Abstract The objective of this work was to develop a chemical admixture to make concrete capable to heal its fissures autonomously and, consequently, mitigate the concrete’s reinforcement corrosion due to the ingress of aggressive agents. For that, polymeric microcapsules built by a shell of urea-formaldehyde-melamine (UFM) and a core of methylmethacrylate were developed and added to the concrete to further evaluation. The concrete specimens containing 0%, 3% and 6% of the proposed microcapsules (mass of microcapsules / mass of cement) were subjected to destructive and non-destructive tests. The water absorption and the mechanical tests i.e., compressive strength and indirect tensile strength (Brazilian test) were carried out to characterize concrete, while the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the non-destructive ultrasonic pulse velocity (UPV) tests were conducted to evaluate the concrete self-healing ability. These tests showed that the proposed admixture was able to heal the concrete’s fissures partially. In addition, it was concluded that the samples with 3% of microcapsules presented higher self-repairing rates. Despite the microcapsules developed in this work have presented a satisfactory self-healing efficiency, their effectiveness looks to be affected by the mixing procedure once part of them is broken during the process.

Resumo O objetivo deste trabalho foi desenvolver um aditivo químico capaz de tornar o concreto auto reparável e, consequentemente, mitigar a corrosão da armadura em seu interior devido à entrada de agentes agressivos. Para isso, microcápsulas poliméricas compostas por uma casca de uréia-formaldeído-melamina (UFM) e um núcleo de metilmetacrilato foram desenvolvidas e adicionadas ao concreto para posterior avaliação. Os corpos de prova de concreto contendo 0%, 3% e 6% das microcápsulas propostas (massa de microcápsulas / massa de cimento) foram submetidos a ensaios destrutivos e não destrutivos. O ensaio de absorção de água e os mecânicos, ou seja, resistência à compressão e resistência à tração indireta (teste brasileiro) foram realizados para caracterizar o concreto, enquanto a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e os ensaios não destrutivos de velocidade de pulso ultrassônico (UPV) foram conduzidos para investigar a ocorrência de autorreparação. Esses testes mostraram que o aditivo proposto foi capaz de cicatrizar as fissuras do concreto parcialmente. Além disso, analisando os dados coletados com o programa de testes, concluiu-se que as amostras com 3% de microcápsulas apresentaram maiores taxas de autorreparação. Apesar das microcápsulas desenvolvidas neste trabalho terem apresentado uma eficiência de autorreparação satisfatória, sua eficácia parece ser afetada pelo procedimento de mistura, uma vez que parte delas é quebrada durante o processo.

Abstract The evaluation of service conditions of concrete structures has still been carried out through implicit knowledge based on the expertise and knowledge of inspectors, who classify structures based on subjective criteria. The main degradation mechanism of reinforced and prestressed concrete structures is the corrosion of steel reinforcements, with expressive maintenance and repair costs. The phenomenon of corrosion in concrete structures has a complex behavior and presents several uncertainties, and deterministic analyzes can produce very conservative responses, which can unnecessarily increase maintenance costs, thus justifying probabilistic approaches. This article then presents a systematic literature review of articles that address the evaluation of concrete structures under reinforcement corrosion using a probabilistic approach. In this regard, 94 journal articles obtained through an appropriate review protocol were reviewed. Thus, the summary of the main proposed methodologies was carried out, as well as the identification of research gaps on the subject.

Resumo A avaliação das condições de serviço de estruturas de concreto ainda tem sido realizada através de conhecimentos implícitos, baseados na experiência e no conhecimento de inspetores, que classificam as estruturas a partir de critérios subjetivos. O principal mecanismo de degradação das estruturas de concreto armado e protendido é a corrosão das armaduras de aço, com custos diretos de manutenção e reparo bastante expressivos. O fenômeno da corrosão em estruturas de concreto possui comportamento complexo e apresenta diversas incertezas, e análises determinísticas podem produzir respostas muito conservadoras, que podem, desnecessariamente, aumentar os custos de manutenção, justificando assim abordagens probabilísticas. Esse artigo apresenta então uma revisão sistemática da literatura dos artigos que abordam a avaliação de estruturas de concreto sob corrosão das armaduras através de abordagem probabilística. Para isso, 94 artigos, obtidos através de um protocolo de revisão adequado, foram revisados. Desse modo, a sumarização das principais metodologias propostas foi realizada, bem como a identificação de lacunas de pesquisa sobre o tema.

resumo: Pontes e túneis são estruturas complexas e largas que exigem inspeções periódicas para avaliar suas condições físicas. Embora ambos possuam projetos e construções diferentes entre si, um problema comum que eles compartilham são as desvantagens que suas inspeções convencionais enfrentam. Além disso, procedimentos convencionais não só são trabalhosos, demorados e dispendiosos, mas também envolvem lugares altos e/ou de difícil acesso, muitas vezes expondo os inspetores especializados a perigos. Para superar estes problemas, o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) está sendo explorado para automatizar essas inspeções. Recentemente, o número de pesquisas que o empregam na avaliação da condição de infraestruturas civis vem crescendo nos últimos anos, especialmente para a inspeção de estruturas complexas e largas. Ao contrário da inspeção de pontes com VANT que já possui alguns artigos de revisão disponíveis na literatura, não há nenhum ainda para a inspeção de túneis com VANT, até onde os autores saibam. Portanto, este artigo pretende conduzir não somente uma revisão das poucas pesquisas disponíveis na literatura sobre inspeção de túneis com VANT, como também uma revisão atualizada das pesquisas sobre inspeção de pontes com VANT. Finalmente, os principais desafios e as tendências futuras da inspeção com VANT dessas duas estruturas são discutidas, seguidas das conclusões da revisão.

abstract: Bridges and tunnels are large and complex structures that demand periodic inspections to assess their physical conditions. Although both have different designs and constructions from each other, a common problem they share is the drawbacks that their conventional inspections face. Moreover, conventional procedures not only are laborious, time-consuming, and costly, but also involve high and/or hard-to-reach places, often exposing the specialized inspectors to danger. To overcome these problems, the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is being explored to automate these inspections. Recently, the number of researches employing it within the civil infrastructure condition assessment has been growing in recent years, especially for the inspection of large and complex structures. Unlike the UAV-based bridge inspection that already has some review articles available in the literature, there are none yet for the tunnel inspection, to the best of authors' knowledge. Therefore, this article intends to conduct not only a review of the few UAV-based tunnel inspection researches available in the literature, but also an up-to-date review of UAV-based bridge inspection researches. Finally, the key challenges and future trends of the UAV-based inspection of these two structures are discussed, followed by the review conclusions.

Resumo A corrosão do aço é a principal causa de degradação do concreto estrutural, implicando elevados custos com reabilitação e reparos. Diante disto, barras de FRP – Polímeros Reforçados por Fibras – constituem uma alternativa ao aço convencional em virtude de sua excelente resistência à corrosão. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um programa para dimensionamento da armadura de FRP à flexão em vigas de seção T. As diferentes possibilidades referentes à posição da linha neutra, modo de falha e comportamento linear ou não-linear do concreto definem os cenários de dimensionamento para os quais se aplicam as formulações desenvolvidas. Os momentos resistentes calculados apresentaram concordância com valores obtidos experimentalmente, validando a metodologia proposta. Uma vez que as barras de FRP são suscetíveis à ruptura por fluência, tensões devido a cargas permanentes devem se manter inferiores ao limite estabelecido pelo ACI 440.1R-15, ajustando-se as áreas de armadura quando necessário. Desta maneira, foram implementadas no programa, as equações para cálculo da linha neutra e momento resistente baseadas nas áreas ajustadas. Subsequentemente, são apresentados exemplos de dimensionamento considerando os diversos cenários para os quais desenvolveram-se as formulações, combinando-se diferentes tipos de FRP a variadas classes de concreto. Os resultados mostraram que vigas T armadas com FRP de aramida e vidro exigiram elevadas áreas de armadura para atender ao estado limite de ruptura por fluência. Em contrapartida, seções armadas com FRP de carbono exigiram áreas menores, porém exibindo ruptura frágil e curvaturas reduzidas quando sub-armadas.

Abstract The corrosion of steel rebars is the main cause of reinforced concrete degradation, which results in increasing costs with structural rehabilitation and repairs. As a solution, corrosion resistant rebars, such as those of FRP – Fiber-reinforced polymer –, have been used to replace conventional steel. This paper describes the development of a design program that calculates the flexural FRP reinforcement of T-shape beams. The possibilities as regards the neutral axis position, failure mode and concrete linear or non-linear behavior define the design scenarios for which their respective equations were deduced. The flexural strengths computed using the deduced equations showed agreement with experimental results for 125 beams, validating the proposed methodology. Since FRP rebars are vulnerable to creep rupture, the sustained stresses must be lower than the maximum allowed by ACI 440.1R-15, which may require increases in areas, modifying the flexural strength. Therefore, the equations to compute the new neutral axis depth and flexural strength based on the adjusted area were deduced and implemented in the computational program. Subsequently, this paper presents design examples considering all scenarios for which the equations were deduced. The design of one T-section considering different FRP rebars combined to normal and high-performance concretes is also reported. The results showed that beams reinforced with aramid and glass FRP required large areas to avoid creep rupture, whereas the areas of those reinforced by carbon FRP rebars were considerably small; however, they exhibited small curvatures and fragile failure when under-reinforced.

Abstract This paper presents a scoping review on the use of digital technologies for predicting, mapping, or continuously monitoring landslides on natural slopes. Articles and reviews published between 2001 and 2023 indexed by Scopus (Elsevier) were selected. The results showed that the number of publications involving this theme has been growing every year, with two periods of prominence: 2008-2010 and 2015-2021. China, Italy, India, USA and Taiwan are the five countries that published the most on the subject during the studied period. It was also found that remote sensing tools were the most used and showed strong stability, accompanied by artificial intelligence tools. Digital sensors have been widely used in Early Warning Systems, composing Wireless Sensors Network, monitoring terrain or climate variables. There is no doubt that digital technologies are extremely advantageous in relation to traditional technologies and that they already present themselves as a solution and confirm their trend of future consolidation.

Resumo As fundações das turbinas eólicas terrestres estão sujeitas a grandes momentos de tombamento. A ação do vento impõe condições de carregamento cíclicas e dinâmicas que ocorrem em cenários extremos e de serviço. As fundações profundas, quando utilizadas, transferem estes momentos de tombamento através de um grupo de estacas que combina a resistência axial e lateral de todas as estacas. O artigo explora os principais aspectos da fundação de turbinas eólicas terrestres no Brasil. A principal razão para estudar este assunto é de que vários autores consideram as fundações de turbinas eólicas terrestre um tópico bem compreendido, entretanto, apenas dados limitados foram publicados de casos reais, especialmente em países em desenvolvimento, onde projetos de energia eólica foram iniciados só recentemente. Assim, foi realizada uma pesquisa com empresas brasileiras de energia e projetistas de fundações para criar a primeira base de dados brasileira de fundações de turbinas eólicas. Esse banco de dados contém informações de mais de três mil turbinas eólicas brasileiras. Os principais aspectos, tipos e dimensões dessas fundações foram resumidos. Em todo o mundo, as fundações de concreto por gravidade são o tipo de fundação mais usado para turbinas eólicas terrestres. No Brasil, 43,3% das turbinas eólicas tem fundações rasas, essencialmente de gravidade de concreto, e 56,7% são de fundações profundas, principalmente estacas hélice contínuas. Essa primeira etapa da pesquisa identificou que as fundações de turbinas eólicas brasileiras são significativamente diferentes de outros países. Aproximadamente 70% das fundações profundas de turbinas eólicas brasileiras usam estacas de concreto tipo hélice continua, a maioria delas embutidas em solos arenosos. O concreto e aço são os principais materiais usados nas estruturas de turbinas eólicas.

Abstract Onshore wind turbine foundations are subjected to large overturning moments. The wind action imposes cyclic and dynamic loading conditions which occur in extreme and service scenarios. Deep foundations, when used, transfer this large overturning moment through a pile group which combines the axial and lateral resistance of all piles. The paper explored the key aspects of onshore wind turbine foundations in Brazil. The main reason to explore this subject is that several authors consider onshore wind turbine foundations a well-understood topic; however, limited data from actual situations have been published, especially in developing countries where wind energy projects have only recently started. Thus, a survey of Brazilian energy companies and foundation designers was conducted, and the first Brazilian database of wind turbine foundations was created. This database contains data from more than three thousand Brazilian wind turbine foundations. The key aspects, types and dimensions of these foundations were summarized. Worldwide, concrete gravity foundations are the most used foundation type for onshore wind turbines. In Brazil, 43.3% of wind turbines have shallow foundations, essentially concrete gravity, and 56.7% have deep foundations, mostly continuous flight auger piles. This first stage of the research identified that Brazilian wind turbine foundations are significantly different from the ones of other countries. Approximately 70% of Brazilian wind turbine deep foundations used continuous concrete flight auger piles, most of them embedded in sandy soils. Concrete and steel are the main materials used in wind turbine structures.

resumo: O desempenho e a segurança das estruturas geotécnicas são afetados por incertezas. No entanto, o projeto de barragens ainda hoje é feito usando métodos determinísticos e códigos de projeto. A otimização da barragem em um cenário determinístico pode levar a margens de segurança comprometidas. Nesse cenário, a Otimização de Projeto Baseada em Confiabilidade (RBDO) surge como uma alternativa, permitindo otimizar o desempenho da barragem, mas respeitando as restrições de confiabilidade especificadas. Neste artigo, empregamos uma abordagem de loop único (SLA) eficiente e precisa no RBDO de uma barragem de concreto. Considerando as restrições de confiabilidade de equilíbrio da barragem, encontramos a base ótima da barragem e a localização ótima das galerias de drenagem, para diferentes alturas da barragem e diferentes índices de confiabilidade alvo ( β T). Mostramos como o modo de falha governante muda para cada solução ótima: para β T grande, o estado limite de deslizamento é a restrição ativa; para valores menores de β T, a função de estado limite de excentricidade é a restrição ativa para a barragem ótima. Também investigamos como a importância dos parâmetros aleatórios mudam para cada solução ótima: para grandes β T e falhas controladas por deslizamento, a coesão e o ângulo de atrito ao longo da interface da base da barragem com a rocha de fundação são os parâmetros incertos mais relevantes para o equilíbrio da barragem. Para β T menores com ruptura controlada por excentricidade, os parâmetros geotécnicos incertos mais relevantes são o comprimento de base da barragem, o peso específico do concreto e o coeficiente de ineficiência da galeria de drenagem.

abstract: Performance and safety of geotechnical structures are affected by uncertainties. Yet, the design of dams is nowadays still made using deterministic methods and design codes. Dam optimization in a deterministic setting may lead to compromised safety margins. In this setting, Reliability-Based Design Optimization (RBDO) appears as an alternative, allowing one to optimize dam performance, but respecting specified reliability constraints. In this paper, we employ an efficient and accurate Single-Loop Approach (SLA) in the RBDO of a concrete dam. Considering dam equilibrium reliability constraints, we find the optimal dam base and optimal placement of drainage galleries, for different dam heights and different target reliability index ( β T). We show how the governing failure mode changes for each optimal solution: for large β T, sliding limit state is the active constraint; for smaller β T values, the eccentricity limit state function is found to be the active constraint for the optimum dam. We also investigate how the importance of random parameters change for each optimum solution: for large β T and failure controlled by sliding, the cohesion and friction angle along dam base interface with foundation rock are the most relevant uncertain parameters for dam equilibrium. For smaller β T with failure controlled by eccentricity, the more relevant uncertain geotechnical parameters are the base length of the dam, the specific weight of concrete, and the coefficient of drainage gallery inefficiency.