As vigas compostas pregadas possuem vasta aplicação como material estrutural, desde vigas para instalações residenciais e industriais até longarinas de pontes de pequenos vãos, apresentando como principais vantagens o baixo custo e a facilidade de execução, não exigindo mão-de-obra qualificada. Este trabalho tem como objetivo o estudo teórico e experimental de vigas de madeira com seção composta I formadas por peças de madeira serrada e solidarizadas por pregos. São apresentados os critérios das normas EUROCODE 5, DIN1052 e NBR 7190, bem como a teoria a respeito do assunto. É avaliado o procedimento de cálculo da NBR 7190, em comparação com o EUROCODE 5, sendo realizada verificação experimental dos critérios destas normas, por meio de ensaios de flexão em protótipos de vigas compostas em escala natural. Os resultados obtidos demonstram que o modelo do EUROCODE 5 é o mais indicado para estimar a rigidez efetiva, tensões normais e de cisalhamento como também a força nos conectores / The built-up I beams are widely employed as structural elements, from residential and industrial facilities, to girders for bridges of small span. The fact that they do not demand skilled workmanship, the low cost and easiness of construction are their main advantages. This research aims at the theoretical and experimental analysis of built-up I beams, made of sawn elements nailed jointed. The EUROCODE 5, DIN 1052 and NBR 7190 criteria as well as the basic theory are presented. The design procedure adopted by NBR 7190 is compared to the EUROCODE 5 one. Experimental evaluation of these criteria is made subjecting built-up beam prototype to bending tests. The results should that the EUROCODE criteria is the most recommended for estimate the effective rigidity, normal and shear stresses as well as the load on a fastener

Este trabalho estuda o comportamento estrutural de blocos sobre estacas em concreto armado situados em divisas de terrenos. Foi feita revisão bibliográfica abordando os assuntos de blocos de coroamento, vigas de equilíbrio, modelo de bielas e tirantes e um breve comentário sobre o programa computacional Diana (2010). O trabalho apresenta um roteiro para análise estrutural e dimensionamento de vigas de equilíbrio sobre estacas com pilar excêntrico ao apoio. É apresentado um exemplo feito por Andrade (1989), comparado com o método proposto por Burke (1979) e com análise numérica. Além deste, foram analisados casos de projetos reais utilizando o método Burke (1979) adaptado neste trabalho. Alguns desses exemplos foram modelados em regime elástico e linear no programa computacional Diana (2010). São apresentadas comparações de resultados obtidos com o método Burke (1979) e análise numérica, comprovando a eficácia desse método. Em todos os exemplos estudados o método proposto por Burke (1979) indicou bons resultados quando comparados com os encontrados em análise computacional. A dissertação apresenta soluções para projetos de bloco sobre estacas, situados em divisas de terrenos e associados a vigas de equilíbrio. / This research investigates the structural behavior of reinforced concrete blocks piles located on the limit of land. Literature review was done about blocks piles, balance beams, strut and tie model and a short comment about the Diana computer program (2010). The dissertation presents a roadmap for structural analysis and sizing of balance beams on stakes with eccentric support pillar. An example, which was studied by Andrade (1989), is compared with the same example done using the method proposed by Burke (1979) and with numerical analysis. In addition to this, are analyzed real cases of projects using the method of Burke (1979). Some of these examples were modeled in linear and elastic characteristics using Diana program computer (2010). Here, it is presented comparisons between the method proposed by Burke (1979) and numerical analysis. It is presented comparisons between the method Burke (1979) and numerical analysis, proving the effectiveness of this method. In all examples studied the method proposed by Burke (1979) provided with good accuracy the results for computer analysis. The conclusion presents suggestions for projects of block piles located in limit of land associated with balance beams.

Neste trabalho é estudada uma variação do sistema estrutural de ponte de madeira com tabuleiro laminado protendido, em que a seção transversal é formada por vigas-T. As nervuras destas vigas são de madeira laminada colada e o tabuleiro de madeira serrada. São analisadas pontes da classe 30, com uma ou duas faixas de tráfego, dimensionando-se os elementos estruturais para diversas situações de projeto, e avaliando-se as influências das espécies e classes de resistência das madeiras e dos fatores geométricos (largura da nervura, altura do tabuleiro e espaçamento entre nervuras) na altura das nervuras. O procedimento de cálculo utilizado no dimensionamento das pontes de madeira formadas por vigas-T baseia-se no método WVU. Para o desenvolvimento deste trabalho, o método foi adaptado aos critérios da Associação Brasileira de Normas Técnicas, \"NBR 7188/84 - Cargas móveis em pontes rodoviárias e passarelas de pedestres\" e \"NBR 7190/97 - Projeto de estruturas de madeira\", e programado em software MATHCAD©. Os resultados obtidos indicam que não existe influência significativa na altura da nervura, ao se utilizar madeira da classe C 30 ou C 40 no tabuleiro, ou ao se variar a altura do tabuleiro de 15 até 25 cm. O modelo teórico é avaliado experimentalmente, por meio de modelo reduzido na escala geométrica de 1:5, obtendo-se boa concordância entre os valores experimentais e os teóricos. / In this work it is studied a variation of the structural system of timber bridge with transversely laminated deck, in which the transversal section is composed of T-beams. The stringers of those beams are made of glued laminated timber and the deck of sawed timber. Bridges of class 30 are analyzed, with one or two traffic lanes, where the structural elements are designed for different project situations, and evaluated the influences of specimens and wood classes and geometric factors (width of stringer, depth of deck and spacing of stringers) in the depth of stringers. The calculus procedure used in the design of the timber bridges composed of T-beams is based on the WVU Method. To the development of this work, the method was adapted to the criteria of the Brazilian standards \"NBR 7188/84 - Live Loads in Highway Bridges and Pedestrian Bridges\" and \"NBR 7190/97 - Project of Timber Structures\" and programmed in MATHCAD© software. The results obtained show that there is no significant influence in the depth of stringer, either by using wood class C 30 or C 40, or by varying the height of the deck from 15 to 25 cm. The theoretical model is evaluated experimentally, by means of a reduced model at 1:5 geometric scale, being obtained well agreement between experimental and theoretical values.

O comportamento mecânico de vigas em alvenaria estrutural submetidas ao cisalhamento é abordado de forma aprofundada neste trabalho. São apresentados neste estudo um extensivo levantamento bibliográfico, o qual estabelece um panorama sobre o tema, um programa experimental com ensaios de caracterização do material alvenaria e de vigas em escala natural e um estudo numérico das vigas ensaiadas em laboratório. Na etapa de caracterização dos materiais o comportamento compósito da alvenaria é analisado por meio de prismas submetidos à compressão em duas direções ortogonais, normal e paralela à junta. Para o estudo das vigas são realizados trinta e sete ensaios, nos quais são avaliadas as influências da geometria, das taxas de armaduras e da relação a/d (em que a é a distância da carga aplicada até o apoio e d é a altura útil) na capacidade resistente ao cisalhamento. Posteriormente, é realizada a modelagem numérica através do software DIANA® com o propósito de complementar as análises dos ensaios. A partir dos resultados experimentais e numéricos pôde-se concluir que, com exceção das vigas com armaduras longitudinais de 10 mm de diâmetro, os demais modelos atingiram a ruína por cisalhamento, devido à ausência de estribos ou pela sua insuficiência. O aumento da taxa de armadura longitudinal de 0,45 para 1,18% resultou em um incremento de 18,4% na resistência ao cisalhamento convencional. Para as duas geometrias (vigas com duas e três fiadas) e as duas relações a/d (0,77 e 1,72), constatou-se que não há uma melhora significativa na capacidade resistente quando a taxa de armadura transversal é aumentada de 0,05 para 0,07%. Os mecanismos resistentes, como o efeito de pino, foram efetivos na resistência dos modelos. Por fim, as análises numéricas reproduziram de forma satisfatória os experimentos, tanto no que diz respeito ao comportamento pré e pós-pico quanto na previsão da força última. / This work is an in depth study about the mechanical behaviour of masonry beams subjected to shear forces. An extensive literature review, which establishes a panorama on the subject, an experimental program considering material characterization and full scale beams tests and a numerical study for the tested beams are presented. For the beams, thirty seven tests are carried out in which the influence of geometry, reinforcements ratio and a/d ratio (where a is the distance from the load to adjacent support and d is the effective depth) on the shear strength are evaluated. Computational modelling is performed using the DIANA® software in order to complement the experimental results. From the experimental and numerical results it was possible to conclude that, except for beams with 10 mm diameter steel bar, the other models failed in shear, due to the absence of stirrups or their insufficiency. An increase in longitudinal reinforcement ratio from 0,45 to 1,18% improved the theoretical shear strength in 18,4%. For the beams with two and three courses and for a/d ratios 0,77 and 1,72 it was found that there is no significant improvement on the load capacity when the transverse reinforcement ratio is increased from 0,05 to 0,07%. Shear strength mechanisms, such as the dowel action, were effective in the models load capacity. Finally, the numerical analyzes satisfactorily reproduced the experiments, regarding to the pre and post-peak behaviour and in the prediction of the ultimate load.

Este trabalho apresenta uma análise teórica e experimental do desempenho de vigas de concreto armado com telas soldadas com relação à resistência, à força cortante e ao controle da fissuração. O programa experimental englobou cinco séries de vigas com variação dos seguintes parâmetros: largura e altura das vigas, taxa de armadura transversal, taxa de armadura lateral e tipo de ancoragem dos fios verticais da tela no bordo comprimido da viga. Os modelos experimentais foram constituídos por doze vigas VQ (15 x 40 x 305), relação a/d= 2,78 e sete vigas VS (20 x 70 x 540), a/d= 2,66, ambas com seção T (bf = 50 cm e hf = 10 cm). O esquema de ensaio foi de uma viga simplesmente apoiada, com duas forças concentradas aplicadas. A formulação proposta, elaborada com base na teoria do cisalhamento-atrito, considerando a contribuição da armadura lateral na resistência à força cortante, foi analisada mediante os resultados obtidos nos ensaios. Analisaram-se também as aberturas das fissuras de cisalhamento na alma. A contribuição da armadura lateral da tela soldada deve-se à alteração em dois mecanismos resistentes alternativos: aumento da parcela de engrenamento dos agregados afetada pelas menores aberturas das fissuras de cisalhamento na alma e pelo efeito de pino dos fios da armadura lateral nos pontos em que são interceptados pelas fissuras diagonais. De modo geral, as vigas armadas com telas soldadas apresentaram menores aberturas de fissuras de cisalhamento na alma, um panorama de fissuração mais sistemático e maior reserva de resistência nas proximidades do colapso. / This work presents a theoretical-experimental analysis of performance shear design and cracking control in reinforced concrete beams with welded wire mesh. The experimental program consisted of five series of beams with variation of the following parameters: width and depth of the beam, transversal reinforcement ratio, lateral reinforcement ratio and type of stirrup anchorage in beam compression zone. The tested specimens comprised of twelve beams VQ (15 x 40 x 305), shear span-to-depth a/d= 2,78 and seven beams VS (20 x 70 x 540), a/d= 2,66, both with T transversal section (bf = 50 cm e hf = 10 cm). The test setup was a simply supported beam, with two concentrated forces applied. The proposed model was based on shear friction, which took account of the lateral reinforcement contribution on shear design. This model was compared with the test results. It was also studied the shear crack widths on the web beam. The lateral reinforcement contribution is provided by two alternative strength mechanisms: the increasing of portion agreggate interlock affected by smaller diagonal crack widths and the dowel effect of lateral reinforcement wires intercepted by diagonal plane failure. Generally, the welded wire fabric beams presented smaller inclined shear cracks, a better cracking configuration and higher strength reserve close to colapse.

O emprego das vigas mistas na atualidade é uma das opções atrativas para a construção de pontes e das lajes dos andares de prédios. A obtenção das melhores características individuais em resistência e rigidez dos materiais envolvidos é aproveitada neste tipo de estruturas. O presente trabalho visa à formulação de um modelo matemático e sua implementação numérica através de um código computacional capaz de representar com confiabilidade este tipo de estruturas para cargas de curta duração. Assim é utilizada a teoria de plasticidade associada com um algoritmo de retorno explícito para o concreto e o aço estrutural, sendo inserido estes procedimentos dentro de um processo incremental iterativo baseado num critério de convergência de forças ou deslocamentos. Para a modelagem da laje de concreto é desenvolvido o elemento finito quadrilátero de casca degenerada de oito nós, que considera as tensões de corte fora do plano, usando a teoria de Reissner-Mindlin. O fenômeno de travamento por cortante, característico neste tipo de elemento finito, é solucionado usando uma regra de integração reduzida e uma modificação do fator de forma aplicado às tensões de corte. Para a modelagem da viga de aço foi implementado um elemento de casca poliédrica produto do acoplamento das rigidezes do elemento de placa delgada e de membrana proposto por Batoz & Tahar (1982) e Ibrahimbegovic et al. (1990), respectivamente. Os conectores de corte são modelados mediante elementos de barra tridimensional viga-coluna que unem os planos médios da laje de concreto e mesa superior da viga de aço nas posições reais dos conectores de corte de acordo com os relatórios experimentais para os exemplos estudados. A compatibilidade nas rotações e deslocamentos axiais no conector é conseguida mediante a inclusão de valores muito grandes nas rigidezes correspondentes. O trabalho em conjunto dos três elementos desenvolvidos, laje de concreto, viga de aço e conectores, possibilita a abordagem de qualquer estrutura complexa do tipo viga mista. A validação do modelo numérico proposto é demonstrada através dos exemplos de aplicação testados. / Currently, composite sections are one of the more attractive options to be used for bridge and building floors construction. The reason is that the best individual characteristics in strength and stiffness of the involved materials are obtained for these structures. Formulation of a mathematical model and its numerical implementation for a reliable simulation of these structures for short time analysis is the main objective of the present work. An associated theory of plasticity and an explicit return algorithm for concrete and steel materials are used, being these procedures part of the well known incremental iterative procedure based on criteria of unbalanced forces or displacements. The quadrilateral degenerated shell element of eight nodes, which considers out of plane shear stresses in accordance with Reissner-Mindlin theory was developed to modeling the concrete slab. The shear locking phenomena for these elements was avoided with a reduced integration rule and by using a modified shape factor for shear stresses. For modeling the steel beam, a plane shell element, which is originated by the assemble of the plate element and membrane element proposed by Batoz & Tahar (1982) and Ibrahimbegovic et al. (1990) was formulated. The shear stud connectors were modeled trough a three-dimensional bar element, which joint the middle plane of the concrete slab and the middle plane of the top steel flange of the steel beam representing the actual positions of the connectors, according to the experimental works for the examples studied here. These three elements, working simultaneously allow to model any complex structure of composite section. The validation of the numerical model is demonstrated with the aid of several examples.

O objetivo deste trabalho é calcular as vibrações forçadas de uma viga longa e fina descrita pela equação de Euler-Bernoulli com a influência de uma força axial e da carga f(t, x ). Os cálculos simbólicos são realizados utilizando a base espectral clássica, obtida a partir das raízes da equação característica , e a base dinâmica, caracterizada pelas condições iniciais impulsivas. São apresentados resultados simulados da função de Green com diversas condições de contorno e das vibrações forçadas em vigas apoiadas em uma extremidade livre, fixa, deslizante e apoiada na outra, sujeitas a ação de cargas do tipo pontuais e oscilatórias. / The objective of this work isto calculate the forced vibrations of a long and fine beam described by the equation of Euler-Bernoulli with the influence of an axial force and of the load f(t,x). The symbolic calculations are accomplished using the classical spectral basis, obtained starting from the roots of the characteristic equation, and the dynamical ba.sis, characterized by the impulsive initial conditions. Simulations for the Green function and forced vibrations are presented for a beam supported at one end and free, fastened, sliding and supported at the other end and subject to the action of punctual and oscillatory loads.

O objetivo deste trabalho é a obtenção dos modos normais e das freqüências naturais de vigas com condições de contorno não-clássicas, descritas pelo modelo estrutural de Euler-Bernoulli. Para a obtenção dos modos são consideradas duas bases, a base espectral clássica e a base dinâmica associada à resposta impulso do modelo. O deslocamento de uma viga sob ação de uma força periódica é obtido através da análise modal e apresentado de maneira gráfica para as diversas condições de contorno. / The objective of this work is the obtention of the normal modes and natural frequencies of beams with non-classical boundary conditions described by t he structural Euler-Bernoulli model. For this, two basis are considered, a classical spectral basis and the dynamical basis associated with the impulse response of the model. The displacement of a beam under the action of a periodic force is obtained through modal analysis and presented graphically for such various boundary conditions.

A consolidação das técnicas de dosagem e fabricação de concretos auto-adensáveis com reduzida relação a/c pode ser considerada como um dos desenvolvimentos mais impactantes da nova tecnologia do concreto. No Brasil a utilização deste tipo de concreto, apesar de estar aumentando consideravelmente, ainda é relativamente modesta. Projeta-se, todavia, uma considerável expansão nos próximos anos, em função das vantagens que este material oferece. Por isso, várias instituições têm buscado aprofundar o conhecimento sobre o concreto auto-adensável (CAA), através de estudos e pesquisas sobre o comportamento e características desse novo material. Visando colaborar para um melhor conhecimento sobre as propriedades de concretos autoadensáveis no estado endurecido, foi efetuado um estudo sobre o comportamento, em termos de deformação instantânea e lenta, de vigas fabricadas com CAA. O programa experimental compreendeu a análise de seis vigas de concreto armado dimensionadas segundo as exigências da NBR 6118/2003.Para fabricação das mesmas foi utilizado um concreto convencional, com teor de argamassa de 55%, que serviu como referência, e dois concretos auto-adensáveis, com teores de argamassa de 55% (similar ao do convencional) e 60% (típico de concretos auto-adensáveis). As vigas permaneceram em carga durante aproximadamente cinco meses, durante os quais foi registrada a evolução dos deslocamentos transversais do centro e do terço médio. Os resultados experimentais foram comparados com valores numéricos obtidos através da norma brasileira e do emprego de um modelo computacional baseado em elementos finitos. De uma forma geral, verificou-se que concretos auto-adensáveis possuem comportamento similar ao concreto convencional, podendo ser utilizada, para o dimensionamento de peças com este concreto, a mesma norma utilizada para estruturas de concreto convencional. Verificou-se, porém, que o modelo simplificado da norma brasileira vigente para estimativa da deformação total de longo prazo não apresentou dados coerentes com os resultados coletados em ensaio, subestimando os valores obtidos. Uma análise mais precisa foi possível através de um modelo de elementos finitos. Verificou-se, todavia, que para avaliar o comportamento de vigas de concreto armado em ambiente similar ao do ensaio, é imprescindível a inclusão dos efeitos da retração. / Self-compacting concrete (SCC) is considered by many researchers and field engineers as one of the most important recent developments in concrete technology. Despite the considerable advantages that are associated with the use of this special concrete, its use in Brazil is still limited, although there is a growth trend. A strong market expansion is expected in a short period, reproducing what is now happening in Europe and the US. Therefore, many research institutions have been trying to increase the scientific knowledge about SCC, trough studies and researches focused on this new material. In this paper, a study about the immediate and long-term deflections of reinforced concrete beams using SCC is presented, aiming to increase the knowledge about the properties of the self-compacting concrete in its hardened state. In the experimental part of this study, a comparison between the maximum deflections registered in concrete beams under constant load, made with conventional and SCC concrete, is carried out. The experimental program involved the casting and testing of six beams with the same geometry, longitudinal and transversal reinforcement, and subjected to the same load pattern. The beam prototypes were designed according to the Brazilian standard NBR 6118/2003, with a 210cm span and an 18x10cm cross-section. Two types of concrete with different mortar contents have been used: one conventional concrete with a mortar content of 55%, and two SCCs with mortar contents of 55% and 60%. The beams were put under load during approximately five months. The mechanical properties of concrete have been determined and the maximum deflections have been measured throughout this period. The experimental results have been compared with numerical estimates obtained using procedures recommended by the Brazilian standard and with estimates from a FEM computational model. Overall, it was found that self-compacting concrete has a similar behavior to conventional concrete, for the same mortar content, and can be designed with the same criteria used for conventional concrete structures. The estimates obtained using the Brazilian standard, however, underestimated the maximum deflections in relation to the experimental data collected. Better estimates were obtained using the FEM model, when temperature and humidity data was used to account for the shrinkage.

As vigas mistas de aço e concreto têm sido muito empregadas em obras civis de pequeno e grande porte. O emprego em conjunto de vigas de aço e lajes de concreto armado visa explorar as melhores características de cada um dos elementos, gerando uma solução estrutural econômica e eficiente. Os conectores de cisalhamento, que são os dispositivos de união desses elementos, permitem a transferência do esforço cortante ao longo da estrutura. O presente trabalho trata-se de uma continuação do estudo realizado por Tamayo (2011), o qual desenvolveu um código computacional em linguagem Fortran 90, utilizando o método dos elementos finitos, que é capaz de representar estruturas de vigas mistas em análises de curta duração. A teoria da plasticidade associada com um algoritmo de retorno explícito para o concreto e aço foi empregada em um procedimento incremental iterativo. O presente trabalho visa incluir a análise de serviço no código elasto-plástico, ou seja, a consideração dos efeitos de longa duração que interferem na distribuição de tensões e deformações da estrutura. A teoria da solidificação proposta por Bazant e Prasannan (1988) foi empregada para analisar os efeitos devido à fluência do concreto. Para o cálculo da fluência empregou-se um modelo reológico baseado na cadeia de Kelvin em série. Usando conceitos da série de Dirichlet, os parâmetros desta cadeia foram obtidos através de uma aproximação por mínimos quadrados. Em conjunto com a teoria da solidificação, os modelos de fluência e retração, propostos pelo Comité Euro-International du Béton (1990), foram utilizados. O amolecimento do concreto foi adicionado ao modelo computacional. Para os conectores de cisalhamento foi testada uma nova formulação empregando uma rigidez secante. As tarefas de pré e pós processamento foram realizadas através do software GiD que auxiliou nas etapas de geração da geometria e malha de elementos finitos, confecção de arquivo de entrada, e visualização dos resultados. Exemplos testados experimentalmente foram empregados para validação do modelo numérico proposto. / Steel-concrete composite beams have been widely applied to both small and large civil works. The combined use of steel beams and reinforced concrete slabs aims to explore the best features of each one, creating an efficient structural solution with low cost. The shear connectors are the device joining the steel beam and concrete slab, allowing the transfer of shear along the structure. This work follows the research of Tamayo (2011) who developed a program in Fortran 90 language, using the finite element method, capable of representing composite beam structures in short time analyzes. The associated theory of plasticity with an explicit return algorithm for concrete and steel was used in an incremental iterative procedure. This study aims to include the service analysis into the code, which means to account for long-term effects that influence the stress and strain distribution in the structure. The solidification theory proposed by Bazant and Prasannan (1988) was used to examine the creep effects of concrete. For the creep calculation, a rheological model based on the Kelvin chain in series was employed. Using concepts of Dirichlet series, the chain parameters were obtained through a least squares approximation. Together with the solidification theory, the creep and shrinkage models proposed by the Comité Euro-International du Béton (1990) were used. The concrete softening was added to the computational model. A new formulation using secant stiffness was tested for the shear connectors modeling. The pre and post processing tasks were performed using the GiD software, which was used for geometry and finite element mesh generation, input file writing, and results viewing. Specimens tested experimentally were used for the validation of the proposed numerical model.