Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-10-16T13:23:47Z No. of bitstreams: 1 Andréia Grasiela Führ_.pdf: 1188946 bytes, checksum: 1e639f31e0753bea5b50ab2319cc96a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-16T13:23:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andréia Grasiela Führ_.pdf: 1188946 bytes, checksum: 1e639f31e0753bea5b50ab2319cc96a4 (MD5) Previous issue date: 2017-07-19 / Nenhuma / É crescente a preocupação com o desempenho das edificações concomitantemente com os danos causados ao meio ambiente durante a execução de uma obra. No âmbito do conceito do tripé da sustentabilidade é de extrema importância analisar os materiais que compõem uma edificação, pois estes influenciam os fatores que podem reduzir custos, melhorar o desempenho da edificação e minimizar os impactos ambientais. Com o intuito de melhorar o desempenho térmico, reduzir o peso próprio e reduzir custos com a estrutura, podem ser utilizados painéis monolíticos com núcleo de poliestireno expandido (EPS) como vedações verticais. Os painéis monolíticos são compostos por um núcleo de EPS, envolto por malha metálica e camadas interna e externa de revestimento argamassado, composto por fibras de polipropileno. Foi analisada a influência no dimensionamento da estrutura e nos custos da obra com painéis monolíticos em EPS e paredes convencionais de alvenaria de blocos cerâmicos. Esta análise foi realizada a fim de verificar a redução do volume de concreto, do peso de aço e no custo total da obra, ao utilizar este sistema. Para tal finalidade, foi utilizado um projeto de uma edificação multiresidencial de 4 pavimentos com área total de 1432,00m² e outro projeto de um condomínio horizontal com área total de 600,43m², avaliando duas tipologias. A partir destes projetos foi dimensionada cada edificação com as vedações verticais em blocos cerâmicos e painéis monolíticos em EPS. Os modelos de cálculo foram analisados, para quantificar o total de concreto e aço em cada opção. Através da análise do quantitativo de concreto observou-se uma redução de 10,69% na edificação de 4 pavimentos e 7,23% no condomínio horizontal com os painéis monolíticos de EPS. Já no quantitativo de aço, a diferença foi um pouco menor, de 6,02% na edificação de 4 pavimentos e 1,69% no condomínio horizontal. Os painéis monolíticos em EPS também apresentaram vantagens em relação ao orçamento total da estrutura e vedações e em relação ao tempo de execução da obra. O orçamento da edificação de 4 pavimentos com vedações verticais em EPS ficou 4,92% mais barata, o que representa uma economia de R$ 30.698,08. E o tempo de execução foi reduzido em 19 dias, adotando este sistema. Já no orçamento do condomínio horizontal, a diferença foi semelhante, de 4,90%, o que representa uma economia de R$ 12.227,74. E o tempo de execução desta edificação seria reduzido em 18 dias. / There is growing the concern about the performance of buildings concorcomitantly with the damage caused to the environment during the execution of a work. Under the concept of the triple bottom line, it is extremely important to analyse the materials that make up a building, as they influence the factors that can reduce costs, improve performance of the building and minimize environmental impacts. In order to improve thermal performance, reduce your weight and reduce costs with the structure can be used monolithic panels in EPS and vertical seals. Monolithic EPS panels comprise a core of expanded polystyrene (EPS), surrounded by metal mesh and a coating layer. It will be consideration to influence of the structure and cost of the work is the masonry walls were replaced by monolithic panels in EPS. For this purpose, it will be used a design of a building of 4 floors with área of 1342,00 m² and another project of a horizontal condominium with a total area of 600,43m², evaluating two typologies. From this projects was dimensioned the structure with walls in ceramic blocks and monolithic panels in EPS. The calculation models were analyzed to quantify the total concrete and steel in each option. The concrete quantitative analysis showed a reduction of 10,69% in the building of 4 floors ans 7,23% in the condominium with the monolithic panels of EPS. In the quantity of steel, the difference was slightly lower, of 6,02% in the building of 4 floors and 1,69% in the horizontal condominium. EPS monolithic panels also had advantages over the total budget of the structure and fences and in relation to the execution time of the work. The budget os the building with 4 floors was 4,92% cheaper, wich represents a saving of R$ 30.698,08. And the execution time was reduced by 19 days, adopting this system. In the horizontal condominium budget, the difference was similar, of 4,90%, wich represents a saving of R$ 12.227,74. And the execution time of this building would be reduced in 18 days.

A fim de prever mecanismos para o controle dos danos impostos pela corrosão faz-se necessário deter ferramentas e conhecimento suficientes para entender os efeitos desta manifestação patológica sobre o comportamento mecânico do concreto armado. Nos últimos anos tornou-se crescente a utilização da modelagem numérica na simulação da degradação causados pela corrosão, graças ao baixo custo necessário à sua fomentação. Sabendo disso, nesta pesquisa foi desenvolvido um modelo numérico para a simulação em nível mesoscópico da expansão do concreto armado devido à formação de produtos de corrosão. O modelo desenvolvido é baseado no Método dos Elementos Finitos Posicional (MEFP) sob formulação Lagrangiana total, considerando material elástico isotrópico, com lei constitutiva de Saint-Venant-Kirchhoff e comportamento não linear geométrico. Para a representação das armaduras e dos produtos de corrosão, os quais estão inseridos na matriz de concreto, empregam-se elementos finitos lineares (fibras) ou planos (partículas) acoplados à malha de concreto por meio da técnica de embutimento. O comportamento dos produtos de corrosão é descrito por meio de formulações existentes na literatura, utilizando modelos analíticos relacionados a parâmetros intrínsecos ao fenômeno da corrosão e ao tempo de propagação. Os resultados encontrados neste trabalho apontam a eficiência do modelo desenvolvido e a sua aplicabilidade frente à simulação do comportamento mecânico de estruturas de concreto armado sujeitas à corrosão uniforme. / In order to provide the mechanisms for corrosion damage control, it is necessary to own sufficient software tools and knowledge for understanding the effects of this pathologic manifestation on the mechanic behavior of the reinforced concrete. In recent years it has become expanding the utilization of numeric modeling in the simulation of degradation arising from corrosion, thanks to low-cost of its fomentation. Knowing that in this research was designed a numeric model for a simulation at the mesoscopic level of the reinforced concrete because of the corrosion products. The designed model is based on the Finite Element Method (FEM) using the total Lagrange formulation, considering an elastic isotropic material, with a constitutive law of Saint-Venant-Kirchhoff and a behavior nongeometric linear. For a representation of the reinforcements and of the corrosion products (rust), which are inserted in the concrete matrix, it is used finite linear elements (fibers) or planes (particles) attached to the matrix of concrete through the technic embodiment. The products corrosion behavior is described by the formulations found in the literature, using analytical models related to parameters intrinsic to the corrosion phenomenon and to propagation time. The observed results in this work point out to the efficiency of this developed model and its applicability in view of the mechanical behavior of reinforced concrete structures liable to uniform corrosion.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Os pisos industriais devem atender aos critérios de segurança, funcionalidade e durabilidade das estruturas de concreto. A fim de analisar o desempenho de placas de concreto apoiadas sobre base elástica quando submetidas a ações diretas e indiretas, foram elaborados diversos modelos analíticos e empíricos. Com o avanço tecnológico e o advento de softwares desenvolvidos através de processos numéricos como o método dos elementos finitos (MEF), a aplicação desses modelos foi facilitada. Este trabalho aborda os métodos de cálculo existentes e utilizados na execução dos projetos estruturais de pisos industriais de concreto. / The industrial floors must meet the criteria of security, functionality and durability of concrete structures. In order to analyze the performance of concrete slabs supported on elastic foundation when subjected to direct and indirect actions, were developed several analytical and empirical models. With advances in technology and the advent of software developed by numerical processes such as finite element method, the application of these models was facilitated. This paper presents the calculation methods used in the implementation of structural designs of concrete industrial floors.

A análise e projeto de grandes estruturas de engenharia requerem, geralmente, a utilização de fundações profundas baseadas em estacas de aço ou concreto armado. Sendo o problema de natureza tridimensional pelas condições de contorno e a variação espacial das propriedades do solo, necessita-se de uma ferramenta computacional capaz de simular esse tipo de problema em situações de interesse, tais como carregamento sísmico ou quase-estático por consolidação. Neste trabalho, propõe-se um modelo numérico tridimensional baseado no método dos elementos finitos sob pequenas deformações para a modelagem do problema de interação solo-estaca sob carregamento estático, quase-estático e dinâmico. Elementos finitos hexaédricos são utilizados para representar o meio poroso saturado e as estacas de concreto armado. Considera-se a interação parcial entre ambos meios, mediante a inclusão de elementos de interface capazes de simular separação e escorregamento. A não-linearidade física de todos os materiais envolvidos é considerada mediante a utilização da teoria de plasticidade, onde esquemas de integração explícita são utilizados. Um modelo constitutivo baseado na teoria de plasticidade generalizada é utilizado para simular o fenômeno de liquefação em areias. No caso da estaca de concreto armado, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas para representar o processo de fissuração, enquanto a armadura de reforço pode ser representada por uma camada distribuída equivalente ou por um modelo discreto incorporado. Exemplos numéricos são apresentados para validar a correta implementação do modelo numérico. / Deep foundations using steel or reinforced concrete piles are conmmonly used in large civil engineering structures. Due to the three-dimensional nature of the problem, its boundary conditions and spatial variability of soil properties, it is necessary to employ numerical models that must be able to simulate this problem under seismic loading as well as under quasi static consolidation processes. A three-dimensional numerical model based on the finite element method, for the static, quase-static and dynamic analysis of the soil-pile interaction problem under the small strain assumption is proposed in this work. For this purpose, coupled hexahedral finite elements are used to represent soil and concrete piles. Interface elements are used to simulate slip, bonding and opening processes at the soil-pile interface. Material nonlinear behaviour of the soil and concrete are considered by using the theory of plasticity, where explicit integration schemes are used. A suitable constitutive model based on the generalized theory of plasticity is employed to represent the liquefaction phenomena in sands under cyclic loading. For the concrete pile, a smeared approach is used to represent concrete cracking due to traction stresses, while both an equivalent smeared layer representation or a discrete unidimensional representation can be used for modeling the reinforcing steel. Numerical examples are presented in order to validate the implementation of the numerical model.

Neste trabalho é apresentada uma teoria para a consideração do esmagamento do concreto aplicada ao método elementos finitos, o Modelo de Trincas Sobrepostas. Neste caso, o esmagamento é considerado através da interpenetração dos elementos finitos. Em conjunto com o já conhecido Modelo de Trincas Coesivas, a abordagem é utilizada para simular o comportamento de vigas de concreto armado com alta taxa de armadura (concreto superarmado). Os experimentos empregados são vigas em flexão a três pontos (dois apoios e uma carga aplicada no centro do vão), onde as barras de aço são substituídas por uma camada de elementos finitos de altura equivalente. Aloca-se uma linha de elementos de interface coesiva verticalmente no centro das vigas no intuito de permitir o processo de dano, tanto em tração quanto em compressão. Na zona de interface entre os elementos de concreto e os de aço são colocados elementos de aderência. É verificada a influência nos modelos numéricos de diversos parâmetros, tais como altura da viga, armadura de compressão, armadura de cisalhamento e escala. / In this work is presented a theory to the consideration of the concrete crushing applied to the finite element method, the Overlapping Crack Model. In this case the crushing is considered through the interpenetration of finite elements. Together with the well-known Cohesive Crack Model, the approach is used to simulate the behavior of reinforced concrete beams with high volume fraction of reinforcement (under reinforced concrete). The used experiments are beams subjects to three-point bending, where the steel bars are replaced by an equivalent layer of finite elements. A central vertical line of interfaces is used in order to take into account the damage due to crushing and fracture. At the concrete-steel interface, friction elements are considered. The influence of some parameters, such as depth of the beam, compression and shear reinforcement, etc., is investigated.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Os pisos industriais devem atender aos critérios de segurança, funcionalidade e durabilidade das estruturas de concreto. A fim de analisar o desempenho de placas de concreto apoiadas sobre base elástica quando submetidas a ações diretas e indiretas, foram elaborados diversos modelos analíticos e empíricos. Com o avanço tecnológico e o advento de softwares desenvolvidos através de processos numéricos como o método dos elementos finitos (MEF), a aplicação desses modelos foi facilitada. Este trabalho aborda os métodos de cálculo existentes e utilizados na execução dos projetos estruturais de pisos industriais de concreto. / The industrial floors must meet the criteria of security, functionality and durability of concrete structures. In order to analyze the performance of concrete slabs supported on elastic foundation when subjected to direct and indirect actions, were developed several analytical and empirical models. With advances in technology and the advent of software developed by numerical processes such as finite element method, the application of these models was facilitated. This paper presents the calculation methods used in the implementation of structural designs of concrete industrial floors.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3273.pdf: 5051994 bytes, checksum: 857fd925e2335c20187871523f8bc02b (MD5) Previous issue date: 2009-09-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The execution of reinforced concrete structures is a construction stage that has significant importance in the overall context of a work and involves materials, suppliers, work fronts in the workplace and a large number of professionals. In this stage many problems may occur: inadequate use of materials, misinterpretation of the project, incorrect use of equipments, action of weather and other inconveniences. Carelessness at this stage can lead to major schedule delays and extra costs, as this will require new tasks, materials and equipment not predicted (a new set of forms can be used, but the material and labor for the service may not be available). Surveillance and attention are needed for a good final product which, however, is not always achieved. That is where the pathology of structures acts, aiming to correct and prevent failures in all constructive stages. Otherwise, problems may appear in the global chain of the work, leading to the need to restructure the process of execution of the building. Therefore, several authors propose standard, and even alternative, construction methods, companies provide manuals of performance and quality control of materials and the codes propose minimum requirements for safety, durability and quality of buildings. To study and improve the execution phase means, therefore, avoiding delays and additional costs, as well as ensuring that the building will have quality and durability. This paper analyzes the execution phase of a given multiple floor building, pointing out mistakes and their possible influences on the quality of the building during its service life. / A execução de estruturas em concreto armado é uma etapa da construção que tem importância significativa no contexto global de uma obra e envolve materiais, fornecedores, frentes de trabalho no canteiro e vários profissionais. Nessa etapa podem ocorrer muitos problemas: uso inadequado de materiais, má interpretação de projetos, uso incorreto de equipamentos, ação de intempéries e outros inconvenientes. Descuidos nessa fase podem gerar atrasos importantes no cronograma e custos adicionais, por acarretar novas tarefas e exigir materiais e equipamentos não previstos (um novo jogo de fôrmas pode ser utilizado, mas o material e mão-de-obra para o serviço podem não estar disponíveis). Fiscalização e cuidados são necessários para um bom produto final o que, porém, nem sempre é atingido. É aí que entra a patologia das estruturas, que visa à prevenção e correção de falhas em todas as etapas construtivas. Caso contrário podem aparecer problemas na cadeia global da obra, com a necessidade de reestruturar o processo de execução da edificação. Por isso, diversos autores propõem métodos construtivos padrões e até alternativos, empresas disponibilizam manuais da boa execução e controle de qualidade dos materiais e as normas propõem requisitos mínimos para a segurança, durabilidade e qualidade das edificações. Estudar e melhorar a etapa de execução significa, portanto, evitar atrasos e custos adicionais, assim como garantir que a edificação tenha qualidade e durabilidade. Este trabalho analisa a etapa de execução de um edifício de múltiplos pavimentos, apontando erros e suas possíveis influências na qualidade do edifício durante sua vida útil.

Neste trabalho é apresentada uma teoria para a consideração do esmagamento do concreto aplicada ao método elementos finitos, o Modelo de Trincas Sobrepostas. Neste caso, o esmagamento é considerado através da interpenetração dos elementos finitos. Em conjunto com o já conhecido Modelo de Trincas Coesivas, a abordagem é utilizada para simular o comportamento de vigas de concreto armado com alta taxa de armadura (concreto superarmado). Os experimentos empregados são vigas em flexão a três pontos (dois apoios e uma carga aplicada no centro do vão), onde as barras de aço são substituídas por uma camada de elementos finitos de altura equivalente. Aloca-se uma linha de elementos de interface coesiva verticalmente no centro das vigas no intuito de permitir o processo de dano, tanto em tração quanto em compressão. Na zona de interface entre os elementos de concreto e os de aço são colocados elementos de aderência. É verificada a influência nos modelos numéricos de diversos parâmetros, tais como altura da viga, armadura de compressão, armadura de cisalhamento e escala. / In this work is presented a theory to the consideration of the concrete crushing applied to the finite element method, the Overlapping Crack Model. In this case the crushing is considered through the interpenetration of finite elements. Together with the well-known Cohesive Crack Model, the approach is used to simulate the behavior of reinforced concrete beams with high volume fraction of reinforcement (under reinforced concrete). The used experiments are beams subjects to three-point bending, where the steel bars are replaced by an equivalent layer of finite elements. A central vertical line of interfaces is used in order to take into account the damage due to crushing and fracture. At the concrete-steel interface, friction elements are considered. The influence of some parameters, such as depth of the beam, compression and shear reinforcement, etc., is investigated.

A análise e projeto de grandes estruturas de engenharia requerem, geralmente, a utilização de fundações profundas baseadas em estacas de aço ou concreto armado. Sendo o problema de natureza tridimensional pelas condições de contorno e a variação espacial das propriedades do solo, necessita-se de uma ferramenta computacional capaz de simular esse tipo de problema em situações de interesse, tais como carregamento sísmico ou quase-estático por consolidação. Neste trabalho, propõe-se um modelo numérico tridimensional baseado no método dos elementos finitos sob pequenas deformações para a modelagem do problema de interação solo-estaca sob carregamento estático, quase-estático e dinâmico. Elementos finitos hexaédricos são utilizados para representar o meio poroso saturado e as estacas de concreto armado. Considera-se a interação parcial entre ambos meios, mediante a inclusão de elementos de interface capazes de simular separação e escorregamento. A não-linearidade física de todos os materiais envolvidos é considerada mediante a utilização da teoria de plasticidade, onde esquemas de integração explícita são utilizados. Um modelo constitutivo baseado na teoria de plasticidade generalizada é utilizado para simular o fenômeno de liquefação em areias. No caso da estaca de concreto armado, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas para representar o processo de fissuração, enquanto a armadura de reforço pode ser representada por uma camada distribuída equivalente ou por um modelo discreto incorporado. Exemplos numéricos são apresentados para validar a correta implementação do modelo numérico. / Deep foundations using steel or reinforced concrete piles are conmmonly used in large civil engineering structures. Due to the three-dimensional nature of the problem, its boundary conditions and spatial variability of soil properties, it is necessary to employ numerical models that must be able to simulate this problem under seismic loading as well as under quasi static consolidation processes. A three-dimensional numerical model based on the finite element method, for the static, quase-static and dynamic analysis of the soil-pile interaction problem under the small strain assumption is proposed in this work. For this purpose, coupled hexahedral finite elements are used to represent soil and concrete piles. Interface elements are used to simulate slip, bonding and opening processes at the soil-pile interface. Material nonlinear behaviour of the soil and concrete are considered by using the theory of plasticity, where explicit integration schemes are used. A suitable constitutive model based on the generalized theory of plasticity is employed to represent the liquefaction phenomena in sands under cyclic loading. For the concrete pile, a smeared approach is used to represent concrete cracking due to traction stresses, while both an equivalent smeared layer representation or a discrete unidimensional representation can be used for modeling the reinforcing steel. Numerical examples are presented in order to validate the implementation of the numerical model.

Este trabalho é iniciado apresentando os conceitos teóricos necessários para o bom entendimento do tema tratado, incluindo corrosão de armaduras, passivação, despassivação, vida útil e também conceitos de análise de riscos e teoria da confiabilidade. No terceiro capítulo é feita a revisão bibliográfica das variáveis que influem na carbonatação do concreto, apresentando um panorama do conhecimento atual sobre o tema, tanto no Brasil como no exterior. No quarto capítulo são apresentados e discutidos os modelos de previsão da carbonatação sendo também feitas comparações entre os resultados obtidos pelos modelos principais. No capítulo cinco é apresentado o trabalho experimental que objetiva contribuir com o conhecimento sobre a variabilidade da carbonatação e dos cobrimentos por meio de um estudo de caso real. A estrutura estudada foi o subsolo de um edifício residencial na zona central da cidade de São Paulo, no qual foram feitas diversas medidas de profundidade de carbonatação, cobrimentos de armaduras, concentração de CO2 ambiente e umidade relativa do ar. Os resultados foram tratados por meio de análise de variância e os valores de profundidade de carbonatação foram comparados com os valores previstos empregando modelos de previsão. Foi realizado o cálculo teórico da probabilidade de despassivação que foi comparada com a incidência real de despassivação observada. Os coeficientes de variação encontrados também foram comparados com os resultados de outras pesquisas atuais. É apresentado o desenvolvimento de um programa computacional para previsão do período de iniciação por métodos deterministas e probabilistas. / This work starts presenting the theoretical concepts needed for a good understanding of it’s contents, including corrosion of steel in concrete, passivation, despassivation, service life and concepts of risk analysis and reliability theory. In chapter three it’s discussed the several variables that have influence in concrete carbonation, presenting a general view of the knowledge concerning the topic in Brasil and other countries. Chapter four presents and discuss the prediction models of carbonation and comparisons are made between the results of the main models. In chapter five it is presented the experimental work that intends to contribute with the knowledge about the carbonation and concrete covers variability by means of a case study. The studied structure was the parking garage of a 30 years residential building, located in the central zone of São Paulo city in Brasil, in witch were made a several number of measurements of carbonation depth, concrete cover, CO2 concentration and air relative humidity. The collected data was analyzed using variance analysis and the values of carbonation depth were compared with that estimated using prediction models. The theoretical calculation of the despassivation probability was compared with the real despassivation incidence. The variation coefficients obtained were almost compared with the results of other recent investigations. It is still presented the development of a computer program for predicting the initiation period using deterministic and probabilistic methods.