[pt] As lajes nervuradas quando comparadas às lajes maciças apresentam redução do volume de concreto, não comprometem a eficiência da estrutura e permitem a construção de lajes mais econômicas e com maiores vãos. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento de três tipos de lajes nervuradas: a laje nervurada tradicional, a laje nervurada rotacionada e a laje nervurada tridirecional. Na primeira fase deste trabalho foi realizado um estudo comparativo de vários modelos usando diferentes tipos de elementos, a fim de determinar aquele que melhor representa o comportamento das lajes nervuradas. O modelo selecionado utiliza elementos de casca para representar a capa de concreto e elementos de viga para representar as nervuras, ambos com seis graus de liberdade por nó. Elementos de ligação rígida foram usados para conectar os elementos de casca e os de viga a fim de capturar a posição relativa entre a capa e as nervuras. Uma vez selecionado o modelo, foi desenvolvido um estudo dos sistemas bidirecional, rotacionado e tridirecional, no regime elástico-linear. Os resultados encontrados através do programa de elementos finitos Robot permitiram comparar os três tipos de lajes em termos dos deslocamentos obtidos no Estado Limite de Serviço, da quantidade de aço determinada através do dimensionamento no Estado Limite Último, e do volume de concreto. As lajes nervuradas tradicionais apresentaram um comportamento estrutural melhor, com lajes mais rígidas e mais econômicas sob o ponto de vista da quantidade de materiais utilizados. / [en] When compared to flat slabs, the waffle slabs reduce the volume of concrete, do not compromise the efficiency of the structure and also allow the construction of more economical slabs with longer spans. This study intends to investigate the behavior of three types of waffle slabs: a traditional waffle slab, a rotated ribbed slab and three-way slab. In the first part of this study, it was carried out a comparative analysis of various models using different types of finite element techniques in order to determine which one best represents the behavior of waffle slabs. The selected model uses shell elements to represent the concrete cover and beam elements to represent the ribs, both with six degrees of freedom per node. Rigid link elements were used to connect the shell elements and the beam elements in order to capture the relative position between the concrete cover and the ribs. Once the model was selected, a study of two-way, three-way and rotational systems were developed in the linear elastic regime. The results found using the finite element program Robot allowed the comparison between the three types of slabs in terms of, displacements obtained from the Service Limit State, amount of steel determined by designing in the Ultimate Limit State and volume of concrete. The traditional ribbed slabs had an overall better structural behavior, resulting in slabs that are more rigid and more economical from the point of view of the amount of materials used.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Civil (Construções Civis). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-18T12:05:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_ANDRÉ LOPES.pdf: 5318919 bytes, checksum: 7fcd711cb764df5b1129609d50537bdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T12:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_ANDRÉ LOPES.pdf: 5318919 bytes, checksum: 7fcd711cb764df5b1129609d50537bdd (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / FACEPE / Diante do desenvolvimento da construção civil nos últimos anos e do aumento da concorrência entre as empresas deste setor, faz-se necessário oferecer alternativas estruturais e construtivas que permitam maior eficiência e redução de custos nas execuções das obras. O desenvolvimento das tecnologias na área de informática vem propiciando cada vez mais condições para análises estruturais de alta complexidade, que estão materializadas em programas comerciais de cálculo estrutural, os quais tornam o dimensionamento das estruturas mais produtivo e estão cada vez mais importantes na rotina do engenheiro estrutural. Este trabalho apresenta um estudo técnico comparativo entre lajes nervuradas em concreto armado bidirecionais moldadas no local com fôrmas de polipropileno e unidirecionais pré-fabricadas treliçadas. Inicialmente, realizou-se um estudo paramétrico comparativo de esforços, deslocamentos e de custo de lajes com geometrias quadradas e retangulares em função de suas dimensões em planta. Em seguida, desenvolveu-se uma análise comparativa de um estudo de caso, onde se adotou um edifício modelo localizado na cidade de Caruaru-PE, o qual foi dimensionado empregando os dois sistemas construtivos de lajes abordados nesta pesquisa. Na análise do referido estudo de caso observou-se o comparativo de esforços, deslocamentos verticais e horizontais e estabilidade da estrutura, bem como, os custos dos elementos estruturais que compõem a estrutura do edifício analisado para os dois modelos de sistemas construtivos utilizados. As simulações das estruturas foram efetuadas utilizando modelos gerados em computador no software CYPECAD versão 2012a. Os cálculos dos esforços e deslocamentos, assim como o dimensionamento da estrutura, foram obtidos através do referido programa. Após o dimensionamento e a análise dos resultados, foram extraídos do programa os quantitativos referentes aos esforços cortantes, momentos fletores, deslocamentos, consumos de fôrmas, concreto e armadura. Em seguida, fez-se a composição do custo total da estrutura para cada sistema estrutural e efetuou-se a comparação entre os dois sistemas construtivos de lajes analisados neste trabalho. / With the development of civil construction in recent years and the increased competition between the companies in this sector, is made necessary provide structural and constructive alternatives that allowing greater efficiency and cost savings in the execution of works. The development of the technologies in computer science area comes increasingly providing conditions for structural analysis of high complexity, which are materialized in commercial programs of structural calculation, which make the sizing of more productive structures and are increasingly important in the structural engineer's routine. This work presents a comparative technical study between ribbed slabs bidirectional molded on site with polypropylene molds and lattice slabs unidirectional prefabricated in reinforced concrete. Initially was held a comparative parametric study of efforts, displacements and cost of slabs with square and rectangular geometries according to their dimensions in plant. Then developed a comparative analysis of a case study, which adopted a model building located in the city of Caruaru-PE, which has been sized using the two building systems of slabs covered in this research. In analysis of this study of case was observed the comparative of efforts, vertical and horizontal displacements and stability of the structure, as well as the costs of structural elements comprising the building structure analyzed for the two types of construction systems used. The simulations of the structures were made using computer generated models in CYPECAD software version 2012a. The calculations of the efforts and displacements, as well as the sizing of the structure, were obtained through this program. After the sizing and analysis of the results, were extracted from the program the quantitatives relating to shear efforts, bending moments, displacements, molds consumption, concrete and armor. Then, was made the composition of the total cost of the structure for each structural system and was executed the comparison between the two building systems of slabs examined in this work.

Usualmente, em situações práticas de projeto de lajes mistas, procura-se uniformizar ao máximo a espessura das fôrmas de aço, normalmente por razões econômicas (produção em larga escala). Entretanto, em alguns casos, há a necessidade de se especificarem algumas fôrmas com maior espessura, solução essa pouco competitiva no mercado brasileiro. Uma alternativa economicamente interessante em relação ao aumento de espessura é a inserção de armadura adicional, mantendo-se assim a espessura padrão (em geral 0,80 mm) e obtendo-se aumento da área de aço por meio de vergalhões. No entanto, por se tratar de uma solução inusual, o comportamento estrutural das lajes mistas com armadura adicional e seus critérios e diretrizes de dimensionamento não são previstos em normas e manuais técnicos: a ABNT NBR 8800 (2008, p. 226) e o Eurocode 4 (2004, p. 104) mencionam que, caso haja armadura para resistir ao momento fletor positivo, a formulação apresentada deverá ser adequadamente ajustada, mas não apresentam os respectivos critérios e equacionamentos. O ANSI/ASCE 3-91 (1992), o CSSBI S2-2008 (2008) e o ANSI/SDI C-2011 (2011) não mencionam a possibilidade de armadura adicional. Diante desse cenário, investigou-se o comportamento estrutural de lajes mistas com vergalhões e, por meio de uma extensão matemática das formulações já existentes para o caso sem armadura, foram propostos critérios de dimensionamento para os estados-limites últimos (momento fletor e cisalhamento longitudinal) e de serviço (deslocamento vertical). Foram realizados ensaios de flexão em doze protótipos de lajes mistas de dimensões usuais, sendo oito sem barras adicionais e quatro com, variando-se as dimensões (altura e vão, conforme Eurocode 4 (2004)) e com quatro taxas de armadura. A partir desses resultados, pôde-se analisar o comportamento estrutural dos protótipos com armadura adicional, os quais apresentaram ductilidade e capacidade consideravelmente maiores que as correspondentes lajes sem as barras. Por fim, também foram validadas as formulações referentes ao cisalhamento longitudinal (extensões do Método m-k e do Método da Interação Parcial) e ao deslocamento vertical, para os casos mais usuais. / Usually, on the design of composite slabs with profiled steel decking, it is tended to standardize as much as possible the thickness of the steel decking, generally because of economic reasons (large-scale production). Nevertheless, in a few cases it must be necessary to specify thicker steel decking, which is not a competitive solution in the Brazilian market. An economic alternative regarding the increase of thickness is the insertion of additional bottom reinforcement, thus, keeping the standard thickness (in general 0.80 mm) and obtaining the steel area increment through rebars. Notwithstanding, since that is an unusual solution, the structural behavior of composite slabs with additional reinforcement, their criteria and design guidelines are not provided in standards and technical manuals: ABNT NBR 8800 (2008) and Eurocode 4 (2004) state that, if there are additional bars to resist positive bending moment, the formulation should be adapted, however they do not present the respective criteria and equating. CSSBI S2-2008 (2008), ANSI/ASCE 3-91 (1992) and ANSI/SDI C-2011 (2011) do not mention the possibility of using additional reinforcement. In this scenario, the structural behavior of composite slabs with rebars was investigated and, through a mathematic extension of the formulation already used to the unreinforced situation, design criteria were proposed for the ultimate (flexure and longitudinal shear) and serviceability (deflection) limit states. In addition, flexure tests were carried out in twelve composite slabs with usual dimensions, eight of those without additional bars and four with, following the recommendations by Eurocode 4 (2004) about the variation of the dimensions (height and span), with the latter having four reinforcement rates. With the results of those tests, the structural behavior of the reinforced prototypes was analysed, which have showed considerably higher ductility and resistance when compared to those with the unreinforced ones. Finally, the formulations for the usual cases related to longitudinal shear (extensions of the m-k Method and the Partial Interaction Method) and deflection were validated.

Usualmente, em situações práticas de projeto de lajes mistas, procura-se uniformizar ao máximo a espessura das fôrmas de aço, normalmente por razões econômicas (produção em larga escala). Entretanto, em alguns casos, há a necessidade de se especificarem algumas fôrmas com maior espessura, solução essa pouco competitiva no mercado brasileiro. Uma alternativa economicamente interessante em relação ao aumento de espessura é a inserção de armadura adicional, mantendo-se assim a espessura padrão (em geral 0,80 mm) e obtendo-se aumento da área de aço por meio de vergalhões. No entanto, por se tratar de uma solução inusual, o comportamento estrutural das lajes mistas com armadura adicional e seus critérios e diretrizes de dimensionamento não são previstos em normas e manuais técnicos: a ABNT NBR 8800 (2008, p. 226) e o Eurocode 4 (2004, p. 104) mencionam que, caso haja armadura para resistir ao momento fletor positivo, a formulação apresentada deverá ser adequadamente ajustada, mas não apresentam os respectivos critérios e equacionamentos. O ANSI/ASCE 3-91 (1992), o CSSBI S2-2008 (2008) e o ANSI/SDI C-2011 (2011) não mencionam a possibilidade de armadura adicional. Diante desse cenário, investigou-se o comportamento estrutural de lajes mistas com vergalhões e, por meio de uma extensão matemática das formulações já existentes para o caso sem armadura, foram propostos critérios de dimensionamento para os estados-limites últimos (momento fletor e cisalhamento longitudinal) e de serviço (deslocamento vertical). Foram realizados ensaios de flexão em doze protótipos de lajes mistas de dimensões usuais, sendo oito sem barras adicionais e quatro com, variando-se as dimensões (altura e vão, conforme Eurocode 4 (2004)) e com quatro taxas de armadura. A partir desses resultados, pôde-se analisar o comportamento estrutural dos protótipos com armadura adicional, os quais apresentaram ductilidade e capacidade consideravelmente maiores que as correspondentes lajes sem as barras. Por fim, também foram validadas as formulações referentes ao cisalhamento longitudinal (extensões do Método m-k e do Método da Interação Parcial) e ao deslocamento vertical, para os casos mais usuais. / Usually, on the design of composite slabs with profiled steel decking, it is tended to standardize as much as possible the thickness of the steel decking, generally because of economic reasons (large-scale production). Nevertheless, in a few cases it must be necessary to specify thicker steel decking, which is not a competitive solution in the Brazilian market. An economic alternative regarding the increase of thickness is the insertion of additional bottom reinforcement, thus, keeping the standard thickness (in general 0.80 mm) and obtaining the steel area increment through rebars. Notwithstanding, since that is an unusual solution, the structural behavior of composite slabs with additional reinforcement, their criteria and design guidelines are not provided in standards and technical manuals: ABNT NBR 8800 (2008) and Eurocode 4 (2004) state that, if there are additional bars to resist positive bending moment, the formulation should be adapted, however they do not present the respective criteria and equating. CSSBI S2-2008 (2008), ANSI/ASCE 3-91 (1992) and ANSI/SDI C-2011 (2011) do not mention the possibility of using additional reinforcement. In this scenario, the structural behavior of composite slabs with rebars was investigated and, through a mathematic extension of the formulation already used to the unreinforced situation, design criteria were proposed for the ultimate (flexure and longitudinal shear) and serviceability (deflection) limit states. In addition, flexure tests were carried out in twelve composite slabs with usual dimensions, eight of those without additional bars and four with, following the recommendations by Eurocode 4 (2004) about the variation of the dimensions (height and span), with the latter having four reinforcement rates. With the results of those tests, the structural behavior of the reinforced prototypes was analysed, which have showed considerably higher ductility and resistance when compared to those with the unreinforced ones. Finally, the formulations for the usual cases related to longitudinal shear (extensions of the m-k Method and the Partial Interaction Method) and deflection were validated.

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

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Construções). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

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

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Francisco Correia de Araújo e Armando Campos e Matos

O Parque Estadual Marinho da Laje de Santos (PEMLS) é considerado um dos melhores pontos de mergulho do Brasil além de apresentar grande importância ecológica para a região. Está localizado a 40 km de uma das áreas costeiras mais contaminada do Brasil, o Sistema Estuarino de Santos e São Vicente (SESSV) que apresenta como principais fontes de contaminação as atividades industriais e o maior porto da América Latina. O presente estudo teve como objetivo avaliar o gradiente de contaminação por metais e hidrocarbonetos alifáticos (AH) e policíclicos aromáticos (HPA) nos sedimentos desde o SESSV até o PEMLS para identificar o grau de contaminação e as possíveis fontes dos contaminantes. Amostras de sedimento superficial foram coletadas em pontos distribuídos por todo SESSV, na baia de Santos, na zona marinha adjacente e no PEMLS. Os resultados foram comparados aos valores da qualidade dos sedimentos (VGQS) propostos na literatura para avaliar o grau de contaminação nos sedimentos. De acordo com os resultados, a contaminação por metais e hidrocarbonetos nos sedimentos do SESSV é elevada, acima dos limites estabelecidos nos VGQS, principalmente na porção interna do estuário próximo as atividades industriais. As principais fontes de emissão de contaminantes para o SESSV são os efluentes industriais e a queima de combustíveis fósseis. A zona marinha adjacente, onde está localizada a área de descarte do material dragado, apresentou, depois do estuário, as maiores concentrações de metais e hidrocarbonetos. Essas concentrações foram mais elevadas que as encontradas na baia de Santos. No PEMLS foram registrados indícios de contaminação por Cr, Hg, Ni, Pb e Zn, os quais tem origem de fontes localizadas na costa, que exportam os contaminantes até a região do PEMLS através das correntes marinhas e ainda fontes locais como barcos de operadoras de mergulho e o tráfego de navios. O Ni apresentou concentrações que estiveram acima dos limites do VGQS. Os hidrocarbonetos não apresentaram concentrações elevadas nos sedimentos do PEMLS. Sendo assim, é importante que seja realizado um controle de poluição no SESSV a fim de remediar as áreas mais contaminadas e um monitoramento continuo do gradiente de contaminação desde a zona de costa até o PEMLS para garantir a preservação desse ecossistema que já apresenta indícios de contaminação. A criação de um plano de manejo específico para o PEMLS auxiliaria na proteção dessa Unidade de Conservação. / The Marine State Park of Laje de Santos (MSPLS) is considered one of the best diving spots in Brazil and presents great ecological importance to the region. It is located 40 km from one of the most polluted coastal areas of Brazil, Santos and São VIcente Estuarine System (SSVES) which has as main sources of contamination industrial activities and the largest port in Latin America. The present study aimed to evaluate the gradient of metal and aliphatic hydrocarbons (AH) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contamination in sediments from the SSVES until MSPLS to identify the degree of contamination and the possible sources of contaminants. Sediment samples were collected at sites distributed around SSVES, in the bay of Santos, in the nearby seashore and PEMLS. The results were compared to the values of sediment quality (VGQS) proposed in the literature to assess the degree of contamination in sediments. According to the results, the contamination by metals and hydrocarbons in the sediments of SSVES is very high, above the limits established in the VGQS, mainly in the inner portion of the estuary near the industrial activities. The main sources of contaminants to the SSVES are industrial effluents and the burning of fossil fuels. In the zone nearby seashore between SSVES and MSPLS, where is located the area of disposal of dredged material presented after the estuary, the highest concentrations of metals and hydrocarbons higher than those recorded in the bay of Santos were found. In MSPLS were found evidence of contamination by Cr, Hg, Ni, Pb and Zn were found, which originated from sources located on the coast, the contaminants that export to the region MLSPS through ocean currents and even local sources as boats operators diving and vessel traffic. Therefore, it is important to establish a pollution control program in SSVES in order to remediate the contaminated areas and a continuous monitoring of the pollution gradient from the coast to the MSPLS to ensure the preservation of this ecosystem that is already showing signals of contamination. The creation of a management plan specific to the MSPLS will help the protection of this important Conservation Unit.