Este trabalho apresenta dois tipos de ensaios não destrutivos para a correlação do módulo dinâmico com a resistência à compressão para elementos de concreto. Os métodos de ensaio são a ultrassonografia e o método de excitação por impulso utilizando o equipamento Sonelastic®. Neste trabalho estão descritos seus funcionamentos, aplicações e limitações. A ultrassonografia, através da propagação de ondas sonoras, fornece, indiretamente, o módulo de elasticidade dinâmico. Com o método de excitação por impulso obtêm-se as frequências naturais e os modos de vibração do elemento estudado, o que permite determinar seu módulo dinâmico. Primeiramente, estes ensaios foram utilizados em corpos-de-prova cilíndricos e lajes alveolares produzidas em laboratório para a obtenção das curvas de correlação e, em seguida, estes mesmos ensaios foram realizados na fábrica de concreto pré-moldado. Para elementos de geometria complexa, como é o caso das lajes alveolares, apresenta-se uma metodologia para a obtenção de uma equação analítica para o cálculo do módulo dinâmico no ensaio de excitação por impulso. Estes métodos tiveram o objetivo final de avaliar a resistência à compressão do concreto na pista de protensão da fábrica, e então determinar o melhor momento para a desforma e corte do cabo de protensão. Com ambos os métodos, obteve-se ótimas correlações do módulo dinâmico com a resistência à compressão dos elementos em laboratório. Na fábrica de concreto pré-moldado não foi possível obter uma curva de correlação representativa de toda a laje na pista de protensão, porém foi possível registrar um bom indicativo de que é possível obter boas correlações para futuras pesquisas no assunto / This work presents two types of non-destructive testing for the correlation of the dynamic elastic modulus with the compressive strength. The test methods are the ultrasonography and the impulse excitation using the Sonelastic® equipment. In this work the equipaments operations, applications and limitations are also described. The ultrasound test indirectly supplies the dynamic elastic modulus through the propagation of sound waves. The natural frequencies and the vibration modes of the studied elements are obtained through impulse excitation method allowing to determine its dynamic modulus. To start, these tests were used in cylindrical specimens and hollow core slabs produced in the laboratory to obtain the correlation curves, and then these same methods were performed in the pre-cast concrete plant. As for complex geometric elements, as in the case of hollow core slabs, a methodology is applied in order to obtain an analytic equation to calculate the dynamic modulus in the impulse excitation test. These methods had the final goal the evaluation of the strength of prestressed concrete lying on track of the plant, so as to determine the best moment to demold and cut the prestressed cable. Excellent correlations of the dynamic modulus with compressive strength of the elements made in laboratory were obtained using both methods. It was not possible to obtain in the precast concrete plant a representative correlation curve of the whole slab on the track, nevertheless, it was possible to record a good indication that it is possible to obtain good correlations for future research.

As trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas é um dos aspectos mais influentes em seu desempenho térmico e energético. No entanto, devido à complexidade dos métodos de cálculo e à escassez de estudos nessa área, há ainda um grande número de incertezas quanto à sua modelagem em programas de simulação computacional. O objetivo principal desta pesquisa é identificar a forma mais correta para a modelagem das trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas no programa de simulação de desempenho EnergyPlus, com o uso do pré-processador Slab. A metodologia consiste na verificação do impacto de distintas alternativas de modelagem e na comparação entre as temperaturas da interface piso e solo medidas em célula-teste e simuladas com o Slab. Com a verificação do impacto das alternativas de modelagem foi possível identificar a forma mais correta de modelagem do Slab e os parâmetros de entrada com maior impacto no desempenho térmico de uma habitação de interesse social. Já a medição em célula-teste permitiu analisar a relação entre a evolução das temperaturas da célula-teste e do solo. Verificou-se que a temperatura externa do ar (média mensal) apresenta valores bastante próximos à temperatura do solo, sugerindo que utilizar a temperatura externa pode ser uma alternativa quando não há dados do solo. Com esses dados, foi possível desenvolver simulações paramétricas com diferentes combinações de parâmetros de entrada e comparar a temperatura da interface piso e solo simulada pelo Slab com a medida. Os resultados indicaram que o Slab funciona corretamente e que gera valores de temperatura da interface piso e solo muito próximos da realidade quando este utiliza parâmetros de entrada adequados. Foi verificado também o alto potencial de impacto dos parâmetros de entrada: evapotranspiração, albedo e as propriedades do solo nos resultados do Slab. Além disso verificou-se que, o uso de outras alternativas de modelagem, no lugar do Slab, gera uma diferença muito significativa, com variação de -26,2 a -55,2% nos graus-hora de desconforto totais de uma edificação. Por fim, como síntese dessa pesquisa, foi elaborado um Manual do Slab com o objetivo de auxiliar e incentivar o uso do pré-processador / The heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building is one of the most influential aspects in its thermal and energy performance. However, due to the calculation methods complexity and the scarcity of studies in this area, there are still a great number of uncertainties regarding its modeling in computer simulation programs. The main objective of this research is to identify the most correct way to model heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building in the EnergyPlus performance simulation program using the Slab preprocessor. The methodology consists of verifying the impact of different modeling alternatives and comparing the temperature of the ground and floor interface measured in test cells and simulated with Slab. With the impact verification of the modeling alternatives, it was possible to identify the most correct way of Slab modeling and the input parameters with the greatest impact on the thermal performance of a social housing. The test-cell measurement has allowed analyzing the relationship between the evolution of test-cell and soil temperatures. It was verified that the external air temperature (monthly average) presents very close values to the soil temperature, suggesting that using the external temperature can be an alternative when there is no soil data. With these data, it was possible to develop parametric simulations with different input parameters combinations and to compare the temperature of the ground and floor interface simulated by Slab with the measurement. The results indicated that Slab works correctly and generates values of temperature of the ground and floor interface very close to reality when it uses appropriate input parameters. It was also verified the high impact potential of the input parameters: evapotranspiration, albedo and soil properties in the Slab results. In addition, it was verified that the use of other modeling alternatives, in place of Slab, generates a very significant difference, varying from -26.2 to -55.2% in the total discomfort degrees of a building. Finally, as a synthesis of this research, a Slab Manual was developed with the purpose to assist and encourage the preprocessor use

[pt] Nos trabalhos já concluídos nesta linha de pesquisa foram desenvolvidos protótipos de deck-metálico (steel-deck), empregando-se diversas formas de ligação entre a chapa de aço e o concreto armado, tais como: corrugações de alma (Andrade, 1986), parafusos auto-brocantes (Takey, 2001), septos em perfís tipo bandeja (Vieira, 2003) e corrugações circulares profundas (Beltrão,2003). Com a intenção de se desenvolver um novo perfil metálico que apresentasse uma boa aderência mecânica entre o concreto e o aço e com características de comportamento dúctil, estudou-se várias formas da seção transversal ideal. Variáveis como peso, altura, espessura, tensão de escoamento, vão máximo, e capacidade de suporte de carga foram consideradas. Após definição e otimização da seção do perfil metálico, foi efetuado um estudo experimental composto de uma série de ensaios. Foram executados dois ensaios de arrancamento (pull-out), nove ensaios de flexão do perfil metálico e um ensaio em escala real da laje mista. Os ensaios tipo pull-out foram executados para estabelecer a carga última de deslizamento na interface aço/concreto. Os ensaios dos perfis metálicos serviram para verificar a rigidez dos mesmos durante a fase de concretagem. Procurou-se com o ensaio em escala real determinar a resistência última da estrutura, o modo de ruína, as deflexões e as deformações. A fase final compreendeu a comparação dos resultados experimentais com os dos trabalhos desenvolvidos por Takey e Beltrão, bem como com resultados teóricos para validação de resultados do sistema proposto de laje mista. / [en] The research work in composite slabs so far conducted has investigated various alternatives for the development of an economic and efficient composite slab system. These alternatives evaluated the effectiveness of the concrete to steel plate bonding by means of: web corrugations (Andrade, 1986), self-drilling bolts (Takey, 2001), cold formed channel sections with diaphragms (Vieira, 2003), and the used of deep circular corrugations, (Beltrão, 2003). The present investigation main objective was to develop a cold formed profile presenting an efficient connection between the concrete and the steel profile that yields a ductile behaviour for such system. The first step of the investigation was devoted to the assessment of an optimum cold-formed profile geometry. This task was made taking into account parameters like: profile weight, plate thickness, yield stress, maximum span and load carrying capacity among others. Following the definition of the optimum cold formed steel profile an experimental program was conceived and executed. The first part of the experiments consisted on pull-outs tests made to access the concrete to steel bond resistance. This was followed by simple supported tests on the cold formed steel profile to evaluate their stiffness during concrete casting operation. Finally a full-scale composite slab system was performed. The main aim of this test was to determine the composite system load carrying capacity, typical failure modes, associated stresses and displacements. The final phase of this dissertation depicts comparisons of the already mentioned experiments to other tests made by Takey (Takey, 2001), and Beltrão (Beltrão, 2003), as well as comparison of theoretical results, to validate the proposed composite slab system results.

No mercado mundial existe uma visível tendência de tornar as obras mais industrializadas e racionalizadas com o objetivo de reduzir os desperdícios, acelerar a velocidade de execução das obras e garantir maior qualidade às mesmas. A adoção de elementos estruturais com certo grau de industrialização pode trazer benefícios em relação aos custos, à mão de obra, ao tempo de execução e ao impacto ambiental. Neste contexto, as estruturas mistas de aço e concreto satisfazem essa necessidade, pois tanto os elementos de aço quanto os elementos de concreto podem ser pré-fabricados, ficando apenas as etapas de içamento e montagem a serem realizadas na obra, reduzindo o uso de fôrmas e escoramentos. Os pisos mistos de aço e concreto de pequena altura caracterizam-se pelo embutimento da laje de concreto na altura do perfil de aço, sendo a principal vantagem, em relação ao piso misto convencional, a redução da altura total do composto. Portanto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento de pisos mistos de aço e concreto de pequena altura com laje alveolar em concreto protendido por meio de ensaios de cisalhamento direto (push-out test) e de flexão. Na solução proposta, a transferência de esforços entre o perfil de aço e a laje alveolar foi feita por meio de conectores tipo pino com cabeça e concreto moldado no local. Os resultados demonstraram-se promissores em termos de comportamento do piso misto de pequena altura, aumentando significativamente a rigidez do sistema em relação à viga de aço isolada. Em complemento, foi desenvolvida uma simulação numérica dos modelos físicos ensaiados utilizando o pacote computacional DIANA®, fundamentado no método dos elementos finitos, na qual o modelo numérico representou adequadamente o comportamento dos pisos mistos de pequena altura, permitindo análises paramétricas. / On the world market, there is a visible tendency to turn buildings construction more industrialized and rationalized in order to reduce waste, accelerate the construction speed and ensure higher quality to them. The adoption of structural elements with a degree of industrialization can bring benefits regarding costs, labor, construction time and environmental impact. In this context, steel and concrete composite structures satisfy this need, since steel and concrete elements can be prefabricated, with only lifting and mounting steps to be performed on site, reducing use of formwork and shoring. A type of slim floor system consists in precast concrete hollow core slabs supported on the lower flange of steel beams. The major advantage of this solution, compared to conventional composite beam, is reducing the overall height of the floor. Therefore, this study aims to analyze the behavior of slim floor with prestressed concrete hollow core slabs through push-out and bending tests. In the proposed solution, the transfer of forces between steel beam and hollow core slabs was made by stud bolts and cast on site concrete. The obtained results proved to be promising in terms of slim floor behavior, significantly increasing the system stiffness regarding the isolated steel beam. In addition, a numerical modeling of the studied slim floor system was developed, using finite element based software DIANA®, in which the numerical model adequately represented the behavior of the composite beam, allowing parametric analysis.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-03-29T18:21:36Z No. of bitstreams: 1 DissMCAad.pdf: 6301246 bytes, checksum: 1a4544ba506998d2e95d6d0e3106cbc2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-03T20:08:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMCAad.pdf: 6301246 bytes, checksum: 1a4544ba506998d2e95d6d0e3106cbc2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-03T20:08:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMCAad.pdf: 6301246 bytes, checksum: 1a4544ba506998d2e95d6d0e3106cbc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-03T20:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMCAad.pdf: 6301246 bytes, checksum: 1a4544ba506998d2e95d6d0e3106cbc2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / Não recebi financiamento / The structural modeling of mult-storey buildings using the simplified model in which the slabs is calculated in isolation and their efforts transferred to a three-dimensional frames is now overcome by the state of the art computational analysis. Currently even with structures formed by bar elements (three-dimensional frames) it is possible to make the analysis considering the effect monolithic of concrete structures or operating as a whole. For certain cases, it is essential to consider all the structural elements participating in the bracing to the structure is presented stable in the horizontal actions combined with vertical actions, such as the flat slabs systems.Through of analysis examples of structures of buildings with multiple floors in reinforced concrete are presented advantages in performing three-dimensional modeling, comparing the results obtained with the simplified models. It shows the importance of considering the slab stiffness in flat slabs systems and how the distribution of efforts to change the three-dimensional model. Analyses are done using commercial software tool allowing verify quantitative variation of structural materials. Finally an analysis is made of the examples made showing the main differences in the new models. / A modelagem estrutural de edifícios de múltiplos andares usando o modelo simplificado no qual o pavimento é calculado de forma isolada e seus esforços transferidos para um pórtico tridimensional hoje está superada pelo estado da arte da análise computacional. Atualmente mesmo com estruturas constituídas por elementos de barras (pórticos tridimensionais) já é possível fazer a análise considerando o efeito monolítico das estruturas de concreto, ou seja, funcionando com um todo. Para determinados casos, é fundamental a consideração de todos os elementos estruturais participando do contraventamento para que a estrutura se apresente estável frente às ações horizontais combinadas com as ações verticais, como, por exemplo, os sistemas de lajes lisas. Por meio das análises de alguns exemplos de estruturas de edifícios de múltiplos pavimentos de concreto armado são apresentadas as vantagens em se realizar a modelagem tridimensional, comparando-se os resultados obtidos com os dos modelos simplificados. Mostra-se a importância da consideração da rigidez da laje em sistemas de lajes lisas e como a distribuição de esforços se altera no modelo tridimensional. As análises são feitas através de ferramenta computacional comercial permitindo assim verificar a variação de quantitativo de materiais estruturais. Por fim é feita uma análise dos exemplos realizados mostrando as principais diferenças encontradas nos novos modelos.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Christine Garrido Marquez.pdf: 3277601 bytes, checksum: e27c6b29c8e0951b47d16d9bbfeb2287 (MD5) Previous issue date: 2006-08-31 / Eight reinforced concrete square flat slabs of reinforced concrete were tested. Slabs were 130mm thick with an 1800 mm side and were submitted to central loading, and the objective was to investigate the influence of column rectangularity coefficient. Column cross section dimensions (cmáx/cmín) varyied between 1 and 4, with a constant perimeter equal to 1000mm. Results presented and analysed include ultimate loads and failure types, modes of rupture, vertical displacements, cracking and deformations of steel and concrete. Comparisons with codes, norms and results of literature results are also presented. The results indicate that as the rectangularity coefficient increases, punching shear resistance decreases for constant perimeter column flat slabs. Suggesting that punching shear has to be considered specially in regions close to column extremity, where there is a larger concentration of shear forces. A proposal for an inclusion of the retangularity parameter (cmáx/cmín) in expressions for calculation punching shear resistance of ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) and NBR-6118 (2003) codes is presented. / São analisadas experimentalmente 8 (oito) lajes cogumelo de concreto armado quadradas com 1800 mm de lado e 130 mm de espessura, submetidas a carregamento central, com o objetivo de investigar a influência do índice de retanguralidade do pilar, sendo que a relação entre as dimensões da seção transversal do pilar (cmáx/cmín) variou entre 1 e 4, com perímetro mantido constante e igual a 1000 mm. São apresentados e analisados os resultados das cargas últimas, modos de ruptura, deslocamentos verticais, fissuração e deformações do aço e concreto. São apresentadas comparações dos resultados experimentais com códigos, normas de projeto e resultados da literatura. Os resultados indicam que à medida que aumenta o índice de retangularidade, a resistência à punção diminui, para lajes que possuem pilares com o perímetro constante. Sugerindo que o combate à punção pode ser mais efetivo em regiões próximas das extremidades dos pilares, onde há maior concentração de forças cortantes. É apresentada uma proposta de inclusão do parâmetro cmáx/cmín nas expressões de cálculo da resistência à punção do ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) e NBR-6118 (2003).

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-27T17:05:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-27T18:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T18:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Composite beams of steel and concrete are studied for some time. The mechanism of transfer of longitudinal shear stresses on the interface between the beam and the slab usually occurs by means of shear connectors. In this case, the set of two materials behavior depends on the strength and rigidity of the connector on the interface, being well known for connectors with pin-type head associated with massive concrete slab. However, there is little information on shear connectors with pin-type head associated with hollowcore slab concrete. This study aims to determine, by means of direct shear tests, the resistance of connectors with pin-type head when associated with cellular slab and precast concrete presence of cover concrete. Hollow core slabs are analyzed with two different heights and concrete cover of 40 mm in thickness. Is also varied the strength of concrete fill and rate of shear reinforcement at the link. The results are compared with normative prescriptions and suggestions for other jobs. At the end, we propose the modification of an expression commonly used to evaluate the resistance of stud bolt and alveolar slab so as to adapt it to the situation of cellular concrete slab with hood. / As vigas mistas de aço e concreto são estudadas há bastante tempo. O mecanismo de transferência de tensões de cisalhamento longitudinais pela interface entre a viga e a laje normalmente se dá por meio de conectores de cisalhamento. Nesse caso, o comportamento conjunto dos dois materiais depende da resistência e da rigidez do conector na interface, sendo bem conhecido para os conectores do tipo pino com cabeça associados com laje maciça de concreto. Entretanto, há pouca informação sobre conectores de cisalhamento do tipo pino com cabeça associados com laje alveolar de concreto pré-moldado. Este trabalho tem por objetivo determinar, por meio de ensaios de cisalhamento direto, a resistência de conectores do tipo pino com cabeça quando associados com laje alveolar de concreto pré-moldado e presença de capa de concreto. São analisadas lajes alveolares com duas alturas diferentes e capa de concreto de 40 mm de espessura. Também é variada a resistência do concreto de preenchimento e a taxa de armadura transversal à ligação. Os resultados são comparados com prescrições normativas e sugestões de outros trabalhos. Ao final, é proposta a modificação de uma expressão normalmente utilizada para avaliar a resistência do conector tipo pino com cabeça e laje alveolar de modo a adequá-la à situação de laje alveolar com capa de concreto.

No mercado mundial existe uma visível tendência de tornar as obras mais industrializadas e racionalizadas com o objetivo de reduzir os desperdícios, acelerar a velocidade de execução das obras e garantir maior qualidade às mesmas. A adoção de elementos estruturais com certo grau de industrialização pode trazer benefícios em relação aos custos, à mão de obra, ao tempo de execução e ao impacto ambiental. Neste contexto, as estruturas mistas de aço e concreto satisfazem essa necessidade, pois tanto os elementos de aço quanto os elementos de concreto podem ser pré-fabricados, ficando apenas as etapas de içamento e montagem a serem realizadas na obra, reduzindo o uso de fôrmas e escoramentos. Os pisos mistos de aço e concreto de pequena altura caracterizam-se pelo embutimento da laje de concreto na altura do perfil de aço, sendo a principal vantagem, em relação ao piso misto convencional, a redução da altura total do composto. Portanto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento de pisos mistos de aço e concreto de pequena altura com laje alveolar em concreto protendido por meio de ensaios de cisalhamento direto (push-out test) e de flexão. Na solução proposta, a transferência de esforços entre o perfil de aço e a laje alveolar foi feita por meio de conectores tipo pino com cabeça e concreto moldado no local. Os resultados demonstraram-se promissores em termos de comportamento do piso misto de pequena altura, aumentando significativamente a rigidez do sistema em relação à viga de aço isolada. Em complemento, foi desenvolvida uma simulação numérica dos modelos físicos ensaiados utilizando o pacote computacional DIANA®, fundamentado no método dos elementos finitos, na qual o modelo numérico representou adequadamente o comportamento dos pisos mistos de pequena altura, permitindo análises paramétricas. / On the world market, there is a visible tendency to turn buildings construction more industrialized and rationalized in order to reduce waste, accelerate the construction speed and ensure higher quality to them. The adoption of structural elements with a degree of industrialization can bring benefits regarding costs, labor, construction time and environmental impact. In this context, steel and concrete composite structures satisfy this need, since steel and concrete elements can be prefabricated, with only lifting and mounting steps to be performed on site, reducing use of formwork and shoring. A type of slim floor system consists in precast concrete hollow core slabs supported on the lower flange of steel beams. The major advantage of this solution, compared to conventional composite beam, is reducing the overall height of the floor. Therefore, this study aims to analyze the behavior of slim floor with prestressed concrete hollow core slabs through push-out and bending tests. In the proposed solution, the transfer of forces between steel beam and hollow core slabs was made by stud bolts and cast on site concrete. The obtained results proved to be promising in terms of slim floor behavior, significantly increasing the system stiffness regarding the isolated steel beam. In addition, a numerical modeling of the studied slim floor system was developed, using finite element based software DIANA®, in which the numerical model adequately represented the behavior of the composite beam, allowing parametric analysis.