Experimental and numerical analysis of reinforced concrete mushroom slabs

O uso de capitéis é uma das formas de se aumentar a resistência à punção de ligações laje-pilar. As recomendações normativas para a definição da geometria e verificação da resistência última de ligações com capitéis são pouco abrangentes, sendo poucas as pesquisas experimentais disponíveis sobre o tema. Este artigo discute aspectos relevantes do desenvolvimento histórico das lajes cogumelo e apresenta resultados de 4 ensaios experimentais, sendo 1 laje lisa de referência e 3 lajes cogumelo com capitéis de seção circular. Estes resultados são comparados com as estimativas das normas EUROCODE 2 (2004) e NBR 6118 (2007) e com modelos numéricos não-lineares a fim de se compreender melhor a distribuição das tensões e o mecanismo de ruptura de lajes cogumelo.The use of column capitals is one way to increase the punching strength of slab-column connections. Recommendations presented by codes of practice for defining the geometry and checking the resistance of slab-column connections with capitals are not comprehensive, with few experimental studies available on the topic. This paper discusses important aspects of the historical development of mushroom slabs and also presents experimental results of 4 tests, with 1 test in a reference flat slab and 3 tests in mushroom slabs with circular column capitals. These results are compared with theoretical results estimated using Eurocode 2 (2004) and NBR 6118 (2007). They were also compared with a series of non-linear finite element analysis in order to get insight of the stress distribution and of the failure mechanism of mushroom slabs

Gerenciamento de resíduos da construção e demolição em Tucuruí-PA / Construction and demolition waste management in Tucuruí-PA

Os resíduos da construção civil têm uma participação importante no conjunto dos resíduos sólidos urbanos, podendo alcançar até duas vezes a massa do resíduo sólido domiciliar. Estes dados mostram a necessidade de gerenciamento adequado e específico para essa tipologia de resíduos, sobretudo em cidades com dinâmicas de expansão, demonstrando a necessidade de políticas públicas voltadas para os mesmos. Assim, para este trabalho, empregou-se pesquisa bibliográfica com coleta de dados em literaturas referentes ao gerenciamento dos resíduos sólidos do município de Tucuruí-PA, no sistema nacional de informações sobre a gestão dos resíduos sólidos (SINIR), que é um dos instrumentos da política nacional de resíduos sólidos (PNRS) e tendo como a principal fonte de informações o plano municipal de gerenciamento integrado de resíduos sólidos de Tucuruí (PGRSU), onde pôde-se obter dados de geração e tratamento dos resíduos gerados na cidade objeto de estudo. De maneira geral, os resultados enfatizam a má gestão dos resíduos de construção e demolição (RCD), e apontam algumas ações que possam induzir o setor da construção civil a adotar práticas que melhorem o desempenho socioambiental desde o projeto até a construção efetiva a fim de minimizar a geração, fomentar a segregação na fonte geradora, o reuso, a reciclagem, o tratamento e a destinação final ambientalmente adequada dos resíduos de construção civil (RCC) conforme Resolução n° 307/2002 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA)

Análise experimental na fase de pós-puncionamento de lajes cogumelo de concreto armado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2003.Foram analisadas experimentalmente 8 lajes cogumelo de concreto armado, com concreto com resistência entre 41 e 48 MPa, com o objetivo de se verificar o comportamento e eficiência de lajes cogumelo com a inclusão de armadura situada no bordo inferior e através da armadura longitudinal do pilar, na fase de pós puncionamento da ligação. Esta armadura aumenta a ductilidade da ligação na fase de pós puncionamento e contribui para evitar a ocorrência de colapso progressivo. As lajes foram confeccionadas com dimensões de 1800 x 1800 x 130 mm, com um pilar com dimensões de 170 x 170 x 150 mm na parte de baixo da laje. As principais variáveis analisadas foram a presença ou não de armadura de cisalhamento (presente em 04 lajes), e a presença ou não e a quantidade de armadura de pós puncionamento (presente em 06 lajes). São apresentados e analisados resultados de carga última, fissuração, deflexões, ductibilidade, deformações do concreto e das armaduras de flexão, cisalhamento e de colapso progressivo. São apresentadas também comparações com outros resultados disponíveis na literatura e com recomendações normativas. Em função dos resultados obtidos foi sugerida uma modificação em um item na Norma Brasileira NB1-2001. Os resultados comprovaram a eficiência da armadura de colapso progressivo em aumentar a resistência na fase de pós puncionamento, aumentando a capacidade de carga de 25% da carga última de puncionamento (laje sem armadura de colapso progressivo) para até 77% (laje com armadura de colapso progressivo). Já para as lajes com armadura de cisalhamento a capacidade de carga passou de 32% da carga última de puncionamento (laje sem armadura de colapso progressivo) para até 60% (laje com armadura de colapso progressivo).Eight reinforced concrete flat slabs are tested, using concrete resistance varying from 41 e 48 MPa and submitted the symmetric punching, with the objective of investigating the behaviour and efficiency of bars positioned at the bottom of the slab and through the longitudinal reinforcement of the column on the post punching behaviour and its relation with progressive collapse. This reinforcement increases the ductility of the columns / slab connection at the post punching phase and contributes to avoid the occurrence of progressive collapse. The slabs were 1800 x 1800 x 130 mm with a column with dimensions of 170 x 170 x 150 mm at the bottom of the slab. The main variables considered were the presence or not of shear reinforcement (present in 04 slabs) and the presence or not of a post punching reinforcement as described (present in 06 slabs). Results of ultimate loads and failure types, cracking, deflections, ductility, concrete strains and reinforcement (flexural, shear and post punching) strains are presented and analysed. The results are also compared with available experimental data on the subject and with estimates by several codes. As a consequence of the test results it was suggested a modification of an item of the Brazilian Code NB1-2001. The efficiency of the post punching (progressive collapse) reinforcement was shown increasing the post punching resistance of the slabs. For the slabs without shear reinforcement the loading capacity went from 25% of the punching load (slab without post punching reinforcement) to 77% (slab with post punching reinforcement). For the slabs with shear reinforcement the loading capacity went from 32% of the punching load (slab without post punching reinforcement) to 60% (slab with post punching reinforcement)

Punching strength of reinforced concrete mushroom slabs with column capitals

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2012.O capitel é um elemento estrutural usado para facilitar a transferência das cargas nas lajes para os pilares em pavimentos sem vigas. Eles são bastante utilizados no combate à punção, apesar de até hoje existirem poucos estudos desenvolvidos com o objetivo de avaliar sua eficiência e a influência das diversas variáveis de projeto no comportamento e resistência de ligações laje-pilar com capitéis. Este trabalho tem como objetivo contribuir para o entendimento do comportamento de lajes cogumelo, avaliando ainda as recomendações apresentadas pelas normas de projeto. Foram analisadas experimentalmente 12 lajes de concreto armado sob carregamento simétrico, sendo destas 2 lajes lisas, usadas como referência, e 10 lajes cogumelo, com variação da seção transversal dos pilares, assim como na seção transversal e inclinação dos capitéis. Foram utilizados nas lajes concreto com resistência à compressão variando de 32 a 46 MPa, não sendo utilizadas armaduras de cisalhamento. E com as armaduras de flexão distribuídas ortogonalmente. As lajes eram quadradas com lado de 2600 mm e espessura de 140 mm, com segmentos de pilares de seção quadrada, retangular e circular. As principais variáveis foram as seções transversais dos capitéis, modificadas de acordo com a seção do pilar, suas inclinações, que variaram na razão de 1:1,5, 1:2, 1:3 e 1:4 e sua espessura que foi de 110 mm para a primeira inclinação e de 55 mm para as demais. São apresentados e analisados resultados de cargas últimas e modos de ruptura, padrões de fissuração, flechas, deformações do concreto e da armadura de flexão principal. São também apresentadas comparações entre as cargas de ruptura observadas e estimadas de acordo com as recomendações das normas NBR 6118 (2007) e EUROCODE2 (2004), assim como as estimativas pela Teoria da Fissura Crítica de Cisalhamento, desenvolvida por MUTTONI (2008). Por fim, as lajes foram analisadas através de modelos computacionais não-lineares axissimétricos, empregando um software que utiliza o método dos elementos finitos (MEF), objetivando compreender melhor o mecanismo de ruptura por punção de lajes com capitel. Os resultados mostraram a eficiência dos capitéis no aumento da capacidade resistente, com ganhos de até 80% em relação às lajes sem capitéis, assim como maior ductilidade nos modos de ruptura. Foi possível comprovar a previsão da localização da superfície de ruptura para lajes apoiadas em capitéis com inclinações de até 1:2. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe capital is a structural element used to facilitate the transfer of loads on the slab for the columns on floors without beams. They are widely used to combat punching, although to date there are few studies with the aim of evaluating its effectiveness and influence of various design variables on the behavior and strength of slab-column connections with capitals. This paper aims to contribute to the understanding of the behavior of mushroom slabs, still assessing the recommendations made by the design standards. Twelve (12) reinforced concrete slabs under symmetrical loading were experimentally analyzed, with 2 flat slabs for reference, and 10 mushroom slabs with variations in the cross section of the columns and capitals and its inclination as well. Concrete with compressive strength ranging from 32 to 46 MPa was used, all of them without shear reinforcement and with the same two-way flexural reinforcement. The slabs were square with sides measuring 2600 mm and thickness of 140 mm, with short length columns with square, rectangular or circular cross sections. The main variables were the cross sections of the capitals, which varied according to the columns cross section shapes, and their inclinations of 1:1.5, 1:2, 1:3 and 1:4. Results for failure loads and modes, crack patterns, deflections, concrete and steel strains are presented and analyzed. Comparisons between experimental and estimated failure loads according to the codes NBR 6118 (2007) and EUROCODE2 (2004) are presented and discussed, including estimates given by the Critical Shear Crack Theory developed by MUTTONI (2008). Finally, the slabs were analyzed through non-linear axisymmetric computational models, using a finite element software, in order to better understand the punching failure mechanism of mushroom slabs with capitals. The results showed the efficiency of the capital to increase the punching resistance of the slabs, with gains of up to 80% compared to the slabs without capitals, and more ductility for the failure modes as well. It was also possible to prove the prediction for the failure surface position in slabs supported by capital with inclinations of up to 1:2

Resistência à punção de sapatas de concreto armado: avaliação de normas de projeto

Punching is a possible failure mode for slender footings and it may lead a structure to ruin through progressive collapse. Although footing present different geometric characteristics, their punching shear design is based on the empirical methods used for flat slabs. This paper uses experimental results from 216 tests to evaluate the performance of design code recommendations presented by ACI 318 (2014), ABNT NBR 6118 (2014) and Eurocode 2 (2010) to estimate the punching shear resistance of reinforced concrete footings. Great dispersion between theoretical and experimental results was observed, being evident that the test system affects the punching shear capacity of footings. The more complex method proposed by Eurocode 2 resulted in a better correlation with experimental results.A punção é um possível modo de ruptura para sapatas esbeltas e pode levar uma estrutura à ruína através do colapso progressivo. Apesar das sapatas apresentarem características geométricas diferenciadas, seu dimensionamento à punção é feito com base em métodos empíricos similares aos usados para ligações laje-pilar. Este artigo utiliza resultados experimentais de 216 ensaios para avaliar o desempenho das recomendações apresentadas pelas normas ACI 318 (2014), ABNT NBR 6118 (2014) e Eurocode 2 (2010) para a estimativa da resistência à punção de sapatas de concreto armado. Foi observada grande dispersão entre os resultados teóricos e experimentais, ficando evidente que o tipo de sistema de ensaio afeta a resistência à punção de sapatas. O método mais complexo proposto pelo Eurocode 2 resultou em uma melhor correlação com os resultados experimentais.LIMA NETO, A. F. Dr. Docente da Universidade Federal do Pará, Faculdade de Engenharia Civil, Campus Universitário de TucuruiFERREIRA, M. P. Pós-Dr. Docente da Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Faculdade de Engenharia Civi

Efeito do vento no dimensionamento de edifícios de concreto armado

This paper presents the results from a parametric study carried in order to quantify how far errors in the design stage related to the consideration of the wind action may put at risk the response and safety of reinforced concrete buildings. Using an architectural model as reference and varying the number of floors of the building, the structural safety was evaluated as a function of the wind action intensity. Results showed that even for low-rise buildings, with 10 floors, ignoring the wind action can significantly jeopardize their behaviour and safety. Yet, for slenderer buildings, up to 30 floors, it can lead to catastrophic results, as the ruin of the structure by progressive collapse.Este artigo apresenta os resultados de um estudo paramétrico realizado com o objetivo de quantificar o tanto que erros na etapa de projeto relacionados com a consideração da ação do vento podem comprometer a resposta em serviço e a segurança de edifícios de concreto armado. Usando-se um modelo arquitetônico como referência e variando-se o número de pavimentos do edifício, a segurança estrutural foi avaliada como uma função da intensidade da ação do vento. Os resultados mostraram que mesmo para edifícios baixos, com 10 pavimentos, a desconsideração da ação do vento pode comprometer significativamente o comportamento e a segurança e que no caso de edifícios mais esbeltos, com até 30 pavimentos, pode levar a resultados catastróficos, como a ruína da estrutura através de colapso progressivo.LIMA NETO, A.F.; TEIXEIRA, M.R.; FERREIRA, M.P. Universidade Federal do Par

Experimental and numerical analysis of reinforced concrete mushroom slabs

The use of column capitals is one way to increase the punching strength of slab-column connections. Recommendations presented by codes of practice for defining the geometry and checking the resistance of slab-column connections with capitals are not comprehensive, with few experimental studies available on the topic. This paper discusses important aspects of the historical development of mushroom slabs and also presents experimental results of 4 tests, with 1 test in a reference flat slab and 3 tests in mushroom slabs with circular column capitals. These results are compared with theoretical results estimated using Eurocode 2 (2004) and NBR 6118 (2007). They were also compared with a series of non-linear finite element analysis in order to get insight of the stress distribution and of the failure mechanism of mushroom slabs.O uso de capitéis é uma das formas de se aumentar a resistência à punção de ligações laje-pilar. As recomendações normativas para a definição da geometria e verificação da resistência última de ligações com capitéis são pouco abrangentes, sendo poucas as pesquisas experimentais disponíveis sobre o tema. Este artigo discute aspectos relevantes do desenvolvimento histórico das lajes cogumelo e apresenta resultados de 4 ensaios experimentais, sendo 1 laje lisa de referência e 3 lajes cogumelo com capitéis de seção circular. Estes resultados são comparados com as estimativas das normas EUROCODE 2 (2004) e NBR 6118 (2007) e com modelos numéricos não-lineares a fim de se compreender melhor a distribuição das tensões e o mecanismo de ruptura de lajes cogumelo.LIMA NETO, A.F. Professor, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal do Pará, Campus de TucuruiFERREIRA, M.P. Professor, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal do ParáOLIVEIRA, D.R.M. Professor, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal do Par

Punching strength of RC slabs with asymmetric point loads

This paper presents results of tests on 18 one-way reinforced concrete slabs under point loads having as main variable the transverse flexural reinforcement ratio, the loading position and the width of the slab. The response of the slabs is described and discussed in terms of deflections, strains of the concrete and of rebars, cracking pattern, failure modes and failure loads. Experimental results are also used to discuss and evaluate theoretical treatments presented by American Concrete Institute 318 (ACI, 2014) and Eurocode 2 (Comité Européen de Normalisation [CEN], 2005). All slabs failed by punching shear and results indicate that the recommendations presented by the codes are conservative, especially those related to the prediction of one-way shear resistance of reinforced concrete flat slabs.