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Análise experimental da eficiência das fibras de aço no reforço ao cisalhamento de vigas em concreto armado
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-29) GOMES, Lana Daniele dos Santos; MORAES NETO, Bernardo Nunes de; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
O presente estudo avalia a eficiência das fibras de aço no reforço ao cisalhamento de vigas em concreto armado. Para esse fim, serão apresentadas algumas recomendações normativas e uma pesquisa experimental. No que diz respeito à análise das recomendações normativas, serão discutidas cinco propostas, RILEM TC 162-TDF (2003), CECS 38 (2004), JSCE (2008), EHE 08 (2010) e MODEL CODE (2010). Nesse contexto, a performance dessas propostas foi avaliada a partir do parâmetro Vexp/Vteo, que relaciona, respectivamente, os resultados experimentais, os quais foram coletados da literatura, compondo um banco de dados (BD), e os resultados teóricos, definidos pelas recomendações normativas. Para o programa experimental, foram avaliadas quatro vigas, sendo uma de referência (sem fibras) e três em concreto reforçado com fibras de aço (CRFA). Ressalta-se que todas as vigas foram reforçadas ao cisalhamento com uma taxa de armadura mínima. Entre as vigas em CRFA, é importante comentar que será avaliada a influência do consumo de fibras (Cf) adicionado à massa de concreto, que irá variar em 0,5% (≈40 kg/m3), 0,8% (≈60 kg/m3) e 1,0% (≈80 kg/m3) e a possibilidade de substituir parcialmente, ou completamente, o reforço convencional (estribos) pelo mecanismo de reforço proporcionado pelas fibras de aço do CRFA. Em relação à analise teórica, concluiu-se que as recomendações normativas MODEL CODE (2010), CECS 38 (2004) e JSCE (2008), ofereceram os resultados mais acertados, com Vexp/Vteo≈1,0, contudo, a JSCE (2008) foi a mais penalizada segundo a versão modificada do DPC (Demerit Points Classification), proposto originalmente por COLLINS (2001). RILEM TC 162-TDF (2003) se comportou de forma conservadora e a EHE 08 (2010) apresentou resultados mais dispersos. Em relação aos ensaios experimentais, embora tenha sido registrado um acréscimo de resistência na ordem de 20%, para o concreto com Cf=1,0%, nos ensaios de compressão axial, contudo, o ganho mais expressivo registrado foi quanto a ductilidade e tenacidade do CRFA, ao ponto de mudar o modo de ruptura das vigas, de cisalhamento (viga de referência) para flexão (vigas com CRFA).
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Análise experimental de consolos curtos de concreto com armaduras continuas e descontinuas
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-30) ABRANTES, Jedson Henryque Corrêa; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
Os consolos curtos, assim como algumas peças de concreto armado apresentam regiões de descontinuidades (regiões D), onde não se deve levar em consideração as hipóteses de Bernoulli, uma vez que o fluxo de tensões não se distribuem de forma linear ao longo da seção transversal destes elemento, e para corrigir os distúrbios causados por este fluxo em áreas específicas é que se buscam alternativas de cálculo por meio de equações idealizadas por percepções empíricas de pesquisadores, ou ainda por meio do Método de Bielas e Tirantes. Neste contexto e após observações teóricas e experimentais de consolos, concluiu-se que as bielas formadas nessas estruturas são do tipo garrafa, e embora exista um considerável banco de dados a esse respeito, não existe um consenso na literatura e entre normas vigentes que faça relação concreta entre as taxas de armaduras contínuas, modo de ruptura e as resistências das bielas. Dessa forma, realizou-se um estudo experimental para avaliar a contribuição de três tipos de fibras (armaduras descontinuas), polipropileno, polietileno e aço, que foram adicionadas ao concreto em três diferentes teores para cada uma delas. Os resultados mostraram que de forma geral houveram comportamentos similares para as leituras do concreto, e o inverso quando se analisou as armaduras continuas que sofreram esforços de tração (Tirantes). Para as peças com fibras metálicas o ganho de resistência com relação aos espécimes de referência foi percebido para a peça que recebeu maior teor de fibra. Já para as fibras sintéticas, a fibra de polipropileno teve melhor ganho no espécime com segundo melhor volume de fibra, e para polietileno foi registrado para a menor porcentagem. Essas peças também apresentaram melhor comportamento dúctil dentre todas as peças ensaias que não receberam estribos horizontais. Quanto aos resultados comparando-se os espécimes com armaduras contínuas, somente o espécime com fibra de polietileno alcançou resultado superior. Em relação a eficiência da biela, o método apresentou resultados contra e a favor da segurança, enquanto que com relação ao cortante, as estimativas das normas tiveram resultados bastante favoráveis. Logo tem-se que o MBT é um método bastante indicado para o dimensionamento que apresente eficiência e segurança mediante casos de estruturas que apresentam distúrbios de tensões e deformações.
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Análise experimental do desempenho de conectores de cisalhamento de vergalhões dobrados para estruturas mistas via ensaios push-out
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-25) SOUSA, Vanessa Carolaine de; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Os avanços na construção civil trazem consigo o desenvolvimento de novas técnicas e materiais que otimizam o processo construtivo. Neste contexto, surgem as estruturas mistas de aço e concreto que fazem uso otimizado do aço e concreto, através do trabalho conjunto dos materiais, expondo a parte metálica aos esforços de tração e o concreto aos esforços de compressão. Conectores de cisalhamento são essenciais nas estruturas mistas de aço e concreto eles garantem a interação entre os materiais e a transferência de esforços, tornando as estruturas mais leves, resistentes e duráveis. É importante entender seu funcionamento e buscar novos materiais e tecnologias para otimizar as estruturas. Neste sentido, esta pesquisa da continuidade às pesquisas de Souza (2019) e Barbosa (2016) que estudaram conectores de cisalhamento confeccionados com vergalhões de aço CA-50 dobrados. O programa experimental conta com 7 modelos (variando-se a bitola das barras, taxa de armadura e a inclinação dos conectores em relação a mesa do perfil metálico) que foram ensaiados de acordo com as recomendações da norma Eurocode 4 (2004). Destes 7 modelos, 2 foram confeccionados com vergalhão de 12,5 mm (modelos A1 e A2), 2 de 10,0 mm (modelos B1 e B2), 2 de 8,0 mm (modelos C1 e C2) e 1 modelo fabricado com bitola de 6,3 mm montado em módulo único (modelo D). Ao analisarmos a relação carga suportada/área de aço dos conectores, os resultados mostram que o conector A1 (12,5 mm) obteve o melhor desempenho dentre os modelos da pesquisa e também se sobressai quando comparado à outros conectores estudados como os de Barbosa (2016), Souza (2019) e Chaves (2009). Não observados indícios significativos de que a inclinação dos conectores afete positivamente a capacidade resistente dos modelos. Analisando o deslocamento relativo entre perfil e lajes foi possível classificar os modelos por ductilidade, em ordem crescente temos: D, A1, C1, C2, A2, B2 e B1. Os modelos de 10,0 mm apresentam as maiores ductilidades e não fica clara a influência da inclinação dos conectores neste aspecto. Analisando o comportamento em relação ao uplift nota-se os melhores desempenhos nos conetores B e C (10,0 mm e 8,0 mm) e há uma tendência de piores resultados nos conectores inclinados.
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Efeito da adição de agregados reciclados na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado
(Universidade Federal do Pará, 2018-07-31) CARDOSO, Allan Carvalho; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485
O presente trabalho avalia a influência da incorporação de agregado graúdo reciclado de concreto (AGRC) na resistência ao cisalhamento de vigas em concreto armado. Será realizada uma análise experimental composta por doze vigas: quatro executadas com concreto convencional (composto por agregados naturais) e oito em concreto com AGRC. O experimento visa avaliar a influência das armaduras transversais (ρw) e da variação da taxa de armadura longitudinal (ρl), na resistência ao cisalhamento das peças. As vigas de concreto foram divididas em dois grupos, com taxas de substituição de agregado graúdo natural (AGN) por AGRC variando entre 0, 30 e 100%. Adicionalmente foram discutidos três códigos: ACI 318(2014); EUROCODE 2 (2004); NBR 6118 (2014), que foram aplicadas a um banco de dados (BD) de vigas em concreto com AGRC. O desempenho dessas normas será avaliado através do parâmetro λ, por meio da relação entre a carga última experimental (Vexp) e a carga última teórica (Vteo), λ=Vexp/Vteo. Esse parâmetro foi analisado em função do nível de conservadorismo e relacionado com as principais variáveis desta pesquisa: ρl, ρw e AGRC.
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Experimental analysis of the efficiency of steel fibers on shear strength of beams
(Associação Brasileira de Ciências Mecânicas, 2016-07) GOMES, Lana Daniele dos Santos; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; MORAES NETO, Bernardo Nunes de; MEDEIROS, Adelson Bezerra de; MACÊDO, Alcebíades Negrão
A eficiência das fibras de aço para resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado é avaliada.Quatro feixes foram avaliados: o controle consistiu em um feixe sem fibras de aço e três feixes com concreto armado com fibras de aço. Todas as vigas foram reforçadas para resistência ao cisalhamento por uma taxa mínima de reforço. A influência do teor de fibras no concreto, a 0,5%, 0,8% e 1,0%, e a possibilidade de substituição parcial ou total da armadura de cisalhamento convencional (estribo) por fibras de aço foram avaliadas. Os resultados mostraram um aumento significativo na ductilidade e rigidez das vigas com fibras de aço e, consequentemente, mudanças no modo de falha foram observadas, de cisalhamento (feixe de controle) ao comportamento de flexão (vigas com fibras de aço).
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Influence of the supplementary reinforcement on the shear strength of beams with prefabricated truss stirrups
(Instituto Brasileiro do Concreto, 2022) PINTO, Rosângela Silva; SOUSA, Vanessa Carolaine de; TAPAJÓS, Luamim Sales; FERREIRA, Maurício de Pina; LIMA NETO, Aarão Ferreira
Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios em sete vigas faixa de concreto armado, cujo objetivo foi o de investigar o desempenho dessas peças ao cisalhamento, adotando-se os estribos treliçados pré-fabricados como armadura transversal, acrescidos de uma armadura suplementar, para evitar a propagação de fissuras por delaminação. As principais variáveis analisadas foram: posição da armadura suplementar, inclinação da armadura transversal e espaçamento entre camadas de estribos. Comparando os resultados das vigas armadas ao cisalhamento com a viga de referência, verificou-se que a armadura transversal utilizada neste trabalho levou a um acréscimo de até 142% na resistência última das vigas. Além disso, foram comparados os resultados experimentais com as estimativas teóricas de resistência ao cisalhamento das vigas ensaiadas, seguindo as recomendações da NBR 6118 (2014), Eurocode 2 (2004) e ACI 318 (2014), a fim de se avaliar o nível de segurança dessas recomendações para o dimensionamento de elementos de concreto ao cisalhamento com a armadura adotada neste artigo.
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Influência da mesa na resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado
(Universidade Federal do Pará, 2013-09-10) SOUZA, Wallace Maia de; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
A resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado sem armadura transversal em suas nervuras é avaliada através de seu comportamento estrutural ao cisalhamento. Para quantificar a participação da altura da mesa e da mesa colaborante na resistência característica ao cisalhamento, foram confeccionados 8 painéis de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado com variações da altura das mesas, visando avaliar as recomendações das normas NBR 6118 (2007), ACI 318 (2011) e EUROCODE 2 (2002) no que se refere ao desempenho das lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado ao cisalhamento. As lajes, simplesmente apoiadas nas bordas, apresentaram-se em dois grupos, buscando abranger os limites prescritos pela norma brasileira: o primeiro com 4 lajes de (2000 x 1300) mm² com distância entre os eixos de nervuras de 610 mm e o segundo com 4 lajes de (2000 x 2000) mm² com distância entre eixos de nervuras de 960 mm, sendo que houve uma variação da altura da mesa de 30, 50, 80 e 100 mm. A armadura de flexão foi mantida constante em todos os casos e a armadura de cisalhamento foi suprimida, para que todas as lajes tivessem rupturas por cisalhamento. As lajes apresentaram aumento da resistência com o aumento da altura da mesa, indicado pelo considerável ganho de contribuição do concreto na resistência ao cisalhamento, bem como a grande deformação das armaduras longitudinais e de distribuição, e pelos elevados valores das flechas. Portanto, no cálculo de resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas, poderia ser repensada a falta da utilização da altura da mesa como variável, visto que sua contribuição à resistência ao cisalhamento é real.
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Influência da protensão na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto protendido
(Universidade Federal do Pará, 2014-11-21) SOUZA JUNIOR, Orivaldo de Azevedo; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
Com o crescimento da indústria da construção civil, o concreto protendido tem avançado para além dos estágios de evolução, sendo consolidado cada vez mais como um material estrutural, evoluindo e trazendo consigo técnicas e tecnologias confiáveis para as mais diversas estruturas, indo desde edificações convencionais. O estudo do cisalhamento em vigas de concreto armado e protendido sempre teve muitas controvérsias devido às diversas variáveis que envolvem o estudo do cisalhamento. Nos casos de vigas protendidas, onde se adotam traçados com diferentes inclinações em conjunto com armadura de cisalhamento, há necessidade de aprimoramento dos métodos teóricos e práticos, podendo esta pesquisa contribuir relevantemente para o entendimento dessas variáveis. Assim, para determinar a influência do traçado dos cabos de protensão na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto protendido, orienta-se o foco desta pesquisa ao estudo de seis vigas de concreto protendido com alternância de traçado do cabo em reto e parabólico e da armadura transversal, com o intuito de observar o comportamento estrutural dessas vigas, analisando a influência das tensões geradas pela variação das inclinações dos cabos e da variação da taxa de armadura transversal no modo de ruptura, na capacidade de carga, nas superfícies de ruptura, entre outros fatores que possam ajudar no entendimento do cisalhamento de vigas de concreto protendido.
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Influência do fator de escala, diâmetro máximo e tipo de agregado graúdo na resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado sem armadura de cisalhamento
(Universidade Federal do Pará, 2022-08-18) COSTA, Natasha Cristina da Silva; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
O presente estudo avalia a influência de diferentes tipos e formas de agregado graúdo no comportamento estrutural de vigas de concreto com diferentes alturas úteis (d) e mesmo comprimento de base (bw), além de mesmas taxas de armadura longitudinal (l) e dosagens. Para este fim realizou-se testes experimentais e análises que discutiram a performance de alguns códigos de projetos e de modelos teóricos na estimativa da resistência última ao cisalhamento de vigas de concreto armado, sem armadura transversal. Quanto ao estudo experimental foram realizados 11 testes experimentais tipo stuttgart até a ruína das peças. As dimensões das peças foram: (150 x 150 x 1400) mm, (150 x 250 x 1900) mm, (150 x 350 x 2400) mm e (150 x 450 x 2900) mm. As variáveis avaliadas foram, além das dimensões geométricas, o tipo e a dimensão do agregado graúdo empregados nas dosagens dos concretos. Quanto ao tipo foram utilizados o seixo rolado e a pedra britada. Quanto as dimensões utilizaram-se seixo rolado com diâmetro máximo (dmax) igual a 12,5 mm, brita com dois dmax: 9,5 mm e 12,5 mm. Quanto ao teor de agregado graúdo, neste trabalho, foi reduzido em 30% a quantidade definida na dosagem piloto, e para mante-se as proporções volumétricas da dosagem inseriu-se mais agregado miúdo, na mesma proporção à mistura, aumentando assim o teor de argamassa da dosagem. Nesta pesquisa foram suprimidas as armaduras transversais em todas as vigas, exceto nos apoios e nos pontos de aplicação da carga, onde manteve-se os estribos para evitar possíveis falhas nestes pontos devido ao acúmulo de tensão. Nas análises dos códigos de projetos, foram avaliadas as prescrições do ACI 318 (2019), do EC2 (2004) e NBR 6118 (2014). No que se refere aos modelos teóricos, avaliou-se as propostas de MUTTONI (2019) e de HUBER (2019). As referidas análises além de avaliarem a dispersão e o conservadorismo dos resultados encontrados, também os classificam segundo os critérios de COLLINS (2001), o Demerit Points Classification -DPC. Objetivando contribuir com as propostas de dimensionamento de vigas de concreto armado sujeitas ao esforço cortante. O presente trabalho apresenta uma proposta de modificação para cada código normativo analisado levando em consideração os parâmetros avaliados na tese, com o intuito de diminuir o coeficiente de variação dos resultados das estimativas, com base nas formulações analisadas. Para a sugestão das propostas de modificação ao ACI 318 (2019), EC2 (2004) e NBR 6118 (2014), foram utilizados dois bancos de dados compostos por vigas ensaiadas até a ruptura por cisalhamento. Utilizou-se o primeiro banco de dados para fazer interações entre os parâmetros avaliados, buscando resultados que melhorassem as previsões normativas no que tange a segurança estrutural e a dispersão dos dados. E um segundo banco de dados foi utilizado para validar estas propostas de modificação. As vigas foram modeladas utilizando um software computacional de análise não linear em elementos finitos. A calibração dos modelos computacionais foi feita a partir dos resultados experimentais das vigas de concreto armado, ensaiadas no programa experimental desta tese. Esta calibração permite que as análises sejam extrapoladas e utilizadas para a avaliação de concretos com as características ensaiadas. Pela análise dos modelos, observou-se que o modelo computacional conseguiu prever, de forma satisfatória, o comportamento experimental das vigas.
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Modelo para resistência de cisalhamento em vigas de concreto sem estribos
(Universidade Federal do Pará, 2021-11-30) LIMA, João Carlos Lisboa de; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
A análise dos esforços de cisalhamentos em vigas de concreto envolve complexidades significativas e iteração entre parâmetros. O desenvolvimento de modelos para o dimensionamento e verificação do estado limite último das vigas iniciam-se no século XIX com modelos empíricos, teóricos e numéricos como a analogia da treliça de Ritter-Mörsch e a teoria do campo de compressão modificado. Porém as relações quase estocásticas da resistência à compressão do concreto, taxa de armadura longitudinal, esbeltez de carregamento, dimensões transversais e diâmetro do agregado graúdo somam inúmeras dificuldades em criar fórmulas simples e de fácil aplicabilidade. Deste modo, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo baseado em relações de proporcionalidade e a aplicação de um algoritmo iterativo para otimizar os valores de um banco de dados inicial de 220 vigas (63 autores) que romperam ao cisalhamento e definir um modelo teórico que será comparado com um banco de dados de 510 vigas (68 autores) e outros métodos de cálculo de relevância. A fórmula proposta proporcionou um coeficiente de variação de 6,23%, sendo entre 34,97% e 59,52% menor que os modelos analisados. Desta forma, os resultados do método proposto, ao considerar-se a relação experimental e teórico do banco de dados, apresenta todos os valores dentro do intervalo da segurança apropriada, permitindo maior acurácia em definir a carga última de vigas de concreto sem estribos.
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Resistência ao cisalhamento de vigas “T” de concreto armado: verificação das longarinas da ponte sobre o rio Sororó
(Universidade Federal do Pará, 2011) BRANCO, Vitor Hugo Lopes; OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de; http://lattes.cnpq.br/1324105476558186
O comportamento estrutural de uma viga T permite avaliar diferentes contribuições de resistência ao cisalhamento entre partes distintas de uma mesma seção transversal, permitindo estabelecer diretrizes para a disposição de armadura nessas regiões. Para quantificar as participações de mesas colaborantes e almas desse tipo de seção na resistência característica ao cisalhamento, foram investigadas experimentalmente 10 vigas de concreto armado constituídas de seções T, visando avaliar as recomendações da norma NBR, ACI e EC2 no que se refere ao desempenho de vigas T ao cisalhamento. Uma das vigas foi confeccionada para testemunho e as demais foram idealizadas com variação nas dimensões da mesa, para aumentar assim a área de concreto colaborante da seção. A armadura de flexão foi mantida constante em todos os casos e a armadura de cisalhamento foi suprimida, para que todas as vigas tivessem rupturas por cisalhamento antecipadas em relação à ruína por flexão. O concreto utilizado teve resistência à compressão de 47 MPa. Percebe-se claramente a influência da mesa colaborante na resistência última ao cisalhamento dos elementos estruturais ensaiados. O aumento da carga última foi significativo nas vigas com abas, passando do dobro da carga da viga de referência, e mais ainda, nas vigas com altura (hf) de 80 mm, nas quais a contribuição da mesa foi capaz de modificar o modo de ruptura das peças cujas armaduras de flexão entraram em processo de escoamento e o incremento de rigidez dado aos elementos em virtude do aumento da área de concreto (abas) da seção transversal foi em torno de 25%. A partir destes e outros resultados foi possível amplificar a resistência ao cisalhamento das longarinas da ponte sobre o rio Sororó da ferrovia Carajás em 1,93 vezes a resistência teórica para viga retangular no caso.