Resumo Este artigo objetiva apresentar recomendações para a verificação da segurança de vigas pré-moldadas em fases transitórias, comparar resultados de análises paramétricas com recomendações de normas nacionais e internacionais e confrontar as formulações utilizadas para o cálculo da carga crítica de instabilidade lateral. Nas fases transitórias de transporte e içamento, as vigas pré-moldadas são suscetíveis à perda de estabilidade lateral, porque a vinculação estabelecida oferece pequena restrição ao elemento de girar em torno de seu eixo e deslocar-se lateralmente. Para recomendar limites de esbeltez são realizadas análises paramétricas utilizando formulações baseadas em instabilidade bifurcacional, incluindo problemas de autovalor com o método dos elementos finitos. Os resultados mostram que os limites de segurança para vigas I e retangular são diferentes. Para os casos analisados e tomando como referência a equação de esbeltez de viga utilizada pelo fib Model Code [13], o limite determinado para vigas retangulares seria de 85 e para vigas de seção I seria de 53, o que poderia ser tomado igual a 50, como recomendado pela norma. Dentre os casos analisados de vigas I, somente a recomendação do fib Model Code [13] atende o limite de esbeltez para fases transitórias.

Abstract This paper presents recommendations for security check of precast beams in transitory phases, compare results of parametric analyzes with national and international code recommendations and confront the formulations used for the calculation of critical load of lateral instability. In transport and lifting phases, precast beams are susceptible to loss lateral stability because the established supports provides little restriction to the element rotate on its principal axis and move laterally. To recommend limits of slenderness, parametric analysis are performed using formulations based on bifurcacional instability, including eigenvalue problems with the finite element method. The results show that the safety limits for I beams and rectangular beams are different. For the analyzed cases and with reference to beam slenderness equation used by fib Model Code [13], the limit determined for rectangular beams would be 85 and for I beams 53, which could be taken as 50, as recommended by the code. Within the analyzed cases of I beams, only the fib Model Code [13] recommendation attend the slenderness limit for transitory phases.

O presente estudo avalia o comportamento da aderência entre barras de aço e concreto por meio de uma simulação numérica utilizando o método dos elementos finitos. Os resultados de um estudo experimental anteriomente realizado de vigas em concreto armado submeticas a um carregamento monotônico são também apresentados. Foram utilizados nesta pesquisa dois tipos de concreto, sendo eles: o concreto auto-adensável e o concreto convencional (vibrado). Foram utilizadas relações constitutivas não-lineares para o concreto e o aço para representar o comportamento do modelo numérico proposto com o objetivo de simular o comportamento da aderência dos ensaios. A análise experimental mostrou resultados similares para a resistência de aderência no concreto auto-adensável e no concreto convencional com os modelos em concreto auto-adensável com um melhor comportamento em alguns casos. Os resultados fornecidos pela simulação numérica mostraram boa concordância com os ensaios realizados para os dois tipos de concreto, especialmente na fase de pré-pico do diagram força vs. deslizamento e força vs. deslocamento.Finalmente, o modelo numérico proposto pode ser utilizado para estimar o comprimento de ancoragem mais adequado, permitindo uma possível um redução nos custos da estrutura.

The present study evaluates the bond behavior between steel bars and concrete by means of a numerical analysis based on Finite Element Method. Results of a previously conducted experimental program on reinforced concrete beams subjected to monotonic loading are also presented. Two concrete types, self-compacting concrete and ordinary concrete, were considered in the study. Non-linear constitutive relations were used to represent concrete and steel in the proposed numerical model, aiming to reproduce the bond behavior observed in the tests. Experimental analysis showed similar results for the bond resistances of self-compacting and ordinary concrete, with self-compacting concrete presenting a better performance in some cases. The results given by the numerical modeling showed a good agreement with the tests for both types of concrete, especially in the pre-peak branch of the load vs. slip and load vs. displacement curves. As a consequence, the proposed numerical model could be used to estimate a reliable development length, allowing a possible reduction of the structure costs.

No presente trabalho investiga-se a redução da rigidez de elementos estruturais de concreto pré-moldado de edifícios de múltiplos pavimentos para a análise da estabilidade global. Apresentam-se as indicações da redução de rigidez de diferentes códigos, normas e recomendações de associações encontradas na literatura técnica, para servir de comparação com os valores encontrados no estudo. O modelo estrutural analisado foi construído em elementos finitos com o auxílio do software ANSYS®. A não-linearidade física (NLF) foi considerada com as relações dos diagramas M x N x 1/r e a não-linearidade geométrica (NLG) segundo o método de Newton-Raphson. Tomando como base uma estrutura típica de concreto pré-moldado de múltiplos pavimentos com ligação viga x pilar de comportamento semi-rígido, são apresentadas expressões para o coeficiente redutor de rigidez. As principais conclusões do estudo desenvolvido são: os coeficientes redutores obtidos segundo o diagrama M x N x 1/r divergem das indicações normativas para consideração simplificada da NLF; o coeficiente redutor de rigidez para os pilares dos arranjos analisados foi da ordem de 0,5 a 0,6; a variação dos valores encontrados para os coeficientes redutores de rigidez nas vigas em concreto armado submetidos aos efeitos da fluência pelo coeficiente linear de 0 a 3 foi de 0,45 a 0,2 para momento positivo e de 0,3 a 0,2 para momento negativo.

This study deals with the reduction of the stiffness in precast concrete structural elements of multi-storey buildings to analyze global stability. Having reviewed the technical literature, this paper present indications of stiffness reduction in different codes, standards, and recommendations and compare these to the values found in the present study. The structural model analyzed in this study was constructed with finite elements using ANSYS® software. Physical Non-Linearity (PNL) was considered in relation to the diagrams M x N x 1/r, and Geometric Non-Linearity (GNL) was calculated following the Newton-Raphson method. Using a typical precast concrete structure with multiple floors and a semi-rigid beam-to-column connection, expressions for a stiffness reduction coefficient are presented. The main conclusions of the study are as follows: the reduction coefficients obtained from the diagram M x N x 1/r differ from standards that use a simplified consideration of PNL; the stiffness reduction coefficient for columns in the arrangements analyzed were approximately 0.5 to 0.6; and the variation of values found for stiffness reduction coefficient in concrete beams, which were subjected to the effects of creep with linear coefficients from 0 to 3, ranged from 0.45 to 0.2 for positive bending moments and 0.3 to 0.2 for negative bending moments.

Nesse trabalho, são propostos modelos e recomendações de projeto para a ligação pilar-fundação por meio de cálice com interfaces rugosas, incluindo a configuração das chaves de cisalhamento, o cálice e a base do pilar pré-moldado. Nas investigações experimentais abrangidas neste estudo, foi constatado que nas ligações rugosas ocorre o funcionamento conjunto do cálice com o pilar como em uma ligação monolítica. Entretanto, para que isso ocorra, é necessário que as dimensões das chaves de cisalhamento estejam entre os limites recomendados nesse estudo. Considerando a transferência total de esforços na ligação, a armadura vertical deve ser dimensionada segundo a teoria de flexão. O modelo proposto para o dimensionamento da armadura horizontal transversal, também baseado no comportamento monolítico da ligação, forneceu bons resultados quando comparados com os valores experimentais. A partir desse modelo calibrado para o cálice, é proposta uma nova formulação para a base do pilar pré-moldado, a qual é comparada com outro modelo adaptado para interfaces rugosas.

The present work proposes design models and recommendations for column-foundation connection through socket with rough interfaces, including the shear key configuration, the socket and the precast column base. In the experimental investigations, the behavior of socket and column as a monolithic connection was verified. However, for this to occur, the shear key dimensions must be between the limits suggested by the study. Considering the total transfer of internal forces in the connections, the vertical reinforcement should be designed based on the bending theory. The proposed model for the design of the transverse horizontal reinforcement, considering monolithic behavior of the connection, was found to be in good agreement with the observed experimental results. With adjustments to this model for the socket, a new model for the design of precast column bases is proposed and compared with other model adapted for rough interfaces.

A análise dinâmica de estruturas é cada vez mais relevante para estruturas civis. Nesse contexto, ensaios dinâmicos, de caráter não-destrutivo, são uma ferramenta promissora, pois permitem que sejam obtidas informações integradas e globais da estrutura a respeito da rigidez e do amortecimento e, além disso, podem ser repetidos e comparados ao longo do tempo. A resposta acústica é uma inovadora metodologia de ensaio não-destrutivo que visa a determinação do módulo de elasticidade do concreto, parâmetro que associado à resistência do concreto à compressão, configura-se como diretriz ao dimensionamento de elementos estruturais de concreto simples, armado ou protendido. Na comparação com metodologias usuais de ensaios não-destrutivos, os resultados demostraram que a utilização de ferramentas baseadas na resposta acústica apresentam diferença inferior a 1% na determinação da frequência de ressonância.

Dynamic structural analysis is increasingly important for civil structures. In this context, non-destructive tests are a promising tool, as they allow obtaining integrated and comprehensive information about structure stiffness and damping and, moreover, may be repeated and compared over time. The determination of the modulus of elasticity of concrete by way of its acoustic response represents an innovative methodology to obtain a design parameter which associated with the compressive strength, achieves the guidelines for the design of structural elements in plain, reinforced and prestressed concrete. Test results show that the use of acoustic response-based tools in the determination of resonance frequency yields values with differences of less than 1% from those obtained by more commonly used non-destructive methods.

Esse trabalho apresenta a comparação de resultados experimentais e teóricos de uma nova formulação para o projeto da base de pilares pré-moldados embutidos em cálice de fundação com interfaces lisas. Através do modelo de bielas e tirantes proposto, são dimensionadas as armaduras longitudinal e transversal do pilar e verificado o esmagamento do concreto das bielas. O método de projeto proposto mostrou-se bastante racional no dimensionamento das armaduras, apresentando resultados bastante próximos dos resultados experimentais, sendo estes últimos referentes a ensaios de dois protótipos com interfaces lisas submetidos à força normal com grande excentricidade, nos quais foi variado o comprimento de embutimento. Para o caso de força normal com pequena excentricidade, é apresentada uma simplificação do modelo, em que o atrito das interfaces e a excentricidade da reação normal na base do pilar são desprezados.

This work compares the experimental and theoretical results of a new formulation for the design of precast column bases embedded in socket foundations with smooth interfaces. Through the proposed strut and tie model, the longitudinal and transverse reinforcements of column are calculated, and concrete crushing is verified. The proposed design model was rather rational in the reinforcements design, and its results were very close to experimental results. These latter results were generated from two specimens with smooth interfaces submitted to a normal load with large eccentricity, varying the embedded lengths. For loads with small eccentricities, a simplified model is proposed, which neglects the friction of interfaces and the eccentricity of normal reaction at the column base.

O aumento nos limites de peso estabelecidos pela legislação brasileira e a proliferação das Combinações de Veículos de Carga nas rodovias nacionais motivam uma preocupação no que se refere à segurança estrutural das pontes quando submetidas ao tráfego real. Este trabalho verifica o desempenho das obras-de-arte especiais sob jurisdição do DER-SP através do índice de confiabilidade β e obtém equações para a limitação do peso de caminhões de modo a não comprometer sua integridade estrutural. São consideradas as superestruturas das pontes em concreto armado ou protendido, classes 36 e 45. Verifica-se o estado limite último nas seções transversais mais solicitadas por momento fletor positivo e negativo. No caso de pontes em concreto protendido, acrescenta-se a verificação do estado limite de formação de fissuras. O tráfego real é representado por um modelo de carregamento móvel baseado em pesagens de caminhões efetuadas em rodovias do estado de São Paulo e os parâmetros da resistência são determinados através da técnica de Monte Carlo. Apresenta-se os limites de peso em forma de equações, denominadas ECPLs (Equações Comprimento-Peso Limite), aplicáveis a quaisquer grupo de eixos consecutivos dos veículos. Os resultados indicam restrições à circulação de algumas composições, especialmente ao rodotrem de 740 kN e 19,8 metros de comprimento. Considerando-se apenas o estado limite de serviço, as pontes classe 45 apresentam menores limites de peso devido à ponderação de ações durante o projeto.

The increase in gross weight limits allowed by Brazilian legislation and the soaring number of new truck configurations on national highways has called for greater attention regarding the structural safety of bridges when submitted to real traffic. This paper verifies the performance of bridges under Sao Paulo Department of Transportation jurisdiction using the reliability index β and obtains truck weight limits in order to guarantee structural integrity. The superstructures of reinforced and prestressed concrete bridges, classes 36 and 45, are considered. The ultimate limit state is verified in cross sections subjected to positive and negative critical bending moments. In case of prestressed bridges, the cracking limit state in concrete is added. The real traffic is represented by a live load model based on weighting data collected from stations located on highways of the state of Sao Paulo and the statistical resistance parameters are determined using the Monte Carlo technique. The gross weight limits are presented in the form of equations known as bridge formulas which are applicable to any group of two or more consecutive axles. The observed results indicate restrictions to the traffic of some vehicles, especially the 740 kN and 19.80 meters length truck. Considering only the serviceability limit state, class 45 bridges are found to exhibit lower weight limits due to the load factors recommended by the code during design.

Com a teoria da confiabilidade avaliam-se as duas formulações apresentadas pela norma de projeto de estruturas de concreto NBR 6118:2003 para a estimativa da abertura de fissuras em tubos de concreto armado. Os métodos de confiabilidade FOSM (método de primeira ordem e segundo momento) e o método de simulação de Monte Carlo com amostragem por importância são utilizados. Uma primeira análise de confiabilidade revela as variáveis de projeto com maior contribuição nas probabilidades de falha. Uma análise paramétrica é realizada nestas variáveis, de maneira a identificar a influência destas na confiabilidade dos tubos. O estudo mostra que as formulações da NBR 6118:2003 levam a valores não uniformes para o índice de confiabilidade, para um mesmo fator de segurança. Isto significa que o coeficiente de segurança unitário especificado em norma para o estado limite de fissuração não reflete a incerteza nos parâmetros de resistência do tubo.

Structural reliability theory is used in this paper to verify the capability of Brazilian code on design of concrete structures (NBR 6118:2003) concerning the evaluation of crack width in reinforced concrete pipes. Two limit state equations are defined in terms of crack opening. The First Order Second Moment and Monte Carlo simulation methods are used in the reliability analysis. In an initial reliability analysis, problem parameters that have the largest contributions in failure probabilities are identified. A parametric analysis is performed in these variables, in order to study their influence in failure probabilities. The study shows that the formulation of NBR 6118:2003 leads to nonuniform reliability, for a constant safety factor. This means that the unitary safety coefficient specified by the code for the cracking limit state does not reflect the uncertainty in the tubes resistance parameters.