Resistência ao cisalhamento do concreto autoadensável

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016.O concreto autoadensável pode ser caracterizado pela sua fluidez e estabilidade, obtida com a utilização de aditivos superplastificantes e a redução da granulometria e volume de agregado graúdo, possibilitando a transposição das armaduras e o preenchimento das formas sem a necessidade de vibração mecânica. A redução do volume e da granulometria do agregado graúdo pode acarretar em menor resistência ao cisalhamento de vigas devido a uma possível redução do efeito de engrenamento entre os agregados. Neste trabalho um programa experimental foi realizado visando investigar a influência da redução do volume e da dimensão máxima do agregado graúdo na resistência ao cisalhamento do concreto autoadensável, utilizando seis composições, quatro de concreto autoadensável e duas de concreto convencionalmente vibrado, com resistência à compressão axial inferior a 50 MPa. Um total de 36 vigas com armadura de flexão, sendo 18 com armadura transversal e 18 sem esta armadura, foram ensaiadas à flexão a quatro pontos, avaliando os modos de ruptura, os padrões de fissuração e as forças cortantes últimas, e comparando as resistências obtidas experimentalmente com as estimativas das normas ACI-318, CAN A23.3, EC-2 e NBR 6118. Ainda, realizaram-se ensaios de cisalhamento direto em 18 exemplares com armadura transversal, avaliando a força cortante última, a abertura da fissura de cisalhamento e a tensão na armadura transversal. De acordo com os resultados as vigas de concreto autoadensável sem armadura transversal apresentaram menor resistência ao cisalhamento em relação ao concreto convencional, porém nas vigas com armadura transversal esta redução de resistência foi suprimida, com os concretos autoadensáveis apresentando resistência levemente superior aos concretos convencionais, e em ambos os casos a redução da resistência foi maior quando reduzida a dimensão máxima do agregado. Os ensaios de cisalhamento direto apresentaram resultados semelhantes aos obtidos em vigas, sendo maior a resistência à formação da fissura de cisalhamento nos concretos convencionais, enquanto a resistência última dos concretos autoadensáveis foi levemente superior aos concretos convencionais. Em relação às estimativas das normas, tanto no concreto convencional quanto no autoadensável os resultados foram conservadores para vigas com armadura transversal, e em vigas sem esta armadura as normas EC-2 e NBR 6118 apresentaram resultados semelhantes aos experimentais.Abstract : Self-consolidating concrete is characterized by its high flowability, stability and capacity to flow around the obstacles, which can be achieved with addition of superplasticizer and reduction of the amount and size of coarse aggregates in the concrete mix. This high flowability allows the concrete to properly fill the formwork without any mechanical vibration. The reduction in volume and particle size of the coarse aggregates may result in lower shear strength of beams due to a reduced aggregate interlock. Therefore, an experimental investigation was conducted to evaluate the influence of the reduction in the volume fraction and the nominal size of coarse aggregate on concrete shear strength of self-consolidating beams. Six concrete mixes were produced, four self-consolidating and two conventionally vibrated, with axial compressive strength under 50 MPa. A total of 36 beams with flexural reinforcement, but 18 with shear reinforcement and 18 without this reinforcement were cast and tested under a four-point loading condition to evaluate their failure modes, cracking patterns and shear resistances. The shear resistances obtained experimentally were compared to the theoretical values given by the ACI-318, CAN A23.3, EC-2 and NBR 6118 codes. Also, push-off tests were performed in 18 specimens with reinforcement to evaluate the ultimate shear force, the crack width, and the shear reinforcement stresses. According to the results, the self-consolidating concrete beams without shear reinforcement showed lower shear resistance as compared to conventional concrete beams. For beams with shear reinforcement, this reduction of resistance was suppressed with the self-consolidating concrete beams showed slightly higher resistance than conventional concrete beams. However, in both cases, the reduction of resistance was higher when a reduced coarse aggregate nominal size was used. Push-off tests showed similar results to those obtained in beams, with a higher resistance to the formation of shear crack in conventional concretes, while the ultimate shear resistance of self-consolidating concrete was slightly higher than conventional concrete. Code based equations estimative were conservatives for beams with shear reinforcement regardless of the concrete mix, however for beams without this reinforcement the EC-2 and NBR 6118 standards estimative was similar to experimental results

Direct shear strength of steel fiber reinforced concrete

O concreto convencional apresenta em seu comportamento mecânico baixas resistências à tração e ao cisalhamento quando comparadas com a resistência à compressão. Como forma de melhorar estas propriedades mecânicas, diversas pesquisas têm avaliado a combinação da matriz do concreto com fibras de aço, originando o compósito concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), uma mistura heterogênea que visa unir de forma adequada as características de seus componentes e obter melhorias no comportamento mecânico do material, principalmente quando aplicado em estruturas. Este trabalho avalia o comportamento mecânico de peças de CRFA comparativamente ao concreto convencional. Para isto foi produzida uma mistura de concreto de referência, com resistência à compressão axial em torno de 40 MPa, na qual foram adicionadas fibras de aço retilíneas de 60 mm de comprimento, diâmetro de 0,75 mm e fator de forma igual a 80, com gancho nas extremidades, nas frações volumétricas de 0,5 e 1,0%, percentuais estes em relação ao volume total de concreto. Dezoito exemplares prismáticos de concreto (150mmx150mmx500mm) foram moldados e submetidos ao ensaio de cisalhamento direto até a ruptura, sendo avaliadas a tensão última e o deslocamento vertical do plano de cisalhamento. Os resultados demostraram uma redução da resistência à compressão axial devido à adição de fibras, porém, obteve ganhos na resistência à tração e ao cisalhamento e o aumento da tenacidade do concreto, evitando sua ruptura de forma brusca.Conventional concrete presents in its mechanical behavior low tensile and shear strengths when compared to the compressive strength. In order to improve these mechanical properties, several researches have evaluated the combination of concrete matrix with steel fibers, resulting the steel fiber reinforced concrete composite (SFRC), a heterogeneous mixture that aims to adequately unite the characteristics of its components and obtain improvements in the mechanical behavior of the material, especially when applied to structures. This work evaluates the mechanical behavior of SFRC specimens compared to conventional concrete. A reference concrete mixture with axial compressive strength around 40 MPa was produced, in which hooked end steel fibers of 60 mm in length, diameter of 0.75 mm and shape factor of 80 were added, in the volumetric fractions of 0.5 and 1.0%, percentages in relation to the total volume of concrete. Eighteen prismatic specimens (150mmx150mmx500mm) were cast and submitted to the direct shear test until rupture, and the ultimate stress and vertical displacement of the shear plane were evaluated. The results showed a reduction in the axial compressive strength due to the addition of fibers, however, it obtained gains in tensile and shear strength and increased concrete toughness, avoiding its sudden rupture

Evaluation of direct shear strength of self-consolidating and conventional concretes

O concreto autoadensável apresenta propriedades que aperfeiçoam o processo construtivo e a sua principal característica é a capacidade de escoamento por ação de seu peso próprio e preenchimento das formas sem a necessidade de adensamento mecânico. Entretanto, incerteza sobre sua resistência ao cisalhamento, devido à diferenças no volume e dimensões do agregado graúdo em relação ao concreto vibrado convencional, é uma das principais barreiras em sua aceitação. Dosagens de concreto autoadensável requerem geralmente a redução do volume de agregado graúdo e a adição de materiais finos, para aumento da fluidez, e a utilização de agregados graúdos com menor granulometria, o que influencia diretamente no mecanismo de engrenamento dos agregados. Neste trabalho, duas misturas de concreto, convencional e autoadensável, foram utilizadas para moldagem de corpos de prova, submetidos ao ensaio de cisalhamento direto, visando avaliar a resistência ao cisalhamento direto destes concretos. Os resultados demonstraram uma redução da resistência ao cisalhamento no concreto autoadensável, atribuída à utilização de agregado graúdo de menor granulometria e em menor volume, combinada com o aumento de teor de finos na mistura. Os resultados experimentais foram comparados com equações propostas na literatura, verificando-se que para o concreto autoadensável estas equações subestimam as resistências últimas ao cisalhamento. Assim, este trabalho contribui para a formação de um banco de dados visando estabelecer equações para estimar a resistência do concreto autoadensável.Palavras-chave: Concreto autoadensável. Cisalhamento direto. Resistência. Tensões cisalhantes. Engrenamento

Utilização de resíduo de filtro de cervejaria para produção de concreto

A preservação do meio ambiente com a redução do consumo de recursos naturais tem impulsionado pesquisas sobre a utilização de resíduos como materiais de construção. Neste contexto, este trabalho objetivou avaliar a utilização do resíduo proveniente do filtro de cervejaria na produção de concreto, como material substituto à areia natural. O resíduo, composto por terra diatomácea, foi coletado no processo de limpeza dos filtros e submetido à caracterização físico-química. A partir de um traço de concreto de referência 1:2,46:2,86 (cimento:areia:brita), com relação água/cimento igual a 0,52, foram produzidas duas misturas com substituição em volume de areia natural por resíduo nas proporções de 5% e 10%. O concreto no estado fresco apresentou menor trabalhabilidade quando adicionado resíduo, inviabilizando a substituição na proporção de 10%. O concreto com substituição de 5% de areia por resíduo apresentou resistência à compressão axial média aos 28 dias igual a 34,23 MPa, 15% inferior ao concreto de referência, porém com possibilidade de utilização em peças não estruturais

Biocompatibility Assessment of Poly(lactic acid) Films after Sterilization with Ethylene Oxide in Histological Study In Vivo with Wistar Rats and Cellular Adhesion of Fibroblasts In Vitro

Biomaterials must meet certain fundamental requirements for their usage in living beings, such as biocompatibility, bifunctionality, and sterilizability, without having chemical and structural changes. The biocompatibility of poly(lactic acid) (PLA) films, shaped by compression, was evaluated after sterilization by ethylene oxide by a histological in vivo test with Wistar rats and cytotoxicity in cell adhesion in vitro. The cytotoxicity test was performed by the reduction of tetrazolium salt (MTT). Thermal and chemical changes in PLA films concerning the proposed sterilization process and characteristics were not observed to evidence polymer degradation due to sterilization. The analysis of the cytotoxicity by the MTT method has shown that the sterilized PLA films are not cytotoxic. The adhesion and proliferation of fibroblasts on PLA films were homogeneously distributed over the evaluation period, showing an elongated appearance with unnumbered cytoplasmic extensions and cell-cell interactions. By examining the biocompatibility in a histological study, a mild tissue inflammation was observed with the presence of fibrosis in the samples that had been exposed for 21 days in the rats’ bodies. PLA films sterilized with ethylene oxide did not exhibit cell adhesion in vitro and toxicity to the surrounding tissue in vivo and they may be used in future in vivo testing, according to histological findings in Wistar rats in the present study

SHEAR STRENGTH OF PINE WOOD BONDED JOINTS WITH DIFFERENT ANGLES OBTAINED USING COMPRESSION AND TORSIONAL TESTING METHODS

ABSTRACT Glued Laminated Timber technology allows the construction of wooden structural components bonded with adhesive. This technology enables the creation of large-scale structures, with technological control over the material, and in a competitive industrial system. Focusing on the structural application of wood, the present study assessed the strength of bonded joints with different angles between the fibers of Pinus sp. wood, joined with a two-component polyurethane adhesive based on vegetable oils. The bonded joints were fabricated with angles of 0°, 10°, 20°, 30°, 45°, 60°, 70°, 80°, and 90°, and were evaluated for shear strength under compression and torsion. When regression analysis was performed, shear compression values showed compliance with Hankinson’s equation, with an R2 value close to 0.76. However, shear torsion results yielded R2 values near 0.17. Thus, Hankinson’s equation was unsuitable as an estimator for torsional shear strength values. The specimens showed a different mechanical response to shear when tested in compression compared to those tested in torsion

Checklist of the dipterofauna (Insecta) from Roraima, Brazil, with special reference to the Brazilian Ecological Station of Maracá

Roraima is a Brazilian state located in the northern portion of the Amazon basin, with few studies regarding its biodiversity. The Ecological Station of Maracá (Brazil, state of Roraima) harbors the third largest Brazilian pluvial island and is composed of a transitional landscape of savanna and Amazon rainforest components. Despite its ecological importance and strategic localization, few studies covered the dipterofauna of this locality. An updated checklist addressing 41 families of true flies (Diptera) occurring in Roraima is presented based on the literature and the specimens collected during a field expedition that occurred in 2015. This checklist brings several improvements such as new records of 165 taxa to the state of Roraima, 29 taxa to Brazil, and 259 morphotypes, mostly likely representing undescribed species

Carbonation of concretes containing LC³ cements with different supplementary materials

Due to the clinkerization process during the Portland cement production, large amounts of CO2 are emitted, increasing the effects related to climate change (approximately 5-10% of global CO2 emissions come from cement production), consequently, the seek for alternatives to mitigate these high emissions are necessary. The use of supplementary cementitious materials (SCM) to partial replace of Portand clinker/cement has been the subject of different research, including the use of LC3 cements (Limestone Calcined Clay Cements), where up to 50% of Portland clinker can be replaced, however, cement industry has already used other supplementary cementitious materials with pozzolanic activities in commercial cements. In this sense, this work evaluates the performance of concretes containing LC3 mixtures with the presence of different SCM (silica fume, fly ash, sugarcane bagasse ash and açaí stone ash) regarding durability issues by carbonation. The results showed that all concretes with LC3 presented higher carbonation fronts in relation to the reference concrete, with Portland cement, due to the lower availability of calcium to react with the CO2 that penetrates into the concrete pores, so the adoption of curing procedures and coatings are recommended

Detecção da exsudação do concreto autoadensável através da análise de ondas ultrassônicas

O concreto autoadensavel representa um avanco na tecnologia do concreto, pois e capaz de reunir desempenho, uniformidade e outros requisitos que nao se podem alcancar com o concreto convencionalmente vibrado. A principal caracteristica deste concreto e sua elevada fluidez, obtida utilizando materiais finos e aditivos modificador de viscosidade e superplastificante, entretanto, o excesso na dosagem deste ultimo torna a mistura suscetivel a segregacao e exsudacao, alterando suas propriedades no estado endurecido. Atualmente, ensaios nao destrutivos (END) sao empregados para avaliar as propriedades fisicas e mecanicas do concreto, sem causar danos ao elemento analisado, dentre os quais, destaca-se a ultrassonografia, que possibilita realizar uma avaliacao da homogeneidade do concreto atraves da velocidade de pulso ultrassonico, e, estudos recentes demostram que o formato de onda pode trazer parametros potencialmente mais eficazes na analise de concretos nao-homogeneos. Neste contexto, o presente estudo avaliou as propriedades de um traco de concreto autoadensavel com duas dosagens distintas de aditivo superplastificante, utilizando parametros advindos do formato de onda ultrassonica para identificar a exsudacao do concreto. Os resultados mostraram que a velocidade de grupo e a propagacao da energia pelo material apresentam-se como parametros sensiveis as variacoes da uniformidade do concreto, demonstrando capacidade na deteccao da exsudacao