Abstract Textile reinforced concrete emerges as an alternative for the strengthening of reinforced concrete structures. However, as a relatively new material, there is still no regulatory body or standardization that standardizes the manufacturing and application processes of the material, which generates significant differences regarding its characteristics and properties. From this perspective, this study seeks to experimentally evaluate the mechanical performance of textile reinforced concrete when applied as reinforcement of reinforced concrete beams subjected to four-point bending tests, using the alkali-resistant fiberglass textile produced in Brazil, TEXIGLASS AR-360-RA-04. As an exploratory study, the experimental program consists of fourteen reinforced beams and one rectangular cross-section reference beam (120 mm wide, 200 mm high, and 1500 mm long), totaling fifteen beams. As variables, the bond strength at the textile-matrix interface is investigated based on (a) the type of matrix (industrialized polymer mortar or self-compacting mortar) and (b) the surface treatment of the textile in four configurations: uncoated textile (UT), coated with epoxy (E), fully coated with epoxy and sand (ES) or fully coated with epoxy and partial sand (EPS). From the results, it was mainly found that: all reinforced beams showed increases in (a) load-carrying capacity, (b) ductility and (c) toughness. Despite the great variability of results, the coating technique in the EPS textile specimens proved promising.

Resumo O concreto têxtil surge como uma alternativa para o reforço de estruturas de concreto armado. Porém, por ser um material relativamente novo, inexiste ainda um órgão ou norma regulamentadora que uniformize os processos de fabricação e de aplicação do material, o que gera diferenças significativas quanto às suas características e propriedades. Sob esta perspectiva, este estudo busca avaliar experimentalmente o desempenho mecânico do concreto têxtil ao ser aplicado como reforço de vigas em concreto armado submetidas ao ensaio de flexão a quatro pontos, utilizando o têxtil de fibra de vidro álcali-resistente de produção brasileira TEXIGLASS AR-360-RA-04. De caráter exploratório, o programa experimental é composto por quatorze vigas reforçadas e uma viga testemunho de seção retangular (120 mm de largura, 200 mm de altura e 1500 mm de comprimento), totalizando quinze vigas. Como variáveis, investigam-se a resistência de ligação na interface têxtil-matriz a partir do (a) tipo de matriz (argamassa polimérica industrializada ou argamassa autoadensável) e do (b) tratamento superficial do têxtil em quatro configurações: têxtil sem revestimento (SR), revestido com epóxi (E), totalmente revestido com epóxi e areia (EA) ou totalmente revestido com epóxi, mas com areia somente nas extremidades (EAP). A partir dos resultados, verificou-se principalmente que: todas as vigas reforçadas apresentaram aumentos da (a) capacidade resistente, (b) ductilidade e (c) tenacidade. Apesar da grande variabilidade de resultados, a técnica de revestimento nos exemplares dos têxteis EAP se mostrou promissora.

Abstract Given the inherent porosity of cementitious materials, fluctuations in temperature disrupt the hygrothermal equilibrium, thereby influencing the accuracy of the coefficient of thermal expansion (CTE) measurements. This results in variations in the observed expansion magnitudes, which are contingent on the material's moisture content. Many existing methodologies for measuring CTE do not adequately control for moisture or consider procedural nuances, leading to inaccuracies and often necessitating expensive equipment. This study evaluates two methodologies for determining the CTE of cementitious mortars, focusing on the influence of moisture and the use of accessible equipment. Among the two methodologies tested, one was recommended for its higher precision in determining the CTE of a prismatic mortar sample by measuring length variations due to temperature changes. In this method, the sample is heated to 80ºC at a fixed relative humidity until hygrothermal equilibrium is reached, after which measurements are taken during cooling to 22 ± 2°C. Adjustments were made to eliminate the influence of studs, and the CTE is calculated using linear regression to correlate strain with temperature variation. The methodology demonstrated a repeatability standard deviation of 0.08×10−6/ºC, comparable to the precision of AASHTO T 336 (0.12×10−6/ºC) and superior to ASTM C 531 (1.62×10−6/ºC). Evaluating CTE at moisture levels of 50%, 75%, 98%, and saturation revealed a parabolic behavior, with a maximum CTE near 75% relative humidity, aligning with existing literature. This methodology offers a promising approach for assessing the CTE of mortars, particularly those exposed to environmental conditions, emphasizing the importance of compatibility between repair mortar and substrate across different moisture levels.

Resumo Dada a porosidade inerente dos materiais cimentícios, as variações de temperatura perturbam o equilíbrio higrotérmico, influenciando, assim, a precisão das medições do coeficiente de dilatação térmica (CDT). Isso resulta em variações nas magnitudes de dilatação observadas, que dependem do teor de umidade do material. Muitas metodologias existentes para medir o CDT não controlam adequadamente a umidade ou consideram nuances procedurais, levando a imprecisões e, muitas vezes, exigindo equipamentos caros. Este estudo avalia duas metodologias para determinar o CDT de argamassas cimentícias, com foco na influência da umidade e no uso de equipamentos acessíveis. Entre as duas metodologias testadas, uma foi recomendada por sua maior precisão na determinação do CDT de uma amostra prismática de argamassa, medindo as variações de comprimento devido a mudanças de temperatura. Nesse método, a amostra é aquecida a 80ºC em uma umidade relativa fixa até que o equilíbrio higrotérmico seja alcançado, e as medições são realizadas durante o resfriamento para 22 ± 2°C. Ajustes são feitos para eliminar a influência dos pinos de referência, e o CDT é calculado utilizando regressão linear para correlacionar a deformação com a variação de temperatura. A metodologia demonstrou um desvio padrão de repetibilidade de 0,08×10−6/ºC, comparável à precisão da AASHTO T 336 (0,12×10−6/ºC) e superior à ASTM C 531 (1,62×10−6/ºC). A avaliação do CDT em níveis de umidade de 50%, 75%, 98% e saturado revelou um comportamento parabólico, com um CDT máximo próximo a 75% de umidade relativa, alinhando-se com a literatura existente. Esta metodologia oferece uma abordagem promissora para avaliar o CDT de argamassas, particularmente as argamassas de reparo expostas às condições ambientais, enfatizando a importância da compatibilidade entre a argamassa de reparo e o substrato em diferentes níveis de umidade.

Abstract: This article presents the application of the Multiple Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) method, enhanced with specifically tuned parameters using the Taguchi method, for optimizing bridge and viaduct designs. Unlike conventional approaches, the optimization in this study encompasses the entire structure rather than focusing solely on the deck. This approach is illustrated through case studies on two viaducts located in Atalaia and Mandaguaçu along the BR-376 highway in Paraná, Brazil. In Atalaia, the optimized solutions achieved reductions in construction costs by 10.5% to 22.7%, CO2 emissions by 8.9% to 21.2%, and extended the design service life by 24.0% to 540.7%. Similarly, in Mandaguaçu, the optimizations resulted in cost reductions ranging from 9.1% to 23.2%, decreases in CO2 emissions from 12.7% to 23.5%, and increases in the design service life by up to 540.7%. The study also revealed consistent patterns between the degrees of freedom and objective functions; specifically, larger cross-sectional dimensions tended to lower costs, while smaller dimensions were associated with reduced CO2 emissions. These findings illustrate the real-world performance improvements afforded by the optimization process, which not only reduces the global cost per year of service compared to the original designs but also enhances economic and environmental performance, thereby demonstrating the effectiveness of MOPSO in structural optimization for sustainable infrastructure development.

Resumo: Este artigo apresenta a aplicação do método de Otimização por Enxame de Partículas com Múltiplos Objetivos (Multiple Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO), aprimorado com parâmetros especificamente ajustados pelo método de Taguchi, para a otimização de projetos de pontes e viadutos. Diferente das abordagens convencionais, a otimização neste estudo engloba toda a estrutura, em vez de se concentrar apenas no tabuleiro. Essa abordagem é ilustrada por meio de estudos de caso em dois viadutos localizados em Atalaia e Mandaguaçu ao longo da rodovia BR-376 no Paraná, Brasil. Em Atalaia, as soluções otimizadas alcançaram reduções nos custos de construção de 10,5% a 22,7%, emissões de CO2 de 8,9% a 21,2%, e estenderam a vida útil do projeto de 24,0% a 540,7%. De forma similar, em Mandaguaçu, as otimizações resultaram em reduções de custo de 9,1% a 23,2%, diminuição das emissões de CO2 de 12,7% a 23,5%, e aumentos na vida útil do projeto de até 540,7%. O estudo também revelou padrões consistentes entre os graus de liberdade e as funções objetivas; especificamente, dimensões transversais maiores tendiam a reduzir custos, enquanto dimensões menores estavam associadas a reduções nas emissões de CO2. Esses achados ilustram as melhorias de desempenho no mundo real proporcionadas pelo processo de otimização, que não apenas reduz o custo global por ano de serviço em comparação com os projetos originais, mas também aprimora o desempenho econômico e ambiental, demonstrando assim a eficácia do MOPSO na otimização estrutural para o desenvolvimento de infraestruturas mais sustentáveis.

Abstract This work is concerned with the simulation of pavement behavior using the Finite Element Method (FEM) with the goal of predicting the appearance of cracks during its useful life. The developed method can help maintenance planning towards providing users with safety and comfort. The effects of both traffic loads and temperature variations are considered. Artificial Intelligence (AI) tools are adopted to reduce the time necessary for the interpretation of simulation results for the development of an efficient pavement management system. The developed rigid pavement management system uses the Artificial Neural Networks (ANN) technique for the prediction of both pavement response to fatigue accumulation and the behavior of the modeled pavement with a high degree of precision. The networks showed 4.5% and 3.6% square errors for positive and negative temperature gradients and 95% and 97% data correlation, respectively. The SR stress ratio obtained by the developed ABAQUS model is 0.614 and the value provided by the pavement management system is 0.648. The developed methodology was applied to a section of highway BR-101/NE, between the states of Paraiba PR and Pernambuco PE, in Brazil. Comparing the results with the limits provided by National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) for traffic in the study, this pavement would require maintenance every six months. The maximum values of tensile stress due to bending were obtained by combining the positive temperature gradient with the traffic axis load at the edge during the summer months (December to March) due to the higher thermal gradient values.

Resumo Este trabalho foca-se na simulação do comportamento de pavimentos utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF) com o objetivo de prever o aparecimento das fissuras durante sua vida útil. O método desenvolvido pode ajudar no planejamento da manutenção no sentido de proporcionar segurança e conforto aos usuários. São considerados os efeitos das cargas de tráfego e das variações de temperatura. Ferramentas de inteligência artificial (IA) são adotadas para reduzir o tempo necessário para a interpretação dos resultados das simulações para o desenvolvimento de um sistema eficiente de gestão de pavimentos. O sistema de gerenciamento de pavimentos rígidos desenvolvido utiliza a técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a previsão da resposta do pavimento ao acumulo de fadiga e do comportamento do pavimento modelado com alto grau de precisão. As redes apresentaram erros quadrados de 4.5% e 3.6% para gradientes de temperatura positivos e negativos e correlação de dados de 95% e 97%, respectivamente. O índice de tensão SR obtido pelo modelo desenvolvido em ABAQUS é 0.614 e o valor fornecido pelo sistema de gerenciamento de pavimentos é 0.648. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um trecho da rodovia BR-101/NE, entre os estados da Paraíba PR e Pernambuco PE, no Brasil. Comparando os resultados com os limites previstos pelo Programa Cooperativo Nacional de Pesquisa Rodoviária (NCHRP) para o tráfego do trecho de estudo, este pavimento necessitaria de manutenção semestral. Os valores máximos de tensão de tração por flexão foram obtidos combinando o gradiente positivo de temperatura com a carga do eixo de tráfego na borda durante os meses de verão (dezembro a março) devido aos maiores valores de gradiente térmico.

Abstract The study of the effects of cellulosic materials as additives in matrices based on mineral binders is essential for the development of high-performance and more durable construction materials. In this context, the present research aims to propose composite systems incorporating cellulose microparticles and microfibers into cementitious matrices. The proposed systems were developed using CP V ARI cement, with cellulose microfiber (FC) contents of 0.5%, 1%, and 1.5%, along with crystalline microcellulose (MCC) contents of 0.4%, 0.6%, and 0.8%. The impact of cellulose microfiber and crystalline microcellulose on compressive strength, flexural tensile strength, mineralogy, and microstructure of cementitious composites was evaluated. The gradual increase in the combined additions of cellulose microfiber and crystalline microcellulose led to a reduction in mechanical properties. The diffraction patterns of the FC-MCC cellulose-added composites were similar to those of Portland cement composites without additives. The combinations of FC 0.5-MCC 0.4, FC 1.0-MCC 0.4, and FC 0.5-MCC 0.6 contents promoted a higher degree of hydration, resulting in superior compressive strength performance compared to cementitious composites without these materials.

Resumo O estudo dos efeitos de materiais celulósicos como adição em matrizes à base de aglomerantes minerais é essencial para o desenvolvimento de materiais de construção de alto desempenho e maior durabilidade. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como propor sistemas compostos por micropartículas e microfibras de celulose integradas em matrizes cimentícias. Os sistemas combinados são propostos com o sistema cimentício tipo CP V ARI e teores de microfibra de celulose (FC) (0,5%, 1% e 1,5%), juntamente com estes, teores de microcelulose cristalina (MCC) (0,4%, 0,6% e 0,8%). Foi avaliado o impacto da microfibra de celulose e da microcelulose cristalina na resistência à compressão e tração na flexão, mineralogia e microestrutura de compósitos cimentícios. O aumento gradual nas adições combinadas de microfibra de celulose e microcelulose cristalina levou a uma redução nas propriedades mecânicas. Os perfis dos difratogramas com adição de celuloses FC-MCC foram similares aos dos compósitos de cimento Portland sem adições. As combinações de teores FC 0,5-MCC 0,4, FC 1,0-MCC 0,4 e FC 0,5-MCC 0,6 favoreceram um maior grau de hidratação, o que resultou em um desempenho mecânico superior em compressão, comparado aos compósitos cimentícios sem a adição desses materiais.

Abstract Several structural models aim to predict the behavior of masonry walls. Those are included in technical standards strive to ensure the anticipation of the structural capacity, thereby assuring its safety. Different regions of the world encompass diverse parameters for predicting the lateral capacity of masonry members. This study sought to compare the Brazilian, Canadian, American, Australian, and European masonry standards regarding the shear and flexural capacity specification of walls. Equations derived from the standards were contrasted against finite element modeling results and to reliable formulation from the literature for predicting wall shear behavior. Additionally, an actualization is proposed to the Brazilian standard. The results revealed that while flexural capacity specifications result in comparable values across all standards, the Brazilian standard exhibited the least conservatism in the shear capacity, followed by the Australian, American, Canadian, and European standards. The diagonal shear was the primary mode of panel failure of the walls from the FE (Finite Element) modeling. The suggested adjustments to the Brazilian code, including considering the net area and correction of the initial shear strength (fvk0), result values close to the modeling results.

Resumo Enquanto diversos modelos estruturais buscam prever o comportamento de paredes em alvenaria, as normas técnicas buscam promover a previsão das cargas resistentes, de modo a trazer segurança para as estruturas. Diferentes regiões do mundo possuem parâmetros diversos para previsão da capacidade lateral das estruturas em alvenaria. O presente trabalho buscou realizar a comparação entre as normas de alvenaria estrutural brasileira, americana, australiana e europeia no que tange à resistência ao cisalhamento das mesmas e à flexocompressão que estão submetidas. Os equacionamentos indicados nas normas foram comparados com modelagem por elementos finitos e com a equação da literatura (2022), consideradas fidedignas para previsão do comportamento das paredes submetidas a forças laterais no plano. É proposta uma atualização para a norma brasileira. Os resultados mostraram que enquanto os resultados dos modelos para flexocompressão têm valores similares em todas as normas, para cisalhamento, a norma brasileira se mostrou como sendo a menos conservadora, seguida pela australiana, americana, canadense e europeia. Foi identificado ainda, por meio da modelagem em EF (Elementos Finitos), que o principal modo de ruptura dos painéis é a compressão diagonal. A proposta de modificação na norma brasileira, com consideração de área líquida e a correção da resistência ao cisalhamento inicial (fvk0), resultam valores muito mais próximos aos resultados do modelo.

Abstract This study investigated the effect of dolomitic lime incorporation on the microstructure and mechanical properties of metakaolin-based geopolymers activated by alkaline solution. Five geopolymer mixtures were prepared with the addition of 0.0%, 2.5%, 5.0%, 7.5%, and 10.0% dolomitic lime. The microstructure of the geopolymers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction analyses (XRD). The compressive strength of the mixtures ranged between 53.2 and 63.0 MPa after 28 days of ambient curing. SEM/EDS analyses showed that the main phases formed were the N-A-S-H gel together with the C-A-S-H and N-M-A-S-H gels in the mixtures with dolomitic lime. In summary, the results showed that the incorporation of dolomitic lime can significantly improve the microstructure and properties of geopolymers.

Resumo Este estudo investigou o efeito da incorporação de cal dolomítica na microestrutura e nas propriedades mecânicas de geopolímeros à base de metacaulim ativados por solução alcalina. Foram preparadas cinco misturas de geopolímeros com adição de 0,0%, 2,5%, 5,0%, 7,5% e 10,0% de cal dolomítica. A microestrutura dos geopolímeros foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS) e análises de difração de raios X (DRX). A resistência à compressão das misturas variou entre 53,2 e 63,0 MPa após 28 dias de cura ambiente. As análises SEM/EDS mostraram que as principais fases formadas foram o gel N-A-S-H juntamente com os géis C-A-S-H e N-M-A-S-H nas misturas com cal dolomítica. Em resumo, os resultados mostraram que a incorporação de cal dolomítica pode melhorar significativamente a microestrutura e as propriedades dos geopolímeros.

Resumo A incorporação de poliestireno expandido (EPS) ao concreto reduz sua densidade, mas também suas propriedades mecânicas. Portanto, em geral, o concreto com EPS é geralmente considerado como um material não estrutural. Neste estudo, técnicas destrutivas e não destrutivas foram utilizadas para analisar os desempenhos microestrutural, mecânico e acústico de um concreto produzido pelo método de empacotamento de partículas, substituindo um percentual crescente (5 a 20%) do volume de agregado graúdo pelo EPS. As propriedades mecânicas diminuíram, mas não o suficiente para que o concreto com EPS pudesse ser considerado como não estrutural; a microestrutura apresentou desordem em sua zona de transição, e essa desordem foi captada pela análise acústica. Ademais, a atenuação da onda sonora aumentou em 10 e 20% de EPS.

Abstract The incorporation of expanded polystyrene (EPS) into concrete reduces its density, but also its mechanical properties. Therefore, the concrete with EPS is generally considered as a non-structural material. In this study, destructive and nondestructive techniques were used to analyze the microstructural, mechanical, and acoustic performances of a concrete produced by the particle packing method, replacing an increasing percentage (5 to 20%) of the coarse aggregate volume by EPS. The mechanical properties decreased, but not enough for the EPS concrete to be considered as non-structural; the microstructure showed disorder in its transition zone, and this disorder was captured by the acoustic analysis. Moreover, the sound wave attenuation increased at 10 and 20% of EPS.

Resumo O cimento geopolimérico se apresenta como uma opção ao cimento Portland para reduzir os impactos associados com a produção e crescente demanda desses aglomerantes na construção civil. Contudo, os geopolímeros também estão sujeitos a ação de íons que podem prejudicar suas propriedades mecânicas e reduzir sua durabilidade. Logo, esta pesquisa buscou avaliar o comportamento de concretos com cimento geopolimérico à base de metacaulim mediante ao ataque por sulfatos, tanto de sódio como de magnésio. As amostras foram confeccionadas variando o teor de óxido de sódio (Na2O) presente nos ativadores sobre o metacaulim, o tipo de cura e a razão de água em relação ao metacaulim. Os corpos de prova foram expostos às soluções de sulfato de sódio, sulfato de magnésio e referência (água) por um período de 10 semanas. A avaliação se deu por meio de ensaios de absorção de água (por capilaridade e imersão) e de resistência à compressão. Os resultados revelaram que o ataque por sulfato de sódio foi mais agressivo em relação ao sulfato de magnésio nos concretos geopoliméricos, 91,67% das amostras submetidas ao sulfato de sódio se degradaram durante os ensaios de absorção enquanto 8,33% foram degradadas pelo sulfato de magnésio. O teor de sódio sobre o metacaulim igual a 22% garantiu uma maior resistência ao ataque de sulfato de magnésio e a cura por carbonatação não implicou em melhora de propriedades nas misturas.

Abstract Geopolymer cement stands as an alternative to Portland cement to reduce the impacts associated with its production. This material is also affected by ions that can damage its mechanical properties and reduce its durability. Therefore, this research aims to evaluate metakaolin geopolymer concretes attacked by sulfates, both sodium and magnesium. The samples were made by varying the sodium oxide (Na2O) content in the activators on the metakaolin, the curing type, and the water/metakaolin ratio. The specimens were exposed to sodium sulfate, magnesium sulfate, and reference solutions (water) for 10 weeks. The analyses were performed using water absorption (by capillarity and immersion) and compressive strength tests. The results showed that sodium sulfate attack was more aggressive than magnesium sulfate in geopolymer concretes, 91.67% of the samples submitted to sodium sulfate degraded during absorptions tests while 8.33% were degraded by magnesium sulfate. A sodium content of 22% in metakaolin achieved greater resistance to magnesium sulfate attack and curing by carbonation did not improve the properties of the mixtures.

Resumo A engenharia civil desempenha um papel importante quando se trata de sustentabilidade, oferecendo alternativas cada vez mais viáveis e atualizadas em termos de gestão de materiais. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade de reaproveitamento da água para amassamento em corpos de prova de concreto após o uso de filtro cerâmico como meio de purificação da água. Além disso, busca-se comparar as propriedades do concreto e os parâmetros químicos da água. Para isso, foi realizado um estudo quanti-qualitativo por meio de ensaios laboratoriais para caracterização dos materiais, análise físico-química de água a partir de duas amostras provenientes do rebaixamento do lençol freático, sendo uma na forma bruta e outra tratada com um filtro cerâmico. Também foram realizados ensaios de resistência mecânica. Ao analisar os resultados obtidos, verificou-se que a água filtrada apresentou um aumento de 8,66% na resistência à compressão em relação à água bruta. Na análise física da água, ambas as amostras atenderam aos critérios de pH, cor e substâncias dissolvidas totais. Além disso, durante a análise química da água, foi verificada diminuição em cinco dos seis parâmetros analisados, sendo eles a alcalinidade total, o teor de cloretos, de fosfatos, de nitratos, de sulfatos e de zinco. Por fim, é possível considerar a redução de alguns elementos da água não filtrada que afetam negativamente a resistência e a qualidade do concreto, além de melhorar o pH. Outro ponto relevante, foi o aumento da resistência à compressão do concreto ao utilizar água tratada em comparação com a água bruta.

Abstract Civil engineering plays a pivotal role in advancing sustainability by offering increasingly viable and cutting-edge alternatives in materials management. In this context, the objective of this study is to assess the feasibility of reusing water for mixing concrete test specimens after employing a ceramic filter as a means of water purification. Additionally, we aim to compare the properties of the concrete and the chemical parameters of the water. To achieve this, a quantitative and qualitative investigation was conducted through laboratory tests to characterize the materials and perform a physical-chemical analysis of water from two samples sourced from the water table drawdown. One sample was in its raw form, while the other was treated with a ceramic filter. Mechanical strength tests were also carried out. Upon analyzing the obtained results, it was observed that the filtered water exhibited an 8.66% increase in compressive strength compared to the raw water. In the physical analysis of the water, both samples met the criteria for pH, color, and total dissolved substances. Furthermore, the chemical analysis of the water revealed a decrease in five out of the six parameters analyzed, specifically total alkalinity, chloride, phosphate, nitrate, sulfate, and zinc content. In conclusion, it can be inferred that there is potential to reduce certain elements in untreated water that adversely affect concrete strength and quality, in addition to improving the pH levels. Another noteworthy finding was the enhanced compressive strength of concrete when using treated water as opposed to raw water.

Resumo Este artigo apresenta um procedimento de cálculo para o Modelo de Membrana Fissurada (CMM) utilizando técnicas de otimização baseada em trabalhos anteriores. Para tanto, a rotina de cálculo proposta é dividida em duas fases. A primeira fase consiste em determinar a estimativa inicial da solução através de um modelo de treliça linear com tensões e deformações médias, o Modelo de Treliça de Compatibilidade de Mohr (MCTM). Na segunda fase, é proposto um procedimento de cálculo otimizado para resolver o sistema de equações não lineares do CMM, tomando a solução do MCTM como estimativa inicial para a primeira iteração. As soluções obtidas são comparadas com os resultados experimentais e numéricos encontrados na literatura, onde foram observadas boa precisão e baixo custo computacional. Adicionalmente, é apresentado um estudo comparativo entre modelos constitutivos médios (Rotating-Angle Softened Truss Model (RA-STM)), onde o equilíbrio é avaliado usando termos médios, e modelos constitutivos locais (CMM), onde o equilíbrio é avaliado na fissura. Foi dado enfoque ao comportamento da armadura de aço na fissura. Também foi utilizado o método Wood&Armer modificado. Os comportamentos gerais dos painéis RC previstos pelos RA-STM e CMM são próximos aos resultados experimentais, incluindo a tensão de ruptura. É discutida a vantagem da utilização de modelos locais em problemas onde a tensão máxima na armadura é de interesse, como problemas com fadiga e cálculo de abertura de fissuras. Este artigo visa contribuir para o desenvolvimento de estratégias eficientes para modelagem de estruturas de concreto armado utilizando modelos locais, especialmente em problemas de projeto onde a tensão máxima da armadura é fundamental.

Abstract This article presents a calculation procedure for the Cracked Membrane Model (CMM) using optimization techniques based on previous works. For this purpose, the proposed calculation routine is divided into two phases. The first phase consists of determining the initial estimation of the solution through a linear truss model with average stresses and strains, the Mohr Compatibility Truss Model (MCTM). In the second phase, an optimized calculation procedure to solve the system of nonlinear equations of the CMM is proposed, taking the solution of the MCTM as the initial estimate for the first iteration. The obtained solutions are compared with the experimental and numerical results found in the literature, where good accuracy and low computational cost were observed. Additionally, a comparative study is presented between average constitutive models (Rotating-Angle Softened Truss Model (RA-STM)), where the equilibrium is evaluated using average stresses, and local constitutive models (CMM), where the equilibrium is calculated at the crack. Focus was given to the steel reinforcement behavior at the crack. A modified Wood&Armer method was also used. The overall RC panels’ behavior predicted by RA-STM and CMM was close to the experimental results, including the failure stress. It is discussed the advantage of using local models in problems where the reinforcement maximum stress is of interest, such as fatigue problems and crack opening calculation. This paper aims to contribute to developing efficient strategies for modeling RC structures using local models, especially in design problems where the evaluation of the maximum reinforcement stress is fundamental.

Resumo A corrosão em estruturas de concreto armado tem se tornado uma preocupação crescente, principalmente devido aos fatores relacionados às mudanças climáticas, como o aumento dos níveis de dióxido de carbono, mudanças de temperatura e precipitação. A fim de aplicar essas mudanças a estrutura, avaliações regionais são essenciais devido aos impactos ambientais variados. Este estudo examina a corrosão no Brasil, utilizando os níveis urbanos de CO2, utilizando a NBR 6118 (2023) para prever a despassivação, as fissuras iniciais e a falha devido a deslocamentos excessivos (Estados Limites de Serviço). Os resultados indicam uma probabilidade de despassivação de 50% em 13 anos para um cobrimento de 2,5 cm no pior cenário. Além disso, a probabilidade de falha por deslocamento excessivo sofre uma influência significativamente do diâmetro das armaduras, com um aumento de 311% ao longo de 45 anos ao usar um diâmetro de 5 mm em vez de 10 mm. Embora preliminar, este estudo também serve como um alerta para as construções futura e existentes, destacando a necessidade de pesquisas contínuas.

Abstract Corrosion in reinforced concrete structures has become a growing concern, primarily due to climate change-related factors such as the rise of carbon dioxide levels, temperature fluctuations, and altered precipitation patterns. To address this, regional assessments are vital due to varying environmental impacts. This study examines corrosion in Brazil, focusing on urban CO2 levels, employing NBR 6118 (2023) to predict depassivation, initial cracks, and failure due to excessive displacement (Serviceability Limit State). Results indicate a 50% depassivation probability within 13 years for a 2.5 cm concrete cover in the worst-case scenario. Additionally, the diameter of reinforcements greatly influences failure probability for excessive displacement, with a 311% increase over 45 years using a 5 mm diameter instead of 10 mm. These findings underscore the urgency of adapting construction practices to consider accelerated carbonation rates in urban environments and the need for ongoing research to refine predictive models and update construction standards accordingly.

Resumo Estruturas de concreto armado situadas em zonas costeiras estão sujeitas à corrosão desencadeada por íons cloreto. Em contato com a superfície do concreto, esses íons penetram na microestrutura porosa do material, principalmente por difusão, e se acumulam na superfície da armadura, onde promovem a ruptura local da camada passivante. No modelo clássico de vida útil estrutural, o intervalo de tempo entre a exposição da estrutura aos íons cloreto e a despassivação da armadura é denominado tempo de iniciação da corrosão, o qual pode ser drasticamente reduzido em concretos fissurados. Visando estimar o tempo de iniciação da corrosão, este estudo emprega a formulação bidimensional transiente do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para modelar a difusão de cloretos em peças de concreto armado com fissuras pré-existentes. Nessa abordagem, diferentes comprimentos de fissura são simulados por meio da técnica de sub-regiões, cuja espessura da fissura não é requerida. As armaduras são representadas por vazios circulares com fluxo nulo no contorno. Em uma viga de seção retangular foram simuladas fissuras com até 60 mm de comprimento, a partir do cobrimento de concreto. Com base nos casos estudados, a influência da fissuração do concreto no tempo de iniciação da corrosão é mais significativa para fissuras com comprimento superior a 20 mm, embora esse resultado possa variar dependendo da posição da fissura em relação à armadura.

Abstract Reinforced concrete structures in coastal zones are subject to corrosion triggered by chloride ions. In contact with the concrete surface, such ions penetrate through the material’s porous microstructure, mainly by diffusion, and accumulate on the reinforcement’s surface, promoting a local breakage of the passive layer. In the classic structural service life model, the time span between the structure’s exposure to chloride ions and the reinforcement depassivation is called corrosion initiation time, which may be drastically reduced in cracked concrete. Aiming to estimate the corrosion initiation time, this study uses the two-dimensional transient formulation of the Boundary Element Method (BEM) to model the chloride diffusion in reinforced concrete parts with pre-existing cracks. In this approach, different crack lengths are simulated using the subregion technique, whose crack thickness is not required. The reinforcements are represented by circular voids with nil flux in the boundary. In a rectangular beam cross-section, cracks up to 60 mm long were simulated from the concrete cover. Based on the cases studied, the influence of concrete cracking on corrosion initiation time is more significant for cracks over 20 mm long, although this result may vary depending on the position of the crack relative to the reinforcement.

Resumo Existem problemas de cascas de concreto onde é imprescindível analisar as tensões das armaduras na fissura, como a verificação do Estado Limite Último de fadiga em lajes de tabuleiros de pontes e abertura de fissuras em reservatório de água. Em vista disso, este trabalho apresenta o modelo numérico denominado Modelo de Casca Fissurada (Cracked Shell Model – CSM), que possibilita determinar as tensões nas armaduras ortogonais de elementos de casca de concreto armado. O CSM utiliza o método lamelar, onde a espessura do elemento de casca é discretizada em lamelas de concreto sujeitas a um estado plano de tensões. As armaduras são avaliadas a partir do Modelo de Membrana Fissurada (Cracked Membrane Model - CMM), que considera o amolecimento do concreto à compressão e o efeito de enrijecimento à tração via Modelo de Banzo Tracionado (Tension Chord Model - TCM). A validação do CSM foi realizada com dados experimentais e numéricos de cascas disponíveis na literatura, no qual o modelo mostrou ser capaz de prever o comportamento completo de elementos de casca de concreto armado, com boa precisão e baixo custo computacional. Adicionalmente, foi conduzido um estudo sobre o Efeito de Membrana Comprimida em lajes de tabuleiro de pontes, o qual tende a aumentar a capacidade resistente dessas lajes. Com este estudo pode-se observar que o CSM, apesar do bom desempenho apresentado na fase de validação, por está baseado na teoria de placas finas de Kirchhoff (prática usual em muitos projetos) não conseguiu capturar esse efeito, subestimando a carga última, em média em 44%, em relação à ensaios experimentais. Esse artigo visa contribuir para o desenvolvimento de modelos numéricos de cascas de concreto armado, em problemas onde a tensão máxima da armadura é fundamental.

Abstract There are reinforced concrete problems where it is essential to analyze the reinforcement stresses at the crack, such as verifying the Fatigue Limit State in bridge deck slabs and crack opening in water tanks. In view of this, this work presents a numerical model called Cracked Shell Model (CSM), which enables the determination of stresses in the orthogonal reinforcement of concrete shell elements. The CSM uses the layered method, where the thickness of the shell element is discretized into concrete layers subjected to a plane stress state. The reinforcements are evaluated using the Cracked Membrane Model (CMM), which considers the compression softening of concrete and the tension stiffening effects via the Tension Chord Model (TCM). The validation of the CSM was carried out with experimental and numerical shell data available in the literature. It has been shown to be capable of predicting the complete behavior of reinforced concrete shell elements, with good accuracy and low computational cost. Additionally, a study was conducted on the Compressive Membrane Action (CMA) on bridge deck slabs, which tends to increase the load capacity of these slabs. With this study it can be observed that the CSM, despite the good performance presented in the validation phase, as it is based on Kirchhoff thin plate theory (usual practice in many projects) failed to capture this effect, underestimating the ultimate load by an average of 44% in relation to experimental tests. This article aims to contribute to developing numerical models of reinforced concrete shells, in problems where the maximum reinforcement stress is essential.

Resumo Composite dowels são conectores de cisalhamento utilizados principalmente em vigas mistas de aço-concreto para construção de edifícios e de pontes mistas pré-fabricadas. Este artigo teve como objetivo investigar o atual estado da arte e contribuir para o desenvolvimento do tema. Desta revisão derivaram as seguintes contribuições: a evolução das geometrias, o comportamento estrutural, os modelos de dimensionamento mecânico e as disposições construtivas para os composite dowels. A revisão se concentrou nas geometrias Puzzle e Clothoidal, padronizadas pela diretriz técnica alemã Z-26.4-56, e no Crestbond. Para este último, também é apresentada uma base de dados experimental. A partir dessa revisão de literatura, foi possível identificar os principais modos de falha dos composite dowels sob cisalhamento, os avanços mais recentes, com destaque para a utilização dos conectores Puzzle e Clothoidal sob tração, sob interação cisalhamento-tração e próximos à superfície de concreto. Ao final do artigo, os desafios e lacunas são identificados e perspectivas futuras são indicadas.

Abstract Composite dowels are shear connectors primarily used in steel-concrete composite beams for building and prefabricated composite bridge construction. This paper aims to investigate the current state-of-the-art and contribute to the development of the topic. The following contributions are derived from this review: the evolution of geometries, the structural behavior, the mechanical design models and the constructive dispositions of the composite dowels. The review focuses on the Puzzle-shape and Clothoidal-shape geometries, which are standardized by German technical approval Z-26.4-56, and on Crestbond. For the latter, an experimental database is also presented. From this literature review, it was possible to identify the main modes of failure of composite dowels under shear, as well as the most recent advances, particularly regarding the use of Puzzle and Clothoidal connectors under tension, shear-tension interaction and close to the concrete surface. At the end of the paper, challenges and gaps in knowledge are identified and future research directions are indicated.

Resumo A avaliação de integridade estrutural de túneis em Brasil possui desafios significtivos devido à ausência de diretrizes, manuais ou documentos regulamentares estabelecidos relativos aos protocolos de inspeção e manutenção. Este artigo busca relacionar as melhores práticas internacionais com aquelas atualmente empregadas no Brasil para contribuir com possíveis melhorias. Uma análise comparativa abrangente de metodologias de inspeção é apresentada, que compreende classificação de patologias, intervalos de inspeção prescritos, protocolos de treinamento para inspetores e metodologias para avaliar a criticidade dos ativos. O estudo visa informar o desenvolvimento de recomendações adaptadas ao contexto brasileiro para a inspeção eficaz de túneis de concreto. Sintetizando práticas globais e locais, esta pesquisa busca aumentar a eficiência e a segurança da infraestrutura de túneis no Brasil.

Abstract The evaluation of the structural integrity of tunnels in Brazil poses significant challenges due to the absence of established guidelines, manuals, or regulatory documents regarding the inspection and maintenance protocols. This article thus endeavors to relate the best international practices with those currently employed in Brazil to contribute to possible improvements. A comprehensive comparative analysis of inspection methodologies is presented, encompassing the classification of pathologies, prescribed inspection intervals, training protocols for inspectors, and methodologies for assessing assets' criticality. The study aims to inform the development of recommendations tailored to the Brazilian context for effectively inspecting concrete tunnels. By combining global and local practices, this research seeks to enhance the efficiency and safety of tunnel infrastructure in Brazil.

Resumo O dimensionamento de elementos estruturais de concreto com distribuição descontínua de tensões é muitas vezes realizado utilizando modelos de bielas e tirantes e envolve o dimensionamento e detalhamento das armaduras, bem como a verificação da resistência das bielas e zonas nodais. Abordagens simplificadas de projeto restringem a tensão efetiva em uma biela dependendo do seu fator de eficiência, estabelecido com base nas evidências experimentais disponíveis, compreendendo ensaios em membros estruturais em escala real e prismas de concreto parcialmente carregados de pequeno porte. Este artigo apresenta os resultados de ensaios em vigas parede de concreto armado e bielas de concreto em forma de losango parcialmente carregadas. Os ensaios foram realizados para investigar o fator de eficiência de bielas do tipo garrafa através de ensaios em modelos globais e locais, e as semelhanças e diferenças em termos de resposta e resistência são discutidas. Os resultados mostram diferenças significativas no comportamento e no fator de eficiência das bielas entre os modelos locais em forma de losango em comparação aos ensaios em vigas parede, evidenciando que os modelos locais não são representativos da resistência das bielas de concreto em membros estruturais em escala real.

Abstract The design of concrete structural elements with discontinuous stress distribution is often done using strut and tie models and involves the design and detailing of reinforcement, as well as verifying the strength of struts and nodal zones. Simplified design approaches restrict the effective stress on a strut below design limits, depending on the strut efficiency factor, established based on the experimental evidence available, comprising tests on full-scale structural members and partially loaded concrete prisms. This paper presents the results of tests on reinforced concrete deep beams and partially loaded hexagonal concrete struts to investigate the strut efficiency factor of bottle-shaped struts. The similarities and differences in terms of response and resistance are discussed. Results show significant differences in behaviour and strut efficiency factor between the hexagonal local models compared to tests on deep beams, evidencing that local models are not representative of the strength of bottle-shaped struts of full-scale reinforced concrete structural members.

Resumo O conceito de protensão em vigas de concreto e seus procedimentos de cálculo estão bem estabelecidos na literatura. No entanto, sua aplicação em vigas mistas de aço e concreto tem aumentado, apesar da ausência de uma abordagem específica nos principais códigos de projeto. Em muitos casos, os projetistas devem combinar os critérios disponíveis para calcular estruturas de aço e concreto armado. Este estudo teve como objetivo formular um problema de otimização e avaliar as emissões de CO2 para o projeto ótimo de vigas mistas de aço e concreto com protensão externa. As variáveis de projeto consideradas no problema de otimização incluem a seção transversal de perfis laminados ou soldados, altura da laje, resistência à compressão característica do concreto e o número de cordoalhas. Soluções para o problema de otimização foram obtidas implementando um Algoritmo Genético (GA) e uma Otimização de Enxame de Partículas (PSO). As análises incluíram comparações com exemplos experimentais e problemas de otimização envolvendo vigas de aço protendidas. Adicionalmente, uma análise paramétrica em vários vãos foi realizada, permitindo a identificação de fatores com maior impacto nas emissões de CO2. Os resultados indicam que os algoritmos escolhidos produziram efetivamente soluções para o problema, com o PSO geralmente superando o GA. Em termos de composição de emissões, o aço foi identificado como o material de maior contribuição. Além disso, os perfis soldados apresentaram melhor desempenho, permitindo dispensar a protensão em vãos de até 27,5 m, enquanto nos perfis laminados ela se torna necessária a partir de 17,5 m. As soluções ótimas foram encontradas para concreto com resistência à compressão acima de 25 MPa.

Abstract The concept of prestressing in concrete beams and its associated calculation procedures are well-established in the literature. However, its application in composite steel-concrete beams has been increasing despite lacking a specific approach in the main design codes. In many cases, designers are required to combine available criteria for calculating steel and reinforced concrete structures. This study aimed to formulate an optimization problem and assess CO2 emissions for the optimal design of composite steel-concrete beams with external prestressing. The design variables considered in the optimization problem include the cross-section of laminated or welded profiles, slab height, characteristic compressive strength of concrete, and the number of tendons. Solutions to the optimization problem were obtained by implementing a Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO). The analyses included comparisons with experimental examples and optimization problems involving prestressed steel beams. Additionally, a parametric analysis across various spans was performed, allowing the identification of factors with the greatest impact on CO2 emissions. The results indicate that the chosen algorithms effectively generated solutions for the problem, with PSO generally outperforming GA. In terms of emission composition, steel was identified as the largest contributor. Furthermore, welded profiles showed better performance, allowing the omission of prestressing for spans up to 27.5 m, whereas, for laminated profiles, prestressing becomes necessary from 17.5 m. Optimal solutions were found for concrete with a compressive strength greater than 25 MPa.

Resumo Os estudos sobre ligações laje-pilar apoiadas em cantos reentrantes são limitados. Embora as normas de projeto geralmente forneçam diretrizes detalhadas para conexões internas, de borda e de canto, as ligações de canto reentrante são negligenciadas nessas normas. Para investigar o comportamento estrutural das ligações de cantos reentrantes, um modelo sem reforço de cisalhamento foi testado e comparado com uma ligação pilar-laje interna com características semelhantes. Os resultados foram analisados em termos de mapa de fissuração, cargas últimas, rotações, deformações na superfície do concreto e deformações na armadura de flexão. As cargas últimas foram comparadas com os valores estimados pela ABNT NBR 6118 (2023), ACI 318 (2019) e EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2). Além disso, foram fornecidas observações sobre os modelos de cálculo para lajes apoiadas em colunas de canto reentrante. A média da relação entre os resultados experimentais e teóricos das equações EN 1992 e ABNT NBR 6118 foi considerada mais precisa do que as previsões do ACI 318.

Abstract Studies on slab-column connections supported on re-entrant corners are limited. Although design standards generally provide detailed guidelines for internal, edge, and corner connections, re-entrant corner connections are overlooked in these standards. To investigate the structural behaviour of re-entrant corner connections, a model without shear reinforcement was tested and compared with an interior slab-column connection with similar characteristics. The results were analysed in terms of crack pattern, ultimate loads, rotations, strains at the concrete surface and strains in the flexural reinforcement. The ultimate loads were compared with values estimated from ABNT NBR 6118 (2023), ACI 318 (2019), and EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2). In addition, remarks on the calculation models for slabs supported on re-entrant corner columns were provided. The mean of the ratio of experimental to theoretical results of EN 1992 and ABNT NBR 6118 equations was found to be more accurate than those of ACI 318 predictions.

Resumo Este artigo apresenta uma metodologia para análise não linear de estruturas reticuladas de concreto armado submetidas a ações sísmicas e normas brasileiras. Relações constitutivas específicas para concreto e aço são empregadas para levar em conta o carregamento cíclico. O algoritmo implícito de integração no tempo garante as condições de equilíbrio no final de cada intervalo de tempo. Os resultados do modelo são comparados com dados experimentais de uma estrutura ensaiada, confirmando a sua aplicabilidade. Um exemplo adicional avalia uma estrutura típica em Rio Branco, AC, Brasil, usando a norma brasileira ABNT NBR 15421:2023 e outros códigos brasileiros aplicáveis. A metodologia fornece informações sobre o desempenho estrutural durante um terremoto, incluindo históricos de tensões, deformações e deslocamentos nodais. Os resultados indicam que a metodologia é uma opção viável para a avaliação sísmica de edifícios de concreto armado no Brasil.

Abstract This paper presents a methodology for the nonlinear analysis of reinforced concrete beam structures subjected to Brazilian seismic actions and safety standards. Specific constitutive relations for concrete and steel are employed to account for cyclic loading. The implicit time integration algorithm ensures the equilibrium conditions at the end of each time step. Model results are compared with experimental data from a test structure, confirming the model's applicability. An additional example evaluates a typical structure in Rio Branco, AC, Brazil, using the Brazilian standard ABNT NBR 15421:2023 and other applicable Brazilian codes. The methodology provides insights into structural performance during an earthquake, including stress, strain, and nodal displacement histories. The results indicate that the implemented methodology is a viable option for the seismic evaluation of reinforced concrete buildings in Brazil.

Resumo A presença de fibras no Concreto de Ultra Alto Desempenho (UHPFRC) afeta consideravelmente o comportamento mecânico dos elementos estruturais construídos a partir deste material. Enquanto a tensão máxima de flexão é independente das dimensões do elemento estrutural em vigas de concreto armado convencional, isso não se observa para o UHPFRC. O presente trabalho propõe um método numérico baseado no equilíbrio e compatibilidade de seção transversal para investigar o efeito escala tanto em vigas de concreto armado convencional reforçadas com UHPFRC quanto naquelas construídas totalmente em UHPFRC. Os momentos fletores resistentes calculados através do método proposto aproximaram-se dos valores experimentais referentes a 14 diferentes programas, com uma razão numérico-experimental média de 1,09 e coeficiente de correlação igual a 0,94. Em relação às vigas reforçadas, as tensões máximas de flexão foram calculadas considerando-se três diferentes disposições do reforço na seção transversal e alturas variando de 100 a 2000 mm. No que se refere às vigas apenas de UHPFRC, as resistências à flexão foram calculadas para o mesmo intervalo de alturas, porém utilizando diferentes proporções de fibras no concreto, bem como variados comprimentos destas. Os resultados mostram que a disposição do reforço three-side jacket conduz à maior sensibilidade ao efeito escala dentre as três configurações, com aumento da resistência à flexão de até 697%. Em contrapartida, as vigas reforçadas na zona de compressão apresentaram menor sensibilidade, com um aumento de 31% para a maioria dos elementos. Em relação às vigas apenas em UHPFRC, os resultados indicam que altos teores de fibras, como 4%, resultaram em um efeito escala pronunciado, com aumentos na resistência à flexão de até 1052% para a menor viga em comparação com o concreto sem fibras. Por outro lado, o uso de fibras de 35 mm, em vez de 13, atenuou o efeito escala, reduzindo a diferença entre os momentos resistentes referentes aos membros de menor e maior altura de 60 para 46%.

Abstract The presence of fibers in Ultra-High-Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) considerably affects the mechanical behavior of structural elements constructed from this material. While the flexural strength of traditional reinforced concrete beams is size-independent, this is not the case for UHPFRC. A numerical procedure based on cross-section equilibrium and compatibility is proposed here to parametrically investigate this size effect in both reinforced concrete beams strengthened with UHPFRC and pure UHPFRC beams. The flexural capacities computed using the numerical method agreed with those obtained experimentally from 14 experimental programs, with an average numerical-experimental ratio of 1.09 and a correlational coefficient of 0.94. Regarding the strengthened beams, the maximum flexural stresses were computed for three different strengthening layouts, considering heights from 100 to 2000 mm. As regards pure UHPFRC beams, the flexural strengths were computed for the same range of heights considering different fiber-volume ratios, as well as fiber lengths. The results show that three-side jacket beams are the most sensitive to the size effect, increasing the flexural strength of small members up to 697%. The beams strengthened on the compressive zone are the least sensitive, with an increase of 31% for the majority of beams. For pure UHPFRC beams, the results indicate that high fiber contents, such as 4%, led to a pronounced size effect, with increases in flexural strength of up to 1052% for the smallest beam compared to the concrete without fibers. Conversely, the use of 35 mm fibers instead of 13 mm attenuated the size effect, reducing the difference between the flexural strength of the smallest and the tallest members from 60 to 46%.

Resumo O efeito do confinamento lateral em lajes de concreto armado é amplamente reconhecido por sua capacidade de aumentar a carga última suportada. Nesse contexto, este estudo propõe uma análise da confiabilidade de lajes dimensionadas conforme as normas brasileiras, considerando ou não o fenômeno, com o objetivo de estabelecer uma comparação entre os casos. Utilizou-se um modelo numérico desenvolvido no software ANSYS, calibrado a partir de resultados experimentais, para determinar as cargas de ruptura das lajes. O Método de Simulação de Monte Carlo foi empregado na obtenção das probabilidades de falha e índices de confiabilidade. Adicionalmente, conduziu-se um estudo paramétrico para compreender os principais fatores que influenciam os índices de confiabilidade, considerando ou não o confinamento lateral. Os resultados indicaram um aumento significativo na confiabilidade das lajes quando o confinamento lateral foi considerado, elevando o índice de confiabilidade médio de 3,29 para 4,44. O estudo paramétrico revelou que os fatores influenciando a confiabilidade das lajes confinadas são similares àqueles obtidos desprezando-se o efeito, também demonstrado pela forte correlação entre os índices de confiabilidade de lajes confinadas e não confinadas.

Abstract The effect of lateral confinement in reinforced concrete slabs is widely recognized for its ability to increase the supported ultimate load. In this context, this study proposes a reliability analysis of slabs designed according to Brazilian standards, considering or not the phenomenon, with the goal of establishing a comparison between the cases. A numerical model developed in ANSYS software, calibrated from experimental results, was used to determine the slabs' failure loads. The Monte Carlo Simulation Method was employed to obtain the failure probabilities and reliability indexes. Additionally, a parametric study was conducted to understand the main factors influencing the reliability, whether considering lateral confinement or not. The results indicated a significant increase in the reliability of the slabs when lateral confinement was considered, raising the average reliability index from 3.29 to 4.44. The parametric study revealed that the factors influencing the reliability of confined slabs are similar to those obtained when not considering it, as also demonstrated by the strong correlation between the reliability indexes of confined and unconfined slabs.

Resumo No concreto fluido reforçado com fibras (CFRF), é possível utilizar o fluxo de lançamento do concreto para orientar as fibras nos locais e nas direções de maiores tensões, o que é um aspecto relevante quando se deseja utilizar o concreto reforçado com fibras (CRF) para fins estruturais. No entanto, as instruções normativas referentes aos aspectos de dimensionamento do CRF ainda não verificam a validade dessa orientação preferencial das fibras, pois consideram que a carga máxima corresponde a carga de fissuração, ao utilizar fibras dispersas na matriz, e baseiam seus estudos nessa hipótese. Diante disso, e sabendo da significativa mudança que a orientação preferencial das fibras pode proporcionar ao CRF, faz-se necessário um estudo referente a relação dessa orientação com a carga resistente do concreto. A partir disso, apresenta-se um estudo associado a relação existente entre a carga máxima com a carga de fissuração de uma amostra de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e outra de concreto reforçado com fibras poliméricas (CRFP), ambos com orientação preferencial das fibras que serão posteriormente utilizados para aplicação estrutural. De acordo com o estudo realizado, observou-se que, quando o elemento apresenta comportamento de endurecimento e a fibra apresenta alto módulo de elasticidade, não existe uma diferença estatisticamente significativa entre as cargas. No entanto, quando o elemento apresenta comportamento de amolecimento e a fibra denota baixo módulo de elasticidade, existe uma diferença estatisticamente significativa entre as cargas. Assim, pode-se concluir que, ao utilizar a orientação preferencial das fibras no compósito, a carga máxima pode não corresponder a carga de fissuração, sendo necessário posteriormente determinar a carga de projeto e, consequentemente, as possíveis variações nos aspectos de dimensionamento.

Abstract In fiber-reinforced fluid concrete (FRFC), it is possible to use the casting flow of the concrete to guide the fibers in the places and directions of greater stresses, which is a relevant aspect when you want to use the fiber-reinforced concrete (FRC) for structural purposes. However, the normative instructions referring to the sizing aspects of the FRC still do not verify the validity of this preferential orientation of the fibers since they consider that the maximum load corresponds to the cracking load when using dispersed fibers in the matrix, and they base their studies on this hypothesis. In view of this and knowing the significant change that the preferential orientation of the fibers can provide to the FRC, it is necessary to carry out a study regarding the relationship between this orientation and the resistance load of the concrete. From this, a study is presented associated with the relationship between the maximum load and the cracking load of a sample of concrete reinforced with steel fibers (SFRC) and another of concrete reinforced with polymeric fibers (PFRC), both with the preferential orientation of the fibers that will be used later for structural applications. According to the study, it was observed that when the element exhibits hardening behavior and the fiber has a high modulus of elasticity, there is no statistically significant difference between the loads. However, when the element exhibits softening behavior and the fiber has a low modulus of elasticity, there is a statistically significant difference between the loads. Thus, it can be concluded that, when using the preferential orientation of the fibers in the composite, the maximum load may not correspond to the cracking load, making it necessary later to determine the design load and, consequently, the possible variations in the dimensioning aspects.

Resumo Este estudo investiga o efeito do resíduo de carvão vegetal (RCV) como agregado leve nas propriedades de argamassas à base de cimento. Foram formuladas argamassas com RCV incorporado em níveis de substituição de 0%, 5%, 10%, 15%, 20% e 30% em volume de areia. Adições de RCV entre 10% e 30% resultaram em reduções na resistência à compressão, variando de 20% a 60%, e em aumento na absorção de água, de 14% a 76%. A análise de DRX de amostras com 15% de RCV revelou uma redução na intensidade relativa dos picos cristalinos principais de etringita e portlandita. Esta redução não está relacionada à uma queda na concentração desses compostos na matriz do cimento, mas possivelmente ao encapsulamento dos produtos de hidratação do cimento Portland na estrutura alveolar do RCV, conforme visualizado nas micrografias obtidas por MEV.

Abstract This study investigates the effect of wood charcoal waste (WCW) as a lightweight aggregate on the properties of cement-based mortars. Mortars were formulated with WCW incorporated at replacement levels of 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, and 30% by sand volume. WCW additions between 10% and 30% led to compressive strength reductions ranging from 20% to 60% and increased water absorption from 14% to 76%. XRD analysis of samples with 15% WCW revealed a reduction in the relative intensity of primary crystalline peaks of ettringite and portlandite. This reduction is not attributed to a decrease in the concentration of these compounds within the cement matrix but is likely due to the encapsulation of Portland cement hydration products within the alveolar structure of the WCW, as confirmed by SEM micrographs.

Resumo Este estudo apresenta uma abordagem avançada para a análise do comportamento ao impacto de lajes de concreto armado (CA), utilizando um algoritmo otimizado de aprendizado de máquina baseado em Extreme Gradient Boosting (XGB). Apoiada por um conjunto abrangente de 143 registros provenientes de diversas fontes, a metodologia identifica e avalia de forma eficaz os principais parâmetros que influenciam as previsões do modelo. O algoritmo XGB demonstrou desempenho preditivo superior, com altos coeficientes de determinação, ressaltando a robustez e precisão do modelo tanto nos conjuntos de treinamento quanto de teste. O estudo identifica a resistência à compressão do concreto, a espessura da laje e a velocidade do projétil como os principais fatores determinantes do comportamento ao impacto das lajes de CA. Os resultados indicam que a resistência à compressão ideal do concreto situa-se entre 45 e 60 MPa, enquanto a massa ótima do projétil está na faixa de 300 a 750 kg. Além disso, a espessura ideal da laje é determinada entre 200 e 300 mm. Esses achados fornecem insights valiosos para o projeto e otimização do desempenho de lajes de CA sujeitas ao impacto de projéteis, oferecendo aplicações práticas na engenharia estrutural. O estudo destaca o potencial dos algoritmos de aprendizado de máquina na análise estrutural e incentiva pesquisas futuras para validar esses resultados com dados experimentais, além de explorar a influência de diferentes formatos de projéteis no desempenho das lajes.

Abstract This study presents an advanced approach to analyzing the impact behavior of reinforced concrete (RC) slabs, utilizing an optimized extreme gradient boosting (XGB) machine learning algorithm. Supported by a comprehensive dataset of 143 records drawn from diverse sources, the methodology effectively pinpoints and evaluates critical parameters affecting the model's predictions. The XGB algorithm showed superior predictive performance, with high coefficients of determination, underscoring the model’s robustness and accuracy across both training and testing datasets. The study identifies concrete compressive strength, slab thickness, and projectile velocity as key determinants in the impact behavior of RC slabs. The outcomes reveal that optimal concrete compressive strength is found to be between 45 and 60 MPa, whereas the optimal projectile mass lies in the range between 300 and 750 kg. Moreover, the ideal slab thickness is determined to be between 200 and 300 mm. These results provide valuable insights into the design and optimization performance of RC slabs subjected to projectile impact, offering practical applications in structural engineering. The study highlights the potential of ML algorithms in structural analysis and encourages future research to validate these outcomes with experimental data and explore the influence of different projectile shapes on slab performance.

Resumo Estruturas de concreto pré-moldado podem ser afetadas pela formação de etringita tardia (DEF) caso um método de cura inadequado seja empregado. A DEF pode levar ao aparecimento de fissuras e à redução da resistência do concreto, o que, em caso de incêndio, pode diminuir a duração da resistência ao fogo da estrutura. Considerando que, tanto na ocorrência da DEF quanto em cenários de incêndio, as alterações microestruturais são as principais responsáveis pelas mudanças nas propriedades mecânicas, este estudo avaliou as transformações mineralógicas induzidas pela exposição a altas temperaturas em argamassas com potencial de formação retardada de etringita (DEF). Para isso, foram preparadas amostras de argamassas de referência e argamassas com potencial de formação de DEF (razão molar SO3/Al2O3 de 1,1). As amostras foram submetidas a um período de indução da DEF (cura em água a 80°C) e, posteriormente, expostas a altas temperaturas (200, 400, 600 e 900ºC). As análises de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura revelaram que as argamassas com razão molar SO3/Al2O3 de 1,1 apresentaram maior incidência de etringita com morfologia do tipo II, que possui caráter expansivo. Além disso, o processo de cura resultou na decomposição da etringita. Para os corpos de prova submetidos a 200°C, não houve aumento significativo na intensidade dos picos de portlandita nas amostras termicamente curadas. No que diz respeito à alteração na razão molar SO3/Al2O3, sua influência tornou-se evidente nas amostras aquecidas a 600 e 900ºC. Nessas temperaturas, foi observada a formação de anidrita, o que pode dificultar a recuperação do material em um cenário pós-incêndio.

Abstract Precast concrete structures may be affected by delayed ettringite formation (DEF) if an improper curing method is used. DEF can lead to cracking and a reduction in the concrete's strength, which, in the event of a fire, may decrease the structure's fire resistance duration. Given that, in both DEF occurrence and fire scenarios, microstructural changes are the primary causes of alterations in mechanical properties, this study evaluated the mineralogical changes induced by exposure to high temperatures in mortars with potential DEF. To accomplish this, samples of reference mortars and mortars with a potential for DEF formation (molar ratio SO3/Al2O3 of 1.1) were prepared. The samples underwent a DEF induction period (curing in water at 80°C) and were subsequently exposed to high temperatures (200, 400, 600 and 900ºC). X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses revealed that mortars with a molar ratio SO3/Al2O3 equal to 1.1 exhibited a higher incidence of ettringite with type II morphology, which possesses an expansive behavior. Additionally, the curing process resulted in the decomposition of ettringite. For specimens subjected to 200°C, there was no significant increase in the intensity of portlandite peaks in the thermally cured samples. Regarding the change in the SO3/Al2O3 molar ratio, its influence became evident in samples heated to 600 and 900ºC. At these temperatures, anhydrite was observed, which might hinder material recovery in a post-fire scenario.

Resumo Este artigo avalia os aspectos de dosagem, construção, controle e qualidade funcional e estrutural de placas de concreto autoadensável (CAD) para pavimentação construídas em uma área de estacionamento de veículos, em superfície plana e com espessura reduzida (100 mm). A meta previamente estabelecida em termos de slump flow para aplicação de 8 m3 de CAD foi pautado pela agilidade na aplicação; aspectos relacionados à retração e acabamento da superfície são discutidos, bem como as lições aprendidas em um estudo preliminar. As características de superfície e estruturais resultantes da aplicação pioneira foram avaliadas através de testes de textura e carga dinâmica (Alling Weight Deflectometer). Os resultados de resistência e rigidez são indicativos da qualidade superior do SCC em termos de durabilidade à fadiga. A análise de tensões baseada nas medidas de parâmetros para placas de concreto indicou a possibilidade de utilização do SCC, com vantagens econômicas devido à significativa redução da espessura de projeto, para estacionamentos de automóveis, resultando em uma tensão muito baixa (abaixo de 20% da resistência à tração na flexão). Considerando as deflexões, os valores medidos são cerca de duas vezes os valores comumente encontrados para pavimentos de concreto devido à espessura de placa delgada. Finalmente, uma relação modular (E/MR) expressivamente menor foi obtida revelando o grande potencial do SCC apresentar melhor desempenho do que concretos convencionais em face do dano por fadiga.

Abstract This paper evaluates the aspects of dosage, construction, quality control, and functional and structural quality of self-compacting concrete (SCC) paving slabs built in a vehicle parking area, on a flat surface, with reduced thickness (100 mm). The previously established target for slump flow for applying 8 m3 SCC was agility; aspects related to shrinkage and surface are discussed herein, as well as other lessons learned in a preliminary study. The surface and structural characteristics resulting from the pioneer application were verified by texture tests and dynamic load tests (Falling Weight Deflectometer). The strength and stiffness results were indicative of the SCC's superior quality in terms of durability to fatigue. The stress analysis based on the measured parameters for the concrete slabs indicated the full possibility of using SCC, with economic advantages due to the significant reduction in design thickness, for automobile parking lots, resulting in very low stresses (under 20% of the flexural strength). Regarding deflections, the values measured are about twice the values commonly found for conventional concrete pavements because of the thin slab thickness. Finally, an expressively lower modular relationship (E/MR) was obtained revealing the potential of SCC to perform better than conventional concrete in face of fatigue damage.

Resumo Considerando as argamassas estabilizadas, é importante compreender a alteração do seu comportamento ao longo dos diferentes períodos de utilização. Este estudo caracterizou argamassas nos períodos de 0, 24, 48 e 72 horas. No estado fresco foram avaliadas as propriedades físicas. Para o estado endurecido foram determinadas a densidade de massa aparente, módulo de elasticidade, resistência à compressão e tração e resistência de adesão da argamassa ao substrato cerâmico. Os resultados obtidos no estado fresco apresentaram baixa variação entre o primeiro e o último tempo: o índice de consistência perdeu 11%; a densidade de massa aumentou 2,74%; e 2,3% do conteúdo de ar arrastado foi perdido. No estado endurecido há maior variação ao longo do tempo, principalmente no módulo de elasticidade, que caiu 32,7%; na resistência à tração por flexão houve perda de quase 20%; 28% foram perdidos na resistência à compressão; e na resistência de adesão houve perda de 30% de 48 a 72 horas.

Abstract In stabilized mortars, it is important to understand the change in behavior over different times of use. This study evaluated mortars over periods of 0 h, 24 h, 48 h and 72 h. Initial properties were evaluated in the fresh state. In the hardened state, bulk density, modulus of elasticity, compressive strength, tensile strength and adhesive strength of the mortar to the ceramic substrate were determined. Results obtained in the fresh state showed low variations between the first and last times of use: consistency index decreased by 11%; mass density increased by 2.74%; and incorporated air content decreased by 2.3%. In the hardened state, a greater variation was noted from 48 h to 72 h, mainly in the modulus of elasticity decreasing by 32.7%, flexural tensile strength decreasing by 20%, compressive strength decreasing by 28% and adhesive strength decreasing by 30%.

Resumo A introdução de fibras em materiais de base cimentícia altera, dentre outras coisas, o diagrama tensão-deformação, tanto na tração quanto na compressão, exigindo mudanças nos modelos de comportamento e dimensionamento estrutural. No presente trabalho, avaliou-se o efeito das curvas tensão-deformação sobre o comportamento de vigas de Concreto Armado Reforçado com Fibras (CARF), usando para a modelagem o software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos. Foi definido o modelo de Menetrey-Willam, amparado pela superfície de escoamento de Willam-Warkne, para representar o comportamento mecânico do concreto com fibras. O modelo adotado é capaz de representar o comportamento de elasticidade, plasticidade, tension stiffening e grandes deslocamentos e deformações. Para verificação e validação do modelo, foram realizadas simulações numéricas do comportamento do Concreto Reforçado com Fibras (CRF) sob compressão, tração indireta (flexão) e em vigas submetidas a ensaios de 4 pontos, comparando os resultados numéricos com dados experimentais. As soluções mostraram concordância com os ensaios laboratoriais na tração, compressão e flexão de vigas, indicando que é possível incorporar na modelagem computacional os efeitos da fibra no concreto, caracterizados pela alteração de suas propriedades. Especificamente, as vigas submetidas à ruptura por flexão tiveram respostas numéricas similares aos resultados experimentais, demonstrando a capacidade do modelo de Menetrey-Willam em representar adequadamente como o reforço de fibras influencia o modo de falha estrutural.

Abstract The introduction of fibers into cement-based materials alters, among other things, the stress-strain diagram in both tension and compression, necessitating changes in behavior models and structural design. This study evaluated the effect of stress-strain curves on the behavior of Fiber Reinforced Concrete (FRC) beams, using ANSYS software for modeling based on the finite element method (FEM). The Menetrey-Willam model, supported by the Willam-Warkne yield surface, was chosen to represent the mechanical behavior of fiber-reinforced concrete. The adopted model is capable of simulating elasticity, plasticity, tension stiffening, large displacements and deformations. To verify and validate the model, numerical simulations were conducted on FRC's behavior under compression and indirect tension (bending), and on beams subjected to 4-point tests, comparing numerical results with experimental data. The simulations demonstrated agreement with laboratory tests in tension, compression, and beam bending, affirming the feasibility of incorporating fiber effects into computer modeling, thereby modifying concrete properties. Specifically, beams subjected to flexural failure exhibited numerical responses similar to the experimental results, demonstrating the model's ability to represent the influence of fiber reinforcement on structural failure modes.

Abstract This research paper focuses on the use of murumuru husk ash (MHA), an agro-industrial waste generated specifically in the Amazon region, as partial replacement of cement in structural concrete. It also evaluates the physical, chemical and mineralogical characteristics of the ash to act as filler in concrete and its properties in the fresh and hardened states in concrete. To this end, the MHA performed physical-mechanical characterization tests, such as specific mass, pozzolanic activity with Portland cement, pozzolanic activity with lime, and BET test, also performing the mineralogical and chemical analysis of the ash. The results showed that there is technical feasibility with partial replacement of 6% of MHA in cement using plasticizer additive to improve workability, thus showing an improvement in the physical-mechanical and durability properties of the concrete.

Resumo O estudo objetiva pesquisar o uso da cinza da casca do murumuru (CCM), um resíduo agroindustrial gerado especificamente na região amazônica como substituição parcial do cimento no concreto estrutural e avaliar as características físicas, químicas e mineralógicas da cinza para atuação como filler no concreto, além de suas propriedades no estado fresco e endurecido no concreto. Com esse intuito, o CCM passou pelos ensaios de caracterização físico-mecânicas como o de massa específica, atividade pozolânica com cimento Portland, atividade pozolânica com a cal e ensaio de BET, realizando-se também as análises mineralógicas e químicas da cinza. Os resultados mostraram que existe uma viabilidade técnica com substituição parcial de 6% de CCM no cimento, utilizando-se aditivo plastificante para melhorar a trabalhabilidade, mostrando uma melhora nas propriedades físico-mecânicas e de durabilidade do concreto.

Abstract This work proposes models to estimate the resistance of hollow and grouted concrete blocks prisms based on the compressive strength of their components. A database composed of 27,426 tests results on hollow and grouted prisms, mortar, grout and concrete blocks was assessed, grouped into 875 samples. Different statistical analysis models were proposed, and the best model was selected for each predetermined block resistance range. The blocks strength r ranges are Range 1 (up to 8 MPa), Range 2 (from 8 to 18 MPa) and Range 3 (above of 18 MPa). An adjustment factor of 95% confidence was calculated for each model. When comparing the results of the models with the results estimated by the design codes, it was observed that, in general, the estimates of the models of hollow and grouted prisms were similar to those of prism resistance of ABNT NBR 16868-1 (2020), except for the Range 3 resistance, in which the code is more conservative, and the proposed model with the intrinsic adjustment factor estimated values lower than those proposed by the norm. Regarding the international standards, AS-3700 (2017), TMS 602 (2021) and CSA S304 (2014) presented more conservative estimates, while Eurocode 6 (2020) adapted better to the results of the proposed models. Models considered as safe are proposed, based on the hundreds of analyzed samples, allowing estimating the hollow and grouted prism strength from their components strengths for concrete blocks structural masonry.

Resumo Este trabalho propõe modelos para estimar a resistência de prismas ocos e grauteados de blocos de concreto com base na resistência à compressão de seus componentes. Um banco de dados composto por 27.426 resultados de ensaios a compressão de prismas ocos e grauteados, argamassas, grautes e blocos de concreto, agrupados em. Foram propostos diferentes modelos de análise estatística, o melhor modelo foi selecionado para cada faixa de resistência de bloco pré-determinada. As faixas de resistência a compressão do bloco consideradas são Faixa 1 (até 8 MPa), Faixa 2 (de 8 a 18 MPa) e Faixa 3 (acima de 18 MPa). Um fator de ajuste de confiança de 95% foi calculado para cada modelo. Ao comparar os resultados dos modelos com os resultados estimados pelos códigos de projeto, observou-se que, em geral, as estimativas dos modelos de prismas ocos e preenchidos foram semelhantes às da resistência de prismas da ABNT NBR 16868-1 (2020), exceto para a resistência da Faixa 3, na qual a recomendação da norma é mais conservadora, e o modelo proposto com o fator de ajuste intrínseco estimou valores mais baixos do que os propostos pela norma. Em relação às normas internacionais, AS-3700 (2017), TMS 602 (2021) e CSA S304 (2014) apresentaram estimativas mais conservadoras, enquanto o Eurocode 6 (2020) se adaptou melhor aos resultados dos modelos propostos. São propostos modelos de cálculo considerados seguros, com base nas centenas de amostras analisadas, que permitem estimar a resistência de prisma oco e grauteado a partir da resistência de seus componentes para alvenaria estrutural em blocos de concreto.

Abstract This work aims to investigate the ultimate capacity of reinforced concrete elements in terms of cracking and stiffness loss. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed in the ATENA software and compared with a proposed numerical simulation of nonlinear static analysis (NLSA), where material cracking is evaluated based on the loss of tangent stiffness of the elements. The analysis was applied to a low-rise reinforced concrete frame with constant axial loads in the columns, and monotonic lateral load applied at the top beam level. Both methodologies showed good agreement regarding the capacity curve and crack patterns, and the numerical simulation NLSA allowed the identification of the sequence of elements' stiffness loss. The results indicated a substantial similarity between the numerical simulation NLFEA and NLSA and the experimental test, indicating a high potential in predicting the nonlinear behavior of reinforced concrete.

Resumo Este trabalho tem como objetivo investigar a capacidade última de elementos em concreto armado em termos de fissuração e perda de rigidez. Uma análise não linear via método dos elementos finitos (MEF) foi realizada no programa ATENA e comparada com uma simulação numérica de análise estática não linear (AENL), onde a fissuração do material é avaliada com base na perda de rigidez tangente dos elementos. As análises foram aplicadas a um pórtico em concreto armado com cargas axiais constantes nos pilares, e carga lateral monotônica aplicada na viga superior. Ambas as metodologias mostraram boa concordância em relação à curva de capacidade e panorama de fissuração, e a simulação numérica AENL permitiu identificar a sequência de perda de rigidez dos elementos. Os resultados indicaram grande semelhança entre a simulação numérica FEM e AENL e ensaio experimental, indicando um alto potencial para prever o comportamento não linear do concreto armado.

Abstract Compaction is a fundamental step in pervious concrete production and affects its mechanical and hydraulic properties. In this study, two pervious concrete mixtures were compacted with three different energies, distributed in two and three layers. The effects on porosity, mechanical strength and hydraulic conductivity were evaluated. The increase in compaction energy resulted in a proportional reduction in porosity. Increases in compressive strength from 17 to 36% were observed. However, permeability reduced proportionally, with decreases of 0.2 to 0.4 cm/s. The three-layer compaction resulted in a more homogeneous vertical distribution of porosity when compared to the two-layer compaction. Although the aggregate/cement ratio was the most influential parameter, the compaction energy should also be considered in the pervious concrete mixture design. While increasing the compaction energy enhances the mechanical strength of pervious concrete, excessive compaction may cause the fracture of the coarse aggregate, reducing its mechanical and hydraulic performance. Thus, for each mixture an optimum compaction energy can be defined to maximize the performance of pervious concrete.

Resumo A compactação é uma etapa fundamental na produção do concreto permeável e afeta suas propriedades mecânicas e hidráulicas. Neste estudo, duas misturas de concreto permeável foram compactadas com três níveis de energia, distribuídas em duas e três camadas. O efeito na porosidade, resistência mecânica e condutividade hidráulica foi analisado. O aumento da energia de compactação resultou em uma redução proporcional da porosidade. Consequentemente, um aumento da resistência à compressão de 17 a 36% foi observado. No entanto, a permeabilidade reduziu proporcionalmente, com perdas de 0,2 a 0,4 cm/s. A compactação do concreto em três camadas resultou em um perfil de distribuição vertical da porosidade mais homogêneo quando comparado à compactação em duas camadas. Embora a relação agregado/cimento tenha sido o parâmetro mais influente, a energia de compactação também deve ser levada em consideração na dosagem do concreto permeável. Embora o aumento da energia de compactação melhore a resistência mecânica do concreto permeável, a compactação excessiva pode causar a fratura do agregado graúdo, reduzindo o seu desempenho mecânico e hidráulico. Dessa forma, para cada mistura uma energia de compactação ótima pode ser definida para maximizar o desempenho do material.

Abstract This paper presents a reliability analysis of the punching shear of flat slabs without shear reinforcement. The evaluation is performed for the codes ACI 318, Eurocode 2, Model Code 2010, and ABNT NBR 6118:2014. Six models were used for predicting the punching strength, the design models, the Critical Shear Crack Theory (CSCT), and a Nonlinear Finite Element Analysis (NLFEA) model. Reliability analysis was performed to evaluate the safety level of code provisions. Design code provisions were evaluated in terms of sufficient reliability criteria based on target reliability β=3.8. This target reliability was based in the Model Code 2010 criteria. This criterion represents an acceptable value level of safety in design of structures. The results showed that the reliability indexes β presented satisfactory for all slabs designed by the Model Code 2010. However, this paper also shows some of the tested slabs presented reliability index below 3.0, being the ACI 318 the code with the lowest reliability index.

Resumo Este artigo apresenta a análise de confiabilidade do dimensionamento à punção de lajes lisas sem armadura de cisalhamento. A pesquisa avaliou a confiabilidade obtida pela norma ACI 318, Eurocode 2, Código Modelo 2010 e pela norma brasileira ABNT NBR 6118:2014. Para a estimativa da resistência à punção seis modelos foram estudados, os modelos das normas, a Teoria da Fissura Crítica de Cisalhamento (TFCC) e um modelo não-linear em elementos finitos. A avaliação da confiabilidade foi realizada para avaliar o nível de segurança das prescrições normativas. Para isso, o critério utilizado é baseado na comparação dos índices de confiabilidade β com o índice de confiabilidade alvo, estipulado em 3,8, conforme critério do Código Modelo 2010. Esse critério representa um valor aceitável no nível de segurança do dimensionamento da estrutura. Os resultados obtidos a partir dessa metodologia mostrou que o Código Modelo 2010 é a norma que apresenta os índices mais elevados de confiabilidade. Por outro lado, a norma ACI 318 apresentou os menores índices de confiabilidade, alcançando índices de confiabilidade menores que 3,0.

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.

Abstract Reinforced concrete structures must be designed in a manner that assures an acceptable level of safety and performance. However, accidents still occur nowadays causing interdiction, financial losses, or even human casualties. Therefore, succinct studies are required to give answers to such an undesirable situation, helping to prevent repetition and enlightening new design and construction methods. This paper analyzes the failure mechanism in a large reinforced concrete panel composed of one L-shaped cantilevered wall and structural walls in Campinas. The investigation was carried out using in-situ destructive and non-destructive tests and also through numerical simulation. In-situ tests revealed that the region where the fracture happened had no sufficient resisting steel area. The fracture line developed through the end of the wall’s horizontal rebars anchored within the column. It was concluded that the reinforced concrete panel failure happened due to structure misconception and incorrect design, once columns stirrups were responsible for the equilibrium of the cantilevered part of the building, as demonstrated by the nonlinear finite element study and in-situ investigations.

Resumo Estruturas de concreto armado devem ser projetadas de maneira a garantir um nível aceitável de segurança e desempenho. Porém, acidentes ainda são observados atualmente causando interdições, perdas financeiras, e até mesmo humanas. Portanto, estudos aprofundados são necessários para responder a essas situações indesejáveis, prevenindo sua repetição e desenvolvendo novas formas de dimensionamento e construção. O presente trabalho analisa o mecanismo de falha observado em um extenso painel de concreto armado composto por uma parede em balanço apoiada em um pilar parede, localizados na cidade de Campinas. As investigações foram realizadas in loco utilizando testes destrutíveis e não destrutíveis e também via simulações numéricas. Os testes in loco revelaram que a região onde ocorreu a ruptura localizada não possuía quantidade suficiente de armadura metálica. A linha de fratura se desenvolveu no término das armaduras horizontais da parede. Concluiu-se que a falha do painel ocorreu devido a erros de concepção e dimensionamento, dado que os estribos do pilar-parede foram responsáveis pelo equilíbrio da parte em balanço da edificação, como ficou demonstrado pelo estudo utilizando análise não linear via Elementos Finitos e pelas investigações in-loco.

Abstract The shear strength of fiber reinforced elements is usually predicted through analytical models calibrated from experimental tests. Few results obtained from these tests consider the mechanical characterization of the material, allowing to evaluate the different performances of fiber reinforced concrete. This work evaluates the possibility of replacing the minimum shear reinforcement of reinforced concrete beams with steel fibers. For this, comparations were made evaluating the shear strength of 240 experimental tests of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams using formulations from the literature and international standards, to define which equations are in better agreement with the experimental data. Thus, once this expression was identified, SFRC beam design abacuses were developed to determine the amount of steel fibers needed to replace the minimum shear reinforcement, according to NBR 6118 [1]. The results showed that the model by Kwak et al. [2] presented results similar to those obtained in experimental tests of beams. Finally, it is concluded that the developed abacuses will facilitate decision-making in the design of SFRC beams.

Resumo A resistência ao cisalhamento de elementos reforçados com fibras é geralmente prevista por meio de modelos analíticos, calibrados a partir de ensaios experimentais. Poucos resultados obtidos através desses ensaios levam em consideração a caracterização mecânica do material, permitindo avaliar os diferentes desempenhos do concreto reforçado com fibras. Este trabalho avalia a possibilidade de substituição da armadura mínima de cisalhamento de vigas de concreto armado por fibras de aço. Para isso, foram feitas comparações avaliando a resistência ao cisalhamento de 240 ensaios experimentais de vigas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), utilizando formulações da literatura e normas internacionais para definir quais equações apresentam uma maior concordância com os dados experimentais. Assim, identificada essa expressão, foram desenvolvidos ábacos de dimensionamento de vigas em CRFA que determinam a quantidade de fibras de aço necessárias para substituir as armaduras mínimas de cisalhamento, conforme a NBR 6118 [1]. Os resultados mostraram que o modelo de Kwak et al. [2] apresentou resultados semelhantes aos obtidos em ensaios experimentais de vigas. Por fim, conclui-se que os ábacos desenvolvidos facilitarão a tomada de decisão no dimensionamento de vigas CRFA.

Abstract Composite structures and precast solutions stand out because they lead to simple, fast erected and economic constructions. In steel-concrete composite construction, shear connectors are used to assure the shear transfer between the steel profile and the concrete slab, enabling the composite action to develop. This paper discusses an innovative technology for connection by adherence, whose resistance is due to friction on various steel-concrete interfaces. The authors consider that this type of shear connection is suitable for composite beams with latticed joists slabs, and the study developed intends to analyze the behavior of the proposed connection, in this application's context, through experimental and numerical approaches. For this purpose, push-out specimens were fabricated and tested in accordance with Eurocode-4 requirements, where the connection behavior is analyzed in terms of its load-slip relation, and the failure modes are identified. Experimental and numerical results allowed to induce that the connector by adherence made with a checkered steel plate is appropriate to be used in composite structures, as it exhibits satisfactory shear resistance and ductility performance. Also, specimens with latticed joist slabs presented average load capacity values with the same magnitude as the average load capacity obtained in models with solid slabs, despite being more prone to cracking. From the parametric study, an increase of 100% in the connector height implied strength increase from 16% to 25%, depending on slab type.

Resumo As estruturas mistas e as soluções pré-moldadas se destacam por possibilitarem construções simples, rápidas e econômicas. Em construções mistas de aço-concreto, são utilizados conectores de cisalhamento para garantir a transferência de cisalhamento entre o perfil de aço e a laje de concreto, permitindo o desenvolvimento da ação mista. Este trabalho aborda uma tecnologia inovadora de ligação por aderência, cuja resistência se dá por atrito em diversas interfaces aço-concreto. Os autores consideram que este tipo de ligação é adequado para vigas mistas com lajes treliçadas, e o estudo desenvolvido pretende analisar o comportamento da ligação proposta, no contexto desta aplicação, através de abordagens experimentais e numéricas. Para atingir os objetivos propostos, corpos-de-prova de push-out foram produzidos e ensaiados de acordo com os requisitos do Eurocode-4, onde o comportamento da ligação foi analisado em termos da sua relação carga-escorregamento e foram identificados os modos de falha. Resultados experimentais e numéricos permitiram induzir que o conector por aderência produzido com chapa de aço do tipo xadrez é adequado para ser utilizado em estruturas mistas, pois apresenta desempenho satisfatório de resistência ao cisalhamento e ductilidade. Além disso, os corpos-de-prova com lajes treliçadas apresentaram valores médios de capacidade de carga com a mesma magnitude que a média de capacidade de carga obtida em modelos com lajes maciças, apesar de serem mais propensos à fissuração. Pelo estudo paramétrico, um aumento de 100% na altura do conector implicou ganho de resistência de 16% a 25%, dependendo do tipo de laje.

Abstract This article aims to evaluate the reliability of cross-sections of simply supported reinforced concrete (RC) beams in a fire situation considering the utilization of the simplified method proposed in the Brazilian standard NBR 15200 [1]. The impact of the concrete cover, the live-to-total load ratio, and the quantity of heated beam faces were all taken into account in this analysis. Besides, a sensitivity analysis is performed showing the random variables that are of major impact on reliability. In the end, it was concluded that the number of heated faces of the beam is very important to the safety of these structures. Also, it is found that a higher concrete cover can promote an increase in reliability and that a bigger proportion of live load relative to the total load generates a decrease in the probability of failure. Regarding the sensitivity analysis, the fire temperature and the concrete cover were the variables with the greatest observed impact.

Resumo Este artigo tem como objetivo avaliar a confiabilidade de seções transversais de vigas de concreto armado (CA) simplesmente apoiadas em situação de incêndio, considerando a utilização do método simplificado proposto na norma brasileira NBR 15200 [1]. O impacto do cobrimento do concreto, a relação carga variável/carga total e a quantidade de faces aquecidas da viga foram levados em consideração nesta análise. Além disto, uma análise de sensibilidade é feita mostrando as variáveis aleatórias que apresentam maior impacto na confiabilidade. Ao final, concluiu-se que o número de faces aquecidas da viga é muito importante para a segurança dessas estruturas. Além disso, verifica-se que um maior cobrimento de concreto pode promover um aumento na confiabilidade e que uma maior proporção de carga variável em relação à carga total gera uma diminuição na probabilidade de falha. Em relação à análise de sensibilidade, a temperatura do incêndio e o cobrimento de concreto foram as variáveis de maior impacto observado.

Abstract Grout is a material usually applied to enhance the mechanical properties of structural masonry. As such, the demand for grout has been growing parallel to the demand for structural masonry. Without guidelines for grout mixing design, these products are often prepared on-site based on the same concepts used for preparing ordinary Portland cement-based concretes. Several grout properties still need to be investigated and understood due to this mixing-design approach, and consequently, the production of ecoefficient grouts is a secondary priority. Due to these obstacles, there is a demand for technical-scientific studies to aid with developing grout design guidelines. This work evaluates the rheological and hardened properties of grout compositions that simulate in-field conditions to show the inadequacy of the mixing design method and a way to understand this lack in the technology. The research investigates how the changes in the water-to-cement ratio, to increase the strength, would affect the fresh and hardened state properties of grouts for structural masonry. The grout’s mixing was done in a rheometer which made it possible to determine the rheological behaviour and parameters during mixing and under different shear conditions. Compressive strength, porosity, and air-permeability were evaluated in the hardened state. The results showed that compositions with more cement content does not necessarily reflect enhanced mechanical properties since the differences were not statistically significant, because other variables were also changed. The research findings suggest that the design method used in practice may not be appropriate and potentially result in the waste of cementitious materials and no-eco-friendly compositions.

Resumo O graute é um material normalmente aplicado para melhorar as propriedades mecânicas da alvenaria estrutural. Assim, a demanda pela utilização do grautes vem crescendo paralelamente à demanda por alvenaria estrutural. Sem diretrizes específicas para dosagem, esses produtos geralmente são preparados no local com base nos mesmos conceitos para preparo de concretos comuns. Várias propriedades do graute ainda precisam ser investigadas e compreendidas como ineficiência dos parâmetros de dosagem, resultando na produção de grautes não ecoeficientes. Desta forma, existe uma demanda por estudos técnico-científicos que auxiliem no desenvolvimento de diretrizes para dosagens de grautes. Este trabalho avalia as propriedades reológicas e do endurecidas de composições de grautes que simulam condições de campo para mostrar a inadequação do método de dosagem, demonstrando uma maneira de entender essa lacuna na tecnologia. A pesquisa investiga como as mudanças na relação água/cimento, para aumentar trabalhabilidade, afetariam as propriedades de estado fresco e endurecido de grautes para alvenaria estrutural. A mistura dos grautes foi realizada em um reômetro que permitiu determinar o comportamento e os parâmetros reológicos durante a mistura e em diferentes condições de cisalhamento. A resistência à compressão, a porosidade e a permeabilidade ao ar foram as propriedades avaliadas no estado endurecido. Os resultados mostraram que composições com maior teor de cimento não necessariamente refletiram propriedades mecânicas melhores, uma vez que não houve alterações estatística, pois outras variáveis também foram alteradas. Os resultados da pesquisa sugerem que o método de projeto usado em obra pode não ser apropriado o que pode resultar no desperdício de materiais cimentícios e composições não ecoeficientes.

Abstract The use of by-products and recyclable materials in the production of concrete has become an interesting alternative to mitigate environmental impacts, especially those generated by the construction industry, as long as their mechanical and durability properties do not early compromise the service life of the structures. The resistance of concrete to the penetration of harmful agents, such as chloride ions, is an important property since it directly correlates with the performance, integrity, and durability of reinforced concrete structures. This study evaluate four concrete mixes were cast for aggressiveness class III of NBR 6118 [1] produced with 8% of partial replacement of Portland cement with silica fume, resulting of metallurgical production, and with 30% partial replacement of natural fine aggregates by recycled fine aggregate from fresh concrete waste, obtained from the concrete production process in concrete mixer trucks. At 28 days of age, the specimen was submitted to capillarity, mechanical resistance and chloride migration tests, according to the NT BUILD 492 standard [2]. In general, the results indicated that the proposed replacements improved mechanical properties and chloride ion penetration resistance, mainly with the incorporation of silica fume.

Resumo A utilização de subprodutos e materiais recicláveis na produção de concreto tornou-se uma alternativa interessante para mitigar os impactos ambientais, principalmente os gerados pela construção civil, desde que suas propriedades mecânicas e de durabilidade não comprometam precocemente a vida útil das estruturas. A resistência do concreto à penetração de agentes nocivos, tais como íons cloreto, é uma propriedade importante, pois se correlaciona diretamente com o desempenho, integridade e durabilidade das estruturas de concreto armado. Este estudo avaliou o desempenho de quatro misturas de concreto moldadas para classe de agressividade III da NBR 6118 [1] produzidas com 8% de substituição parcial de cimento Portland por sílica ativa, resíduo de produção metalúrgica, e com 30% de substituição parcial de agregados miúdos naturais por agregado miúdo reciclado de resíduo de concreto fresco, obtido do processo de produção de concreto em caminhões betoneira. Aos 28 dias de idade, as amostras foram submetidas aos testes capilaridade, resistência mecânica e de migração de cloretos, este, conforme preconiza a norma NT BUILD 492 [2]. De maneira geral, os resultados indicaram que as substituições propostas melhoraram as propriedades mecânicas e a resistência à penetração do íon cloreto, principalmente quando se utilizou a incorporação de sílica ativa.

Abstract This work assesses the flexural reliability of compact sections and full-interaction steel-concrete composite beams designed according to NBR 8800:2008. Reliability indexes are obtained for different grades of concrete, slab heights, and load combination. The results show a lower level of safety in situations where live loads are predominant in the load combination. A partial safety factors calibration procedure is also proposed based on a target reliability index βT = 3.5. It is shown that the calibrated partial safety factors reduce the variability of reliability indexes in the proposed design situations.

Resumo Este trabalho avalia a confiabilidade à flexão de vigas mistas aço-concreto com seção compacta e interação completa dimensionadas conforme prescrições da NBR 8800:2008. Os índices de confiabilidade são obtidos para diferentes classes de concreto, alturas de mesa comprimida e combinações de ações. Os resultados obtidos indicam um nível de segurança inferior nas situações em que as ações acidentais predominam na combinação de ações. Propõe-se também a calibração dos coeficientes parciais de ponderação com base em um índice de confiabilidade alvo βT = 3.5. É evidenciado que os coeficientes parciais de ponderação calibrados reduzem a variabilidade dos índices de confiabilidade nas situações de projeto analisadas.

Abstract Eco-efficient self-compacting micro concretes with partial replacement of Portland cement by ornamental stone waste (OSW) and replacement of conventional aggregates by expanded polystyrene waste were addressed in this study. A base mixture was obtained using a particle packing method, and replacement fractions followed a second-order composite experimental design. The mixtures’ rheological, physical, mechanical and eco-efficiency parameters were evaluated and discussed. As expected, the incorporation of residues reduced the mechanical strength, and mixtures with high incorporation of lightweight aggregates tended to segregate. However, OSW has been shown to increase workability and decrease viscosity, contributing to control segregation due to the reduced amount of water required without impairing the fluidity of the mix. At the same time, the lightweight aggregate decreased both the density of the mixtures and the viscosity. The interaction of the residue with the lightweight aggregate proved promising in obtaining more eco-efficient lightweight microconcretes.

Resumo Foram abordados neste estudo micro concretos autoadensáveis ecoeficientes com substituição parcial do cimento Portland por resíduo de rochas ornamentais (do inglês ornamental stone waste - OSW) e substituição dos agregados convencionais por resíduo de poliestireno expandido. A dosagem foi feita utilizando metodologia de empacotamento de partículas, e as frações de substituição seguiram um projeto experimental estatístico composto de segunda ordem. Foram avaliados e discutidos os parâmetros reológicos, físicos, mecânicos e de ecoeficiência das misturas. Como esperado, a incorporação dos resíduos diminuiu a resistência mecânica, e as misturas com elevadas incorporações de agregados leves apresentaram tendência a segregação. Entretanto, a adição do resíduo OSW demonstrou aumentar a trabalhabilidade e diminuir a viscosidade, contribuindo para controlar a segregação devido à redução no consumo de água necessário sem prejudicar a fluidez da mistura. Ao mesmo tempo, o agregado leve diminuiu tanto a densidade das misturas quanto a viscosidade. A interação do resíduo com o agregado leve se mostrou promissora na obtenção de microconcretos leves mais ecoeficientes.

Abstract In civil engineering, the stability of many structures depends on the physical properties of the contact between the concrete seated on the rocky foundation surface. Usually, they are critical structures of great importance to society, such as: bridges, tunnels and dams. Thus, the shear behavior of rock-concrete joints is a key factor of the structural stability. The method of cohesive zones (CZM) allows to simulate the beginning of the formation of a crack and its propagation, without knowing the crack location or when it will start. Thus, in this work, a numerical model was developed capable of simulating the failure due to interfacial delamination of the contact between a structure formed by mortar seated on a rocky granite leaning surface. The calibration of the numerical model was performed using the experimental test results of simple compression on a block of rock in contact with the mortar by an inclined interface. The test was monitored using a high-resolution digital camera. The data were processed using the digital image correlation method (DIC) to obtain displacement data of the laboratory test. The DIC results were used to calibrate the nonlinear numerical model of the test using the bilinear method of cohesive zone in the rock-mortar interfacial contact elements. By a parametric analysis varying the maximum shear stress parameter of the contact cohesive elements, the bilinear law was adjusted (Maximum tensile stress and critical displacement and damage rate). Indirectly, the rate of release of energy of critical deformation from the rupture of the contact was also estimated.

Resumo Na engenharia civil, a estabilidade de muitas estruturas depende das propriedades físicas do contato entre o concreto assentado na superfície rochosa de fundação. Geralmente são estruturas críticas e de grande importância para a sociedade, tais como: pontes, túneis e barragens. Assim, o comportamento ao cisalhamento das juntas rocha-concreto é um fator chave da estabilidade estrutural. O método das zonas coesivas (MZC) permite simular o início da formação de uma fissura e a sua propagação, sem saber a localização da fissura ou quando esta irá começar. Assim, neste trabalho foi desenvolvido um modelo numérico capaz de simular a ruptura por descolamento interfacial do contato entre uma estrutura formada por argamassa assentada sobre uma superfície inclinada de granito rochoso. A calibração do modelo numérico foi realizada através dos resultados de ensaios experimentais de compressão simples sobre um bloco de rocha em contato com a argamassa por uma interface inclinada. O teste foi monitorado por meio de uma câmera digital de alta resolução. Os dados foram processados utilizando o método de correlação de imagens digitais (CID) para obtenção dos dados de deslocamento do ensaio laboratorial. Os resultados do método CID foram utilizados para calibrar o modelo numérico não linear do ensaio utilizando o método bilinear de zona coesiva nos elementos de contato interfacial rocha-argamassa. Através de uma análise paramétrica variando o parâmetro de tensão cisalhante máxima dos elementos coesivos de contato, determinou-se a lei bilinear ajustada (tensão máxima de tração, deslocamento crítico e taxa de dano). Indiretamente, também foi estimada a taxa de liberação de energia de deformação crítica proveniente da ruptura do contato.

Abstract The alkali-silica reaction (ASR) is one of the problems that can compromise concrete durability, as the chemical reactions between the reactive aggregate and concrete pore solution, specifically sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca2+) and hydroxyl (OH-) in the presence of moisture, trigger expansion and cracking of concrete elements. The use of pozzolanic materials, such as finely ground glass powder (particles smaller than 75μm), to partially replace cement has been widely studied and has demonstrated beneficial results. However, because the behavior of pozzolans towards ASR is not completely understood yet, this work evaluates the effect of incorporating ground glass powder into cementitious composites against ASR. To this end, 8% silica fume was used as a control admixture, and four levels of glass powder (10, 20, 30, and 50%) were incorporated into the cementitious mixture to partially replace cement. Expansion tests were carried out in accordance with NBR15577-4 (ABNT, 2018) on mortar bars using the accelerated test method to assess the mitigation of expansions. The results show that the expansions caused by ASR decreased with the increasing content of glass powder in the cement mixtures. Furthermore, only the 50% level reduced the expansions to a safe value according to the Brazilian standard.

Resumo A reação álcali-sílica (RAS) é um dos problemas que pode comprometer a durabilidade do concreto, uma vez que as reações químicas entre o agregado reativo e a solução porosa do concreto, em particular, sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (Ca2+) e hidroxila (OH-) na presença de umidade, desencadeiam a expansão e fissuração dos elementos de concreto. O uso de materiais pozolânicos, como o pó de vidro finamente moído (com partículas abaixo de 75μm), para substituir parcialmente o cimento, tem sido amplamente estudado e demonstrou resultados benéficos. No entanto, devido ao fato de que o comportamento das pozolanas em relação à RAS ainda não é completamente compreendido, este trabalho avalia o efeito da incorporação de pó de vidro moído em compósitos cimentícios frente a RAS. Para isso, 8% de sílica ativa como controle, e quatro teores de pó de vidro (10, 20, 30 e 50%) foram incorporados à mistura cimentícia em substituição parcial ao cimento. Testes de expansão foram realizados de acordo com a NBR15577-4 (ABNT, 2018) em barras de argamassa usando o método de teste acelerado para avaliar a mitigação das expansões. Os resultados mostram que as expansões causadas pela RAS diminuíram com o aumento do teor de pó de vidro das misturas de cimento. Além disso, apenas o nível de 50% reduziu as expansões a um valor seguro de acordo com a norma brasileira.

Abstract This article explores the fundamental concepts related to the durability of existing reinforced concrete structures, focusing on its monitoring. It compares the current approach adopted in major projects with that applied to other structures in service. It presents the principles of Structural Health Monitoring (SHM) and examines various sensor solutions available on the market and developed in research projects. It emphasizes the feasibility of democratizing structural monitoring, which is currently limited by cultural barriers. To achieve this, it highlights the need for collaboration among technical professionals, researchers, professional associations, and government agencies to overcome the challenges that have led to the so-called “control blackout” in the built environment.

Resumo Este artigo explora os conceitos essenciais relacionados à durabilidade de estruturas de concreto armado existentes, com vistas ao seu monitoramento. Compara a abordagem atual adotada em grandes obras com aquela aplicada às demais estruturas em serviço. Apresenta os princípios do Structure Health Monitoring (SHM) e explora diversas soluções de sensores disponíveis no mercado e desenvolvidas em projetos de pesquisa. Destaca a viabilidade de democratizar o monitoramento estrutural, atualmente limitado por barreiras culturais. Para isso, enfatiza a necessidade de colaboração entre profissionais técnicos, pesquisadores, entidades de classe e órgãos governamentais, a fim de superar os desafios que levaram ao chamado “apagão” de controle no conjunto construído.

Abstract The west section of the Governor Mário Covas São Paulo Metropolitan Road Ring was opened to traffic in 2002. The original pavement was a jointed plain concrete pavement with dowelled joints and a design flexural strength (or modulus of rupture) of 4.5 MPa. Premature failure of the concrete slabs was observed not only by engineers and users, but also reported by the media. Concrete slabs soon started being demolished and replaced. Many of the removed slabs were taken to a nearby recycling plant for crushing. However, the resulting recycled concrete aggregate was not used in the manufacturing of the new slabs. There were concerns that the potential presence of detrimental chemical substances had caused the early deterioration of the slabs. If that were true, using recycled aggregates obtained from the original concrete could result in the same issues in the new mix. This paper describes a feasibility study on recycling the original concrete for use as aggregate in new concrete slabs. The first goal was to verify the presence of fluorite as detrimental substance in the existing concrete because there was a suspicion among concrete technologists engaged on mixture design during the construction. Chemical analysis using X-ray fluorescence spectrometry did not show the presence of chemical components detrimental to concrete durability. Therefore, the second goal was to accept the material for recycling and discuss mix proportions, strength, stiffness, fracture toughness, and fatigue. Although some of the concrete properties were affected by the inclusion of recycled aggregates in the mix, the results indicate that it is possible to use recycled aggregates produced from the original concrete to cast new concrete slabs, however requiring greater thicknesses. The fatigue performance of recycled mixtures points out the demand for thicker and eventually more expansive design solutions.

Resumo O trecho oeste do Rodoanel Governador Mário Covas foi aberto ao tráfego no ano de 2000. O pavimento era originalmente composto por placas de concreto com barras de transferência, com módulo de ruptura de projeto 4.5 MPa. Falhas prematuras foram observadas não somente por engenheiros e usuários, mas foram também relatadas pela imprensa. Placas de concreto começaram a ser demolidas e substituídas. Muitas das placas removidas foram levadas a uma planta de reciclagem local para britagem. Entretanto, os agregados produzidos não foram utilizados na produção das novas placas de concreto. O primeiro objetivo foi verificar a presença de fluorita como substância prejudicial no concreto existente, pois era uma suspeita entre os tecnologistas de concreto envolvidos no projeto de mistura durante a construção. As análises químicas por espectrometria de fluorescência de raios X não evidenciam a presença de componentes químicos prejudiciais à durabilidade do concreto. Portanto, o segundo objetivo foi aceitar o material para reciclagem e assim discutir proporções da mistura, resistência, rigidez, tenacidade à fratura e fadiga. Este documento apresenta um estudo de viabilidade da utilização de agregados reciclados na produção de novas placas de concreto, contudo mais espessas. O estudo inclui discussões sobre as proporções de mistura, resistência mecânica, fratura, fadiga, e composição química. A análise química com espectrometria de fluorescência de raios-X não detectou a presença de compostos químicos prejudiciais a durabilidade do concreto. O desempenho à fadiga de misturas recicladas impõe demandas por soluções de projeto mais espessas e custosas.