Universidade Federal de Uberlândia / Este trabalho é relativo a uma investigação experimental sobre reforço à flexão de vigas de concreto armado e a influência de um tipo de conector. O programa experimental foi constituído de 8 conjuntos de blocos de concreto e de 15 vigas. Os blocos para ensaios de cisalhamento direto com seção transversal de 15 cm x 15 cm, sendo 4 conjuntos sem conectores e 4 com conectores. As vigas para ensaio à flexão possuíam seções transversais de 12 cm x 22 cm e comprimento de 200 cm, distribuídas em três séries de ensaio, cada uma envolvendo cinco vigas: 5 vigas utilizadas para referência, ou seja, sem reforço, 10 vigas reforçadas com superfície do substrato de textura escovada, sendo 5 delas com conectores metálicos colados no substrato. Para a confecção das vigas foi utilizado concreto usinado auto adensável de 20 MPa, 2ø12,5 mm na armadura longitudinal inferior e 2ø5 mm na armadura longitudinal superior. Os estribos foram de ø5 mm, espaçados a cada 10 cm. As vigas foram submetidas à aplicação de uma força aplicada em dois pontos, distantes de 60 cm dos apoios. Previamente a ruptura e ao serviço de reforço, todas as vigas foram submetidas à carga de projeto até a estabilização de flecha, posteriormente, a carga foi reduzida para 80 % sendo executado o reforço e finalmente ensaiadas até a ruptura. O reforço foi composto do acréscimo de 5 cm de graute nas laterais e fundo da viga em uma extensão de 140 cm, simetricamente ao centro do vão. As armaduras acrescentadas foram similares a existente na viga. A força aplicada, os deslocamentos, as deformações no aço e no concreto foram medidas. Nos ensaios de cisalhamento direto em blocos, os conectores contribuíram para o aumento da tensão média de ruptura em 70,8%. As vigas de referência romperam por flexão com cargas próximas às calculadas. Pelos resultados, o reforço à flexão foi eficiente, elevando a capacidade portante em 44 % e mudou o mecanismo de ruptura para cisalhamento no trecho sem reforço. Nas vigas com conectores o aumento foi de 47%, somente um pouco superior, pois eles não foram totalmente solicitados. / This work is based on an experimental investigation of reinforced concrete beams strengthened to flexure and the influence of a type of connector. The experimental program consisted of 8 sets of concrete blocks and 15 beams. The blocks used in shear tests with cross section of 15 cm x 15 cm, 4 sets without connectors and 4 with connectors. The beams for flexure testing had cross sections of 12 cm x 22 cm and length of 200 cm, divided in three series of the tests, each involving five beams: 5 beams was used for reference, that is, without reinforcement. 10 beams reinforced with surface brushed texture substrate, 5 of them with metal connectors bonded to the substrate. Beams were made with self-compacting concrete of 20 MPa, 2ø12,5 mm to longitudinal bottom reinforcement and 2ø5 mm at longitudinal top. The stirrups were ø5 mm and 10 cm long run. The beams were submitted to four-point load bending test. Previously to the rupture and reinforcement, all the beams were submitted to the project load up to its deflection's stabilization, later, the load was reduced to 80% and executed the reinforcement and finally tested to rupture. The reinforcement was composed of 5 cm grouting increase on the sides and bottom of the beam in a length of 140 cm, symmetrically of the center. The additional reinforcement was similar to the used in the beam. The applied force, the displacement, deformations in steel and in concrete were measured. In direct shear tests in blocks, the connectors contributed to increase in the rupture average stress in 70.8%. The reference beams broken by flexure with loads next to those calculated. The results, the flexure reinforcement was efficient, increasing the load capacity by 44% and changed the rupture mechanism to shear at the unreinforced section. At the beams with connectors the increase was of 47%, a little superior because they had not only been total requested. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta pesquisa utilizou-se um equipamento experimental que utiliza o método do eco-impacto produzido no Laboratório de Ensaios Físicos do Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (UERJ/IPRJ), para estimar a espessuras de placas de concreto através da propagação de ondas de tensão geradas por um impacto. Para determinação dessa espessura, foram investigados vários mecanismos de estruturação do protótipo do equipamento com objetivo de se obter a melhor leitura possível, por meio das literaturas existentes. Entre parâmetros avaliados no estudo, estava o modelo de sensor a ser utilizado, o tipo de impactor, a precisão relacionada à aquisição de dados e o tratamento do mesmo, a distância entre o ponto de impacto e o transdutor (sensor), e o local de teste. Os resultados experimentais concordam com as previsões teóricas e revelam que este método é eficiente para análise de estrutura de concreto. A análise da espessura e resposta em frequência de um novo protótipo desenvolvido e os testes realizados possibilitou um erro médio de espessura real para amostras sem agregados de 0,39% e para as amostras com agregados com de 0,64%. Esses resultados apontam que o equipamento produzido tem potencial e que o mesmo pode ser utilizado para avaliação de estrutura de concreto. / In this research we used an experimental device that uses the method of impact-echo on Physical Testing Laboratory of the Polytechnic Institute of Rio de Janeiro (UERJ/IPRJ), to estimate the thickness of concrete slabs through the propagation of stress waves generated by an impact. To determine this thickness, several mechanisms for structuring the prototype equipment in order to obtain the best possible reading by means of existing literatures were investigated. Among the parameters evaluated in the study was the model of sensor being used, the type of impact, the precision related to the data acquisition and processing thereof, the distance between the impact point and the transducer (sensor), and test site. The experimental results agree with the theoretical predictions and show that this method is effective for analyzing concrete structure. The thickness analysis and frequency response of a new prototype and testing allowed an average error of actual thickness for samples without aggregates and 0.39 % for samples with aggregates with 0.64 %. These results indicate that the product produced has potential and that it can be used for evaluation of concrete structure.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Antonio_Boness.pdf: 1734195 bytes, checksum: 60769d0cc4e992347a83d1cf365a0030 (MD5) Previous issue date: 2007-08-02 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Apresentamos um modelo matemático geral, baseado na teoria de Cosserat para estruturas flexíveis unidimensionais, em regime de deslocamentos finitos e sujeitas a restrições unilaterais. Ao modelo geral agregamos a hipótese de inextensibilidade e, desprezando os efeitos do cisalhamento e das forças inerciais, formulamos o problema variacionalmente tanto na forma cinemática quanto em Lagrangiano Aumentado. Para esta última formulação, construímos aproximações por elementos finitos de Galerkin e utilizamos um algoritmo do tipo Uzawa para a solução do problema aproximado. Apresentamos estudos numéricos com o intuito de avaliar a formulação, validar o algoritmo de solução e exemplificar possíveis aplicações práticas do modelo. Buscando viabilizar uma análise numérica, realizamos uma linearização consistente do modelo geral apresentado anteriormente, produzindo um modelo em regime de pequenos deslocamentos e deformações, descrito no espaço tridimensional. Para este problema, introduzimos uma aproximação por elementos finitos mistos estabilizados, adicionando à formulação de Galerkin formas residuais de mínimos quadrados provenientes das equações de equilíbrio. Provamos que esta formulação atende às condições suficientes para existência e unicidade de solução, independente da esbeltez da estrutura. Apresentamos estimativas de erro indicando taxas de convergência e resultados numéricos comprovando tais taxas. Apresentamos algumas aplicações dos modelos ao estudo de estabilidade de dutos aquecidos e enterrados, na análise da estabilidade de armaduras de risers e umbilicais e, na área biológica, apontamos as possibilidades de suas utilizações na modelagem de moléculas de ADN.

Apresentamos um modelo matemático geral, baseado na teoria de Cosserat para estruturas flexíveis unidimensionais, em regime de deslocamentos finitos e sujeitas a restrições unilaterais. Ao modelo geral agregamos a hipótese de inextensibilidade e, desprezando os efeitos do cisalhamento e das forças inerciais, formulamos o problema variacionalmente tanto na forma cinemática quanto em Lagrangiano Aumentado. Para esta última formulação, construímos aproximações por elementos finitos de Galerkin e utilizamos um algoritmo do tipo Uzawa para a solução do problema aproximado. Apresentamos estudos numéricos com o intuito de avaliar a formulação, validar o algoritmo de solução e exemplificar possíveis aplicações práticas do modelo. Buscando viabilizar uma análise numérica, realizamos uma linearização consistente do modelo geral apresentado anteriormente, produzindo um modelo em regime de pequenos deslocamentos e deformações, descrito no espaço tridimensional. Para este problema, introduzimos uma aproximação por elementos finitos mistos estabilizados, adicionando à formulação de Galerkin formas residuais de mínimos quadrados provenientes das equações de equilíbrio. Provamos que esta formulação atende às condições suficientes para existência e unicidade de solução, independente da esbeltez da estrutura. Apresentamos estimativas de erro indicando taxas de convergência e resultados numéricos comprovando tais taxas. Apresentamos algumas aplicações dos modelos ao estudo de estabilidade de dutos aquecidos e enterrados, na análise da estabilidade de armaduras de risers e umbilicais e, na área biológica, apontamos as possibilidades de suas utilizações na modelagem de moléculas de ADN.