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ISSN 1983-4195

VOL.2 - Num. 2 - junho/2009
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PAPERS - ARTIGOS
Correlation Curves to Characterize Concretes Used in Rio de Janeiro by Means of Non-destructive Tests
Curvas de Correlação para Caracterizar Concretos Usados no Rio de Janeiro por Meio de Ensaios Não Destrutivos
  Full Paper: Trabalho Completo:
  M. D. MACHADO, L. C. D. SHEHATA, I. A. E. M. SHEHATA
  Abstract

Non-destructive tests give information about the properties of the concrete of a structure, but the reliability of the evaluation of those properties depends on the experience of the professional that carries out the tests and the curves employed to correlate the measured values with the properties of the investigated concrete. The main objective of this study was to supply engineers with correlation curves that make it possible to evaluate, by using non-destructive test results, the compressive strength and the modulus of elasticity of ready-mixed concretes used in Rio de Janeiro. Test specimens cast with concretes used in several constructions and supplied by different ready-mixed concrete producers were tested. These concretes had, in general, nominal fck value of 25 MPa or 30 MPa. Aiming to include concretes with strength varying within a wider range and made with the two types of typical coarse aggregates of Rio de Janeiro, test specimens cast in the laboratories of two readymixed concrete producers were tested. In these concretes, the water-cement ratio (0.40 to 0.60) and the petrographic characteristic of the coarse aggregate were varied. Compressive strength and modulus of elasticity tests, ultrasonic pulse velocity, rebound hammer and penetration resistance tests were carried out, at the ages of 3, 7, 14, 28 and 90 days. The correlation curves obtained from the analysis of the results of all those tests are presented here. When only one non-destructive test was used, the rebound hammer was the one that led to the best estimation of compressive strength and the combination of that test with the penetration resistance test improved the accuracy of the evaluation. If modulus of elasticity tests cannot be carried out, the ultrasonic pulse velocity test can be an interesting option to evaluate that property.ely.

Keywords: correlation curves, nondestrutive tests, ready-mixed concrete.

  Resumo

Os ensaios não destrutivos fornecem informações quanto às propriedades do concreto das estruturas, mas a confiabilidade da avaliação dessas propriedades depende da experiência do profissional que realiza esses ensaios e das curvas empregadas para correlacionar as grandezas medidas nos ensaios com as propriedades do concreto investigado. Este estudo visou prover os engenheiros de curvas de correlação que os possibilitem estimar, por meio da utilização de ensaios não destrutivos, a resistência à compressão e o módulo de elasticidade dos concretos dosados em central utilizados no Rio de Janeiro. Foram ensaiados corpos-de-prova moldados com concretos usados em diversas obras, fornecidos por diferentes concreteiras. Esses concretos tinham, em geral, fck nominal de 25 MPa ou 30 MPa. Objetivando englobar concretos com resistências mais variadas e os dois tipos de agregados graúdos típicos do Rio de Janeiro, foram ensaiados corpos-de-prova moldados nos laboratórios de dois grupos de concreteiras. Nestes concretos, variaram-se a relação água-cimento (0,40 a 0,60) e a característica petrográfica do agregado graúdo. Foram realizados ensaios de resistência à compressão e de módulo de elasticidade, de velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas, de esclerometria e de penetração de pinos, em concretos com idades de 3, 7, 14, 28 e 90 dias. Aqui são apresentadas as curvas de correlação obtidas a partir da análise dos resultados de todos esses ensaios. Ao se usarem os métodos isolados, o de esclerometria foi o que levou à melhor avaliação da resistência à compressão e a combinação desse método com o de cravação de pinos melhorou a acurácia dessa avaliação. Na impossibilidade de se realizarem ensaios de módulo de elasticidade, o ensaio de velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas pode ser uma opção interessante para a avaliação dessa grandeza.

Palavras-chave: curvas de correlação, ensaios não destrutivos, concreto usinado.

 
Comparative Study of Longitudinal Shear Design Criteria for Composite Slabs
Estudo Comparativo dos Critérios de Dimensionamento ao Cisalhamento Longitudinal em Lajes Mistas de Aço e Concreto
  Full Paper: Trabalho Completo:
  J. M. Calixto, G. Brendolan, R. Pimenta
  Abstract

ABNT NBR 8800 (2008) prescribes two longitudinal shear design criteria for composite slabs with ribbed decking: m-k method and partial
interaction method. The m-k method is considered the worldwide standard method. In this method, the longitudinal resistant shear
strength is obtained from linear regression of test results. The partial composite method is an alternative to the m-k method and shall
be used only for composite slabs with a ductile behavior. In this scenario, the objective of this paper is to compare these two methods
with respect to test results of full size composite slabs employing steel-deck MF 50 manufactured by METFORM. The analysis of the
comparative study shows good correlation between the two methods with respect to the prediction of the ultimate strength of the tested
composite slabs.

Keywords: composite slabs, ribbed decking, longitudinal shear.

  Resumo

A ABNT NBR 8800 (2008) permite dois critérios para avaliação da força cortante longitudinal resistente última em lajes mistas de aço e concreto: método m-k e método da interação parcial. O método m-k é o método considerado internacionalmente como padrão para o cálculo dessa força cortante longitudinal resistente. Neste método, a resistência das lajes é obtida por regressão linear dos resultados de ensaios realizados com fôrma de uma mesma espessura. O método da interação parcial, por outro lado, surge como alternativa ao método m-k, para melhor explorar o comportamento dúctil dos perfis de fôrma de aço disponíveis no mercado, os projetos de mossas mais bem elaborados e a utilização de vãos maiores. Dentro deste cenário, o objetivo deste trabalho é fazer uma análise comparativa entre estes dois critérios. Para atingir este objetivo, lajes mistas, em escala natural e com diferentes dimensões de vãos e altura total, foram construídas e testadas, na condição de simplesmente apoiadas.
A fôrma de aço incorporada utilizada foi o steel-deck MF 50 fabricado pela METFORM. A análise dos resultados revela valores similares da
força cortante longitudinal resistente última entre os dois critérios para a fôrma de aço incorporada utilizada.

Palavras-chave: lajes mistas, fôrma de aço incorporada, cisalhamento longitudinal.

 
Influence of steel fibers and mineral additions on cracking behavior of reinforced concrete tension members
Influência das fibras de aço e das adições minerais na fissuração de tirantes de concreto armado
  Full Paper: Trabalho Completo:
  L. A. OLIVEIRA JÚNIOR, D. L. ARAÚJO, R. D. TOLÊDO FILHO, E. M. R. FAIRBAIRN, M. S. A. ANDRADE
  Abstract

In this work the influence of steel fibers and mineral additions (silica fume and fly-ash) on cracking behavior of reinforced concrete tension members was investigated. Hooked-end steel fibers with aspect ratio of 65 were used in volumes of 0.75%, 1.00% e 1.50%. Sixteen tension tests were performed in tension members 800 mm long with square cross section of 150 mm of side reinforced with single bar of CA-50 steel with diameter of 20 mm for determining crack widths. The results showed that steel fibers reduced the average crack width up to 75% and mineral additions improved cracking behavior of concrete. Crack widths were compared with suggested values by Brazilian, American and European recommendations, which were unsuitable for estimating crack width in steel fiber reinforced concrete.

Keywords: tension specimen, reinforced concrete, steel fiber, cracking behavior, silica fume, fly-ash.

  Resumo

Neste trabalho é investigada a influência das fibras de aço e das adições minerais (sílica ativa e cinza volante) na fissuração de tirantes
de concreto armado. Fibras de aço com gancho nas extremidades e relação de aspecto igual a 65 foram usadas nas frações volumétricas de 0,75%, 1,00% e 1,50%. Dezesseis tirantes de 800 mm de comprimento e seção transversal quadrada de 150 mm de lado reforçados com uma barra de aço CA-50 de 20 mm de diâmetro foram submetidos à tração axial para determinação das aberturas das fissuras. Os resultados mostraram que as fibras reduziram a abertura média de fissuras em até 75% e que as adições minerais melhoraram o comportamento do concreto na fissuração. As aberturas de fissuras foram comparadas aos valores sugeridos pelas recomendações das normas brasileira, americana e européia, que se mostraram inadequadas para estimar a abertura de fissuras em concretos reforçados com fibras.

Palavras-chave: tirante, concreto armado, fibras de aço, fissuração, sílica ativa, cinza volante.

 
Smeared Crack Models for Reinforced Concrete Beams by Finite Element Method
Modelos de Fissuração Distribuída em Vigas de Concreto Armado pelo Método dos Elementos Finitos
  Full Paper: Trabalho Completo:
  R.C.G. MENIN, L.M. TRAUTWEIN., T.N. BITTENCOURT
  Abstract

The main goal of the present work is to present a comparison between two different strategies for the computational simulation of reinforced concrete structures, both using smeared crack models to represent the behavior of the materials. As a first approach, a multidirectional smeared crack model available in DIANA has been adopted along with different softening rules for the cracked materials (brittle, linear, nonlinear of Moelands-Reinhardt and Hordijk). Additionally, the Disturbed Stress Field Model – DSFM has also been adopted to model cracked concrete as an orthotropic material with smeared rotating cracks. The finite element codes DIANA and VecTor2 have been used to evaluate the performance of the different smeared crack models to predict the behavior of reinforced concrete beams subjected primarily to flexure.

Keywords: smeared crack, reinforced concrete, finite element method.

  Resumo

O objetivo principal do trabalho é apresentar uma comparação entre distintas estratégias de simulação computacional de estruturas de
concreto armado utilizando modelos de fissuração distribuída. Em uma primeira abordagem, foi adotado o modelo multidirecional de
fissuração distribuída do programa DIANA empregando-se diferentes regras de amolecimento para o material fissurado (frágil, linear e
não-lineares de Moelands-Reinhardt e de Hordijk). Posteriormente, foi utilizada a formulação DSFM – Disturbed Stress Field Model, modelando o concreto fissurado como um material ortotrópico com fissuras distribuídas do tipo rotacionais. Os programas DIANA e VecTor2 foram utilizados como ferramentas para avaliar a eficácia dos diferentes modelos no estudo de vigas de concreto armado submetidas a esforços de flexão.

Palavras-chave: fissuração distribuída, concreto armado, método dos elementos finitos.

 
Energy saving cement production by grain size optimisation of the raw meal
Produção de cimento com economia de energia por otimização da granulometria da matéria prima
  Full Paper: Trabalho Completo  
  B. SIMONS
  Abstract

The production of cement clinker is an energy consuming process. At about 50% of the energy is associated with grinding and milling of the raw meal, that normally is in the range 100% <200 μm with 90% <90 μm. Question: is it possible to use coarser components of the raw meal without reducing the clinker quality. With synthetic raw meals of various grain sizes the clinker formation was studied at static (1100 - 1450°C) and dynamic conditions (heating microscope). A routine to adjust the grain size of the components for industrial raw meals is developed. The fine fraction <90 μm should mainly contain the siliceous and argileous components, whereas the calcitic component can be milled separately to a grain size between 200-500 μm, resulting in lower energy consumption for milling. Considering the technical and economical realizability the relation fine/coarse should be roughly 1:1. The energy for milling can be reduced significantly, that in addition leads to the preservation of natural energy resources.

Keywords: Cement production, energy saving, electron microprobe, heating microscopy.

  Resumo

A produção de clínquer é um processo que envolve alto consumo de energia. Cerca de 50% da energia é associada com trituração e
moagem da matéria prima, que normalmente está no intervalo 100% < 200 mm com 90% < 90 mm. Pergunta: é possível usar componentes maiores da matéria prima sem reduzir a qualidade do clínquer? Com matérias primas sintéticas de granulometria variada a formação do clínquer foi estudada em condições estática (1100 – 1450°C) e dinâmica (microscópio de aquecimento). Uma rotina para ajustar a granulometria dos componentes para materias primas industriais foi desenvolvida. A fração fina < 90 mm deve conter principalmente componentes silicáceos e argilosos, enquanto o componente calcítico pode ser moído separadamente para uma granulometria entre 200-500 mm, resultando um menor consumo de energia para a moagem. Considerando a viabilidade técnica e econômica a relação finos/ graúdos deve ser aproximadamente 1:1. A energia para moagem pode ser reduzida significativamente, o que adicionalmente conduz à preservação de recursos energéticos naturais.

Palabras-Clave: Produção de cimento, economia de energia, microssonda eletrônica, microscopia de aquecimento.