Abstract Alkali-silica reaction (ASR) is a deleterious expansion phenomenon affecting concrete structures worldwide. It occurs when a susceptible chemical composition of concrete components is present, and it is particularly rampant in inherently humid environments. This phenomenon is exacerbated when found in mass concrete structures such as dams and foundations. The amount of volumetric ASR strain used to be deemed as nearly constant, however, recent advances have shown that it is actually affected by the distribution of volumetric stresses. Therefore, this behavior demands an update in the numerical models that have been devised to simulate the anisotropic ASR-driven expansion. This paper deals with Saouma & Perotti’s thermo-chemo-mechanical coupled model, which has been applied in a solely mechanical manner, and updated to account for a varying volumetric strain. A simulation of the experiment that shed new light on the variation of ASR volumetric strain was then carried out with the finite element method package COMSOL. As a result, significantly smaller errors in predicted strains were attained by the updated model in comparison to the original one, and consequently, the new model poses a promising tool for a more accurate simulation of ASR expansion.

Resumo A reação álcali-agregado é um fenômeno expansivo e deletério que afeta estruturas de concreto em todo o mundo. Ela ocorre quando existe uma composição quimicamente susceptível de componentes do concreto, e é particularmente pronunciada em ambientes inerentemente úmidos. Este fenômeno é exacerbado em estruturas de concreto-massa, como represas e fundações. Anteriormente a deformação volumétrica das reações álcali-agregado era tida como quase constante, entretanto, avanços recentes mostraram que esta é, de fato, afetada pela distribuição das tensões volumétricas. Portanto, este comportamento demanda uma atualização nos modelos numéricos que foram desenvolvidos para simular a expansão anisotrópica induzida pela RAA. Este artigo lida com o modelo termo-quimo-mecânico de Saouma e Perotti, o qual foi aplicado em maneira puramente mecânica, e atualizado para uma deformação volumétrica variável. Uma simulação do experimento que que trouxe uma nova luz sobre a variação da deformação volumétrica foi então empreendida com o pacote do método de elementos finitos COMSOL. Como resultado, erros significativamente menores nas deformações preditas foram obtidos pelo modelo atualizado, em comparação com o modelo original, e, consequentemente, o novo modelo posta-se como uma simulação mais acurada da expansão devida à RAA.

Resumo O fenômeno da Reação Álcali-Agregado (RAA) em estruturas de concreto é percebido via expansão e fissuração, inchando o gel como material, causando danos e rupturas nos elementos estruturais. Apesar da extensa padronização, casos de RAA ainda ocorrem persistentemente em todo o mundo. A literatura sobre suscetibilidade de concreto a RAA relatou exemplos de resultados falso negativo e positivo. Portanto, previsão a longo prazo é um problema que ainda representa um grande desafio para os engenheiros. A severidade da RAA sobre a integridade estrutural pode ser principalmente elucidada pela avaliação do histórico das propriedades elásticas. Existe consenso de que RAA causa diminuição da capacidade de carga do concreto, refletida pela redução do módulo de elasticidade devido ao progresso dos danos. Técnicas não destrutivas são frequentemente usadas como primeira abordagem, pois podem fornecer uma avaliação relativamente rápida in situ, bem como em grandes elementos estruturais. A interpretação dos dados carrega certo grau de complexidade devido às características intrínsecas de muitos desses métodos. Este é o caso de Velocidade de Pulso Ultrassônico (VPU), que foi considerado como apresentando várias limitações para esse propósito. Este artigo trata o potencial uso do método de Frequência de Ressonância Longitudinal (FRL) como ferramenta para avaliar o histórico elástico de elementos propensos a RAA. A FRL possui maior energia que VPU. Além disso, usando modulação de frequência no sinal de entrada combinada à geometria de teste, a FRL permite aplicação em amostras maiores, bem como extrair informações complementares ao lado do módulo elástico dinâmico. Dessa forma, a FRL foi aplicada para estudar vigas de concreto testadas sob condições controladas por cerca de 1,5 ano. As variáveis independentes para os testes são: tempo, frequência, tipo de agregado, teor de cimento, teor de álcalis e relação água/cimento. As variáveis dependentes são: amortecimento, fator de perda e módulo de elasticidade. A análise associa dano com amortecimento da vibração, confirmando a redução de elasticidade através do dano com validação experimental e predição de RAA sob modelo reológico.

Abstract The Alkali-Aggregate Reaction (AAR) phenomenon in concrete structures is perceived via expansion and cracking, swelling of gel like material, causing damage and disruption in structural elements. Despite extensive standardization, AAR cases are still persistently occurring worldwide. The literature on susceptibility of concrete to AAR reported examples of false negative and positive results. Hence, long-term prediction is a problem still posing great challenge to engineers. The severity of AAR on the structural integrity can be mostly elucidated by the assessment of the historic of elastic properties. There is consensus that AAR causes decrease in the load capacity concrete, reflected by reduction of elasticity modulus due damage progresses. Non-destructive techniques are often used as first approach, as they can provide relatively fast assessment in situ as well as in large structural elements. Its data interpretation carries certain degree of complexity due intrinsic characteristic of many of these methods. This is the case of Ultrasonic Pulse Velocity (UPV), which have been considered to present several limitations for such purpose. This paper deals the potential use of the Longitudinal Resonance Frequency (LRF) method as tool to evaluate the elastic historic of AAR prone elements. The LRF possesses higher energy than UPV. Also, using modulation of frequency in input signal combined the test geometry, the LRF allow application to larger samples as well as to extract complementary information alongside the dynamic elastic modulus. This way, the LRF was applied to study concrete beams tested under controlled conditions for about 1.5 year. The independent variables to the tests are: time, frequency, aggregate type, cement content, alkali content and water to cement ratio. The dependent variables are: damping, loss factor and elasticity modulus. The analysis associate damage with vibration damping, confirming reduction of elasticity through damage with experimental validation and prediction of AAR under rheological model.

A eficácia do projeto para habitação social requer soluções que contemplem os desempenhos técnico e ambiental. Este artigo tem como objetivo abordar os conceitos de coordenação modular e apresentar a proposta do bloco EVAi (Bloco Intertravados contendo Ethylene Vinyl Acetate), levando em consideração avaliações de desempenho mecânico e térmico com base em abordagens conceituais e experimentais. O bloco projetado não possui função estrutural e tem dimensões e geometria compatíveis com alvenaria intertravada. A mistura de concreto leve foi otimizada para a produção dos elementos pré-moldados com incorporação de resíduos da indústria de calçados local. O bloco EVAi traz melhorias ao processo produtivo, tanto pelo desempenho mecânico, leveza e geometria dos componentes como pelas dimensões adequadas. O desempenho térmico das alvenarias com blocos EVAi é melhor em relação a paredes com tijolos cerâmicos convencionais. Alem disto, a geometria intertravada apresenta benefícios para o projeto de habitação social em questão no tocante a ajustes usuais das dimensões dos componentes em alvenarias, reduzindo o desperdício. Comparações entre o sistema construtivo proposto e a tecnologia convencional ressalta a importância do partido arquitetônico como força indutora para o avanço e disseminação de novas tecnologias alternativas sustentáveis.

The effectiveness of the social housing design requires solutions concerned with both technical and environmental performances. This article discuss modular coordination and present the proposal for the EVAi (interlocked Ethylene Vinyl Acetate) block, taking into consideration mechanical and thermal performance assessments, based on conceptual and experimental approaches. The proposed block is non-structural, and was designed with dimensions and geometry compatible with interlocked masonry. The concrete mix was optimized for the production of precast elements, incorporating waste from a local shoe industry. The proposed blocks present improvements concerning handling during masonry production, due to the mechanical performance, the lightness of the components and the interlocked geometry with adequate fittings and dimensions. Compared with conventional ceramic brick masonry, the thermal performance of the EVAi block masonry is better. Moreover, the adoption of the interlocked geometry in social housing design resulted in improvements in terms of dimensional adjustments of the components, leading to waste reduction. The comparison between the proposed building system and the traditional technology points out the importance of the architectural design as a driving force for the advancement and dissemination of alternative and sustainable technologies.