximo de 0,45 e resistência característica à compressão mínima de 40 MPa, enquadrando-se como classe de agressividade ambiental II - Urbana. Para tal, foram escolhidas algumas adições minerais existentes na região da grande Curitiba (metacaulim e filler), além de um aditivo impermeabilizante interno, comparando com o traço de referência preexistente em linha de produção. As dosagens foram definidas com base no empacotamento de partículas e caracterizadas quanto à resistência mecânica à compressão, absorção de água por imersão e por capilaridade e, penetração de água sob pressão, além dos ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM), carbonatação e penetração de íons cloreto. Em termos de resistência mecânica à compressão, a dosagem referência apresentou os melhores resultados (em função da menor relação água/cimento e maior consumo de cimento), seguido pelo concreto com aditivo impermeabilizante e com metacaulim. Para a absorção de água, todas as dosagens apresentaram-se como concretos duráveis, com destaque para o metacaulim e filler+aditivo impermeabilizante. Quanto à absorção capilar, todas as dosagens apresentaram baixa permeabilidade. Para a penetração de água sob pressão todas se apresentam como impermeáveis em condições agressivas, com destaque para o uso do metacaulim e do aditivo impermeabilizante. O ensaio de PIM mostra que a dosagem com filler possui uma concentração maior de poros e que a dosagem com metacaulim apresenta o menor diâmetro máximo de poros, com uma tendência ao refinamento em diâmetros menores. Quando analisado o resultado de carbonatação, o metacaulim apresentou o melhor resultado, possibilitando um menor cobrimento da armadura para uma vida útil de 50 anos. Quanto à penetração de cloretos, a dosagem com metacaulim, apresentou uma redução maior em relação às demais dosagens pela sua atividade pozolânica, contribuindo para a durabilidade do concreto. Em linhas gerais, é possível melhorar a impermeabilidade do concreto com o acréscimo de 8% do metacaulim sobre o peso do cimento, ainda com uma redução de 5,2% de cimento, com bons resultados também para o uso de 1% de aditivo impermeabilizante. Quanto à durabilidade, a otimização da curva granulométrica dos agregados e o uso do metacaulim possibilitam a utilização de telhas pré-fabricadas em regiões de classe de agressividade III - Industrial ou Marinha, observando o cobrimento mínimo da armadura. / With the emerging precast concrete technology, the civil construction has acquired high agility, reducing construction time and greater quality control in execution. Among several precast pieces, tile in prestressed concrete is characterized by selfsupporting spans of up to 25 m, without the existence of an intermediate support structure. Being a slim product, requires an improvement in increasing the durability of the structure because of the steel corrosion and maintain their fitness for use. The objective of this research is to reduce the permeability of the precast tiles, and analyzing their influence in the durability of the concrete face of the aggressiveness classes constants in the NBR 9062/2006, that establish the a/c ratio up to 0,45 and minimum compressive strength characteristic of 40 MPa, positioning themselves as a class of environmental aggressiveness II - Urban. For this, were selected a few mineral admixture from Curitiba/Paraná and a waterproof internal admixture, comparing with the concrete mix pre-existing in production line. The concrete dosages were defined by packing particles and were analysed for mechanical compressive strength, water absorption by immersion and by capillarity and water penetration under pressure, in addition to tests of mercury intrusion porosimetry (MIP), carbonation and chloride ion penetration. About the mechanical compressive strength, the dosage reference showed the best results (due to lower water / cement ratio and higher cement consumption), followed by concrete with waterproofing admixture and metakaolin. For water absorption, all measurements fall as durable concrete, especially the metakaolin additive and filler + waterproofing. For the water absorption, all dosages presented low permeability. For the water penetration under pressure all fall as impervious to several conditions, especially with metakaolin and waterproofing admixture. The MIP test shows that the dosage with filler has a higher concentration of pores and the dosage with metakaolin has the smallest maximum diameter of pores, with a tendency towards refinement in smaller diameters. When analyzing the carbonation, the metakaolin showed the best results, allowing a smaller reinforcement cover for a lifetime of 50 years. As the penetration of chlorides ions, the metakaolin, showed a greater reduction comparing with other dosages for its pozzolanic activity, contributing to the concrete durability. In general, it is possible to improve the concrete impermeability with the addition of 8% of metakaolin by weight of cement, with 5,2% of cement reduction, showing good results also using 1% of waterproofing admixture. As for durability, the optimizing of aggregates granulometric curve and the use of metakaolin enables the use of prefabricated tiles in regions of class of environmental aggressiveness III - Industrial or Marine, observing the minimum concrete cover of reinforcement.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a redistribuição de momentos em vigas contínuas de concreto construídas em aduelas pré-moldadas, com juntas secas, e protendidas com cabos sintéticos externos. Para tanto foram ensaiadas quatro vigas contínuas, com dois vãos iguais, sendo uma monolítica e as demais em aduelas pré-moldadas. Todas as vigas têm a mesma seção transversal tipo I, com dois vãos, altura da seção de 30 cm, largura do flange e espessura da alma igual a 30 cm e 10 cm, respectivamente. A viga monolítica tem relação 1/dp (vão/altura) igual a 18,75 e nas vigas em aduelas os valores desta relação foram entre 12,5, 18,75 e 25. As vigas são protendidas com dois cabos sintéticos externos com traçado poligonal. Os cabos utilizados são feitos com fibras sintéticas de alta resistências (2700 MPa) e alto modulo de elasticidade (126000 MPa) conhecidas comercialmente como Kevlar. O objetivo deste estudo é examinar a redistribuição de momentos em vigas contínuas com sistemas construtivos diferentes e com diferentes relações 1/dp frente à utilização de cabos sintéticos. Os resultados mostram que a redistribuição de momentos em vigas em aduelas pode ser obtida a partir de uma viga monolítica semelhante e que o comportamento da redistribuição de momentos nas vigas em aduelas é pouco influenciada pela relação l/dp. / [en] An experimental investigation on the behavior of continuous segmental concrete beams, prestressed with external aramid tendons, was carried out. Four beams were tested; one was monolithic and the others were constructed in precast dry- jointed segments. All the beams had the same overall dimensions, with two spans and an I section 30 cm high, flange width of 30 cm and web thickness of 10 cm. The 1/dp span/section height) ratio was 18,75 for the monolithic beam and 12.5, 18.75 and 25 for the segmental beams. The beams were post-tensioned with two external aramid tendons, which are made of high strength (2700 MPa) high modulus (126000 MPa)Kevlar 49 yarns. The main objective was to study the moment redistribution in the post-cracking stage. Test results have shown that the moment redistribution in segmental beams can be obtained from a similar monolithic beam and that the moment redistribution is only slightly affected by the 1/dp.

[pt] No presente trabalho foi estudado o comportamento mecânico do concreto reforçado com fibras de aço na escala do material e estrutural. A caracterização da matriz foi realizada por meio de ensaios de compressão para diferentes idades. Foram realizados ensaios de flexão em três pontos, e ensaios de tração direta em corpos de prova no formato de dog bone, tanto para a matriz quanto para concretos reforçados com fibras de aço. As fibras eram providas de ganchos nas extremidades, com comprimentos de 30, 35 e 60 mm e diâmetros de 0,62, 0,55 e 0,75 mm, respectivamente. As frações volumétricas adotadas foram 0,25, 0,5 e 1,0 por cento. A adição de fibras promoveu aumento na tenacidade e na resistência residual do concreto tanto nos ensaios de flexão quanto tração direta. Ensaios de tração direta em tirantes de concreto armado foram conduzidos para a matriz e para concretos reforçados com 1,0 por cento das fibras de 35 e 60 mm de comprimento. Foi observado que a adição de fibras controlou a abertura de fissuras, aumentou a rigidez pós fissuração e a aderência barra-concreto. Na escala estrutural, ensaios de momento negativo no meio do vão foram conduzidos em dormentes de concreto protendido sem reforço e com 0,5 por cento de fibras de comprimento 35 e 60 mm. O momento de primeira fissura, momento último e a tenacidade foram incrementadas com a adição de fibras no dormente. Os resultados experimentais foram verificados por cálculo teórico. O incremento no momento último pela adição de fibras seguiu o mesmo padrão apresentado experimentalmente. / [en] This work presents an evaluation of the mechanical behavior of steel fiber reinforced concrete on a material and structural scale. The characterization of the matrix was performed by compression tests for different ages. Three-point bending tests and direct tensile tests on dog bone specimens were performed for the matrix and for concrete reinforced with steel fibers. The fibers had hooked-end geometry, were 30, 35 and 60 mm long and had diameters of 0.62, 0.55 and 0.75 mm, respectively. The volume fractions were 0.25, 0.5 and 1.0 per cent. The addition of fibers promoted an increase in toughness and residual strength of the concrete in both the flexural and direct tensile tests. Tension stiffening tests were conducted on the matrix and on concretes reinforced with 1.0 per cent of the 35 and 60 mm long fibers. It was observed that the addition of fibers controlled the crack opening, increased post-cracking stiffness and bar-concrete adhesion. In the structural scale, negative bending moment tests at mid span were conducted on reinforced concrete sleepers with 0.5 per cent of the 35 and 60 mm long fibers. The first crack strength, ultimate strength and toughness were increased with the addition of fibers on the sleeper. The experimental results were verified by theoretical calculations. The increment ratio of the ultimate moment by the fiber addition was the same for the theoretical and experimental analysis.

Este trabalho de doutorado versa sobre a simulação numérica das etapas construtivas de pontes estaiadas através do método dos elementos finitos, utilizando a plataforma ANSYS, versão 14.5. A justificativa da realização deste trabalho vem da crescente utilização deste tipo de estrutura de ponte no Brasil, devido, principalmente, ao seu bom comportamento estrutural e pela possibilidade de uso de uma estrutura mais leve, esbelta e econômica. Inicialmente, foi feita uma pesquisa abrangente sobre os componentes estruturais e concepções de projetos mais utilizados. Em seguida, estudaram-se as relações constitutivas de cada material constituinte, a fim de melhor representá-los na simulação numérica. Para a representação das equações constitutivas do concreto, implementou-se um novo modelo de material visco-elastoplástico com fissuração, com a ajuda da ferramenta de customização UPF (User Programmable Features), onde foram adicionadas novas sub-rotinas ao programa principal em linguagem FORTRAN. Como o objetivo final desta tese era trabalhar com análise estrutural das etapas construtivas de pontes estaiadas, envolvendo um número muito grande de elementos finitos, a implementação deste novo modelo possibilitou a utilização de elementos tridimensionais quadráticos de 20 nós (SOLID186) com armadura incorporada (REINF264), tornando a solução do problema mais rápida e eficaz. A fim de validar as sub-rotinas acrescentadas ao sistema, foram simuladas dezesseis vigas em concreto armado, ensaiadas por Leonhardt e Walther (1962) e por Bresler e Scordelis (1963), e uma viga segmentada com protensão externa, ensaiada por Aparicio et al (2002). A comparação de resultados das análises numéricas e experimentais mostraram boa aproximação. Após a validação das sub-rotinas, foi modelada numericamente a Ponte do Saber, localizada na cidade do Rio de Janeiro, seguindo fielmente as etapas construtivas adotadas na construção da ponte. A partir dos dados de monitoramento desta ponte, durante a fase executiva, foi possível comparar os valores obtidos no modelo numérico com as informações coletadas em campo, obtendo-se bons resultados. / This doctoral thesis presents the numerical simulation of the construction stages of cable-stayed bridges using the finite element method, through the ANSYS software, version 14.5. This work is justified by the increasing use of such structures in Brazil, mainly due to its good structural behavior and the possibility of using a lighter, slender and economic structure. Initially, it presents the results of a research about the structural components and the commonly used design concepts. Then, the constitutive relations of each constituent material were studied, in order to best represent them in the numerical simulation. For the representation of the constitutive equations of concrete, it was implemented a new model of visco-elastoplastic material with cracking. That was made with the help of the customization tool UPF (User Programmable Features), where new subroutines were added to the main program in FORTRAN language. The final goal of this thesis is to work with structural analysis of the construction stages of cable-stayed bridges, involving a very large number of finite elements. Therefore, the implementation of this new model enabled the use of three-dimensional quadratic elements of 20 nodes (SOLID186) with embedded reinforcement (REINF264), making the solution of the problem faster and more effective. In order to validate the subroutines added to the system, sixteen reinforced concrete beams tested by Leonhardt and Walther (1962) and by Bresler and Scordelis (1963), and a segmental beam with external prestressing, tested by Aparicio et al (2002) were simulated. The comparison of results of numerical and experimental analyzes showed good approximation. After validation of the subroutines, it was numerically modeled the Saber Bridge, located in the city of Rio de Janeiro, following exactly the constructive steps taken in the construction of the bridge. Based on the monitoring data of the bridge during the construction phase, it was possible to compare the values obtained from the numerical model with the information collected in the field, obtaining good results.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de aduelas de concreto, que constituem as vigas segmentadas em sistemas estruturais, de maneira especial pontes e viadutos. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. O comportamento destas vigas contrasta com as clássicas vigas monolíticas em diversos aspectos, pois, a estrutura é composta de partes de elementos de concreto pré-moldado que, após serem posicionados no local definitivo, são protendidos. A protensão pode ser aderente ou não aderente. A principal vantagem deste sistema de construção é a rapidez e o alto controle de qualidade, por isso é largamente utilizado, havendo uma demanda de estudo de previsão do seu real comportamento No presente trabalho apresenta-se uma modelagem numérica via elementos finitos, para simular o comportamento de vigas compostas por aduelas justapostas sem material ligante entre as juntas. A protensão aplicada é aderente e a análise considera a não linearidade da região da junta. Assim sendo, o objetivo desta investigação é dar uma contribuição ao estudo do comportamento estrutural estático de vigas segmentadas, atentando para o comportamento das juntas, utilizando um programa comercial. Para o modelo são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos SAP2000[93]. O modelo proposto é constituído de elementos de placa próprios para concreto para representar a viga, a protensão é introduzida por meio de barras bidimensionais que transferem as tensões ao longo de seu comprimento e as juntas são implementadas utilizando elementos de contato. A analise é bidimensional e considera os efeitos das perdas de protensão. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo de elementos de contato especialmente as características de deformação para esta ferramenta computacional. A definição dos parâmetros para o modelo foi feita com base em dados experimentais disponíveis na literatura. O modelo numérico foi calibrado e confrontado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório. / Several researchers have studied the behavior and the use of concrete staves, which are segmented beams in structural systems, especially bridges and overpasses, in civil engineering. For this reason, numerous studies have been published in recent years supported by experimental tests and numerical analyzes. The behavior of these beams in contrast to the conventional monolithic beams in different ways because the structure is composed of portions of pre-cast concrete elements which after being placed in situ are prestressed. The prestressing can be adhered or otherwise attached. The main advantage of this system of construction is speed and high quality control, so it is widely used; there is a demand forecast study their actual behavior. In this paper, we present a finite element model to simulate the behavior of composite beams prestressed by adherent with staves. Therefore, the objective of this research is to make a contribution to the study of static structural behavior of beams targeted observing the behavior of joints using a commercial program. For the model are employed standard techniques of discretization via the finite element method (FEM), using the finite element program SAP2000 [90]. The model is made of elements suitable for plaque to represent the actual beam, the prestressing is introduced by means of two-dimensional bar which transfer the stresses along its length and the joints are implemented using contact elements proposed by the program, called Link. The analysis is two dimensional and considers the effects of prestressing losses. This research also aims to study the contact elements especially the characteristics of deformation to this computational tool. The definition of parameters for the model was based on experimental data available in literature. The numerical model was calibrated and compared with experimental results obtained in laboratory trials.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2580.pdf: 4760065 bytes, checksum: 5236258da515ebb08b8d6b0431607f59 (MD5) Previous issue date: 2009-07-30 / This work shows a calculation sequence to determine and detail the longitudinal and transverse reinforcement of prestesses beams with pre-composed section. All procedures are done in a way that meets all the requirements of NBR6118: 2003 and 9062:2006 Code. It shows how the checks can be made of the ultimate state limit and the cracking service state and determining whether there is need for the isolation of the strand. The prestesses loss are considered taking into account the age of the constituents of the concrete section at the time when each step is performed and the procedure for progressive loss. The assumptions adopted for the calculation as composite section and the respective transverse reinforcement are detailing. It can be done as the detailing of transverse reinforcement with special care for the end of the piece where it is common the use of dapped-end. Four numerical examples are solved showing how the recommended calculation sequence allows the designer immediately realize the best solution, including the need for the use of prestressed strand along the top edge. The results obtained in the examples it can be seen: the advantage of using the section Ibeam, the semi-rigid connection has a limited efficiency even with large amounts of negative reinforcement, because the existence of the dapped-end, that considering the effect of prestressing causes the shear reinforcement required is minimal. Finally we can conclude that in several instances the situation critical for obtaining the longitudinal reinforcement was in service with the decompression. / Este trabalho mostra um roteiro para determinar e detalhar as armaduras longitudinal e transversal de vigas pré-tracionadas com seção composta. Todos os procedimentos são feitos de maneira que atenda a todas as prescrições das normas NBR 6118:2003 e NBR 9062:2006. Apresentam-se como podem ser feitas as verificações do estado limite último assim como em serviço de fissuração e determinando se há necessidade do isolamento das cordoalhas. As perdas de protensão são consideradas levando-se em conta a idade dos concretos constituintes da seção na época em que cada etapa é executada e o procedimento de perdas progressivas. As hipóteses adotadas para o cálculo como seção composta e respectiva armadura de costura são detalhadas. Mostra-se como pode ser feito o detalhamento da armadura transversal com especial cuidado para a extremidade da peça onde é comum o uso de dente Gerber. Quatro exemplos numéricos são resolvidos mostrando como o roteiro recomendado permite ao projetista perceber logo a melhor solução, inclusive da necessidade do uso de protensão junto a borda superior. Pelos resultados obtidos nos exemplos percebe-se: a vantagem do uso da seção em forma de I; que a ligação semi-rígida tem pequena eficiência mesmo com grande quantidade de armadura negativa, devido a existência do dente Gerber; que considerando o efeito da protensão faz com que a armadura de cisalhamento necessária seja a mínima. Finalmente pode-se concluir que nos diversos exemplos a situação determinante para a obtenção da armadura longitudinal foi a em serviço com a descompressão.