Zum Querkrafttragverhalten von UHPC-Balken mit kombinierter Bewehrung aus Stahlfasern und Stabstahl

Ultrahochfester Beton besitzt aufgrund seiner Zusammensetzung eine sehr hohe Druckfestigkeit von 150 bis über 200 N/mm² und eine außergewöhnlich hohe Dichtigkeit. Damit werden Anwendungen in stark belasteten Bereichen und mit hohen Anforderungen an die Dauerhaftigkeit des Materials ermöglicht. Gleichzeitig zeigt ultrahochfester Beton bei Erreichen seiner Festigkeit ein sehr sprödes Verhalten. Zur Verhinderung eines explosionsartigen Versagens werden einer UHPC-Mischung Fasern zugegeben oder wird eine Umschnürung mit Stahlrohren ausgebildet. Die Zugabe von Fasern zur Betonmatrix beeinflusst neben der Verformungsfähigkeit auch die Tragfähigkeit des UHPC. Das Versagen der Fasern ist abhängig von Fasergeometrie, Fasergehalt, Verbundverhalten sowie Zugfestigkeit der Faser und gekennzeichnet durch Faserauszug oder Faserreißen. Zur Sicherstellung der Tragfähigkeit kann daher auf konventionelle Bewehrung außer bei sehr dünnen Bauteilen nicht verzichtet werden. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1182 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wurden in dem dieser Arbeit zugrunde liegenden Forschungsprojekt die Fragen nach der Beschreibung des Querkrafttragverhaltens von UHPC-Bauteilen mit kombinierter Querkraftbewehrung und der Übertragbarkeit bestehender Querkraftmodelle auf UHPC untersucht. Neben einer umfassenden Darstellung vorhandener Querkraftmodelle für Stahlbetonbauteile ohne Querkraftbewehrung und mit verschiedenen Querkraftbewehrungsarten bilden experimentelle Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten an UHPC-Balken mit verschiedener Querkraftbewehrung den Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit. Die experimentellen Untersuchungen beinhalteten zehn Querkraftversuche an UHPC-Balken. Diese Balken waren in Abmessungen und Biegezugbewehrung identisch. Sie unterschieden sich nur in der Art der Querkraftbewehrung. Die Querkraftbewehrungsarten umfassten eine Querkraftbewehrung aus Stahlfasern oder Vertikalstäben, eine kombinierte Querkraftbewehrung aus Stahlfasern und Vertikalstäben und einen Balken ohne Querkraftbewehrung. Obwohl für die in diesem Projekt untersuchten Balken Fasergehalte gewählt wurden, die zu einem entfestigenden Nachrissverhalten des Faserbetons führten, zeigten die Balkenversuche, dass die Zugabe von Stahlfasern die Querkrafttragfähigkeit steigerte. Durch die gewählte Querkraftbewehrungskonfiguration bei ansonsten identischen Balken konnte außerdem eine quantitative Abschätzung der einzelnen Traganteile aus den Versuchen abgeleitet werden. Der profilierte Querschnitt ließ einen großen Einfluss auf das Querkrafttragverhalten im Nachbruchbereich erkennen. Ein relativ stabiles Lastniveau nach Erreichen der Höchstlast konnte einer Vierendeelwirkung zugeordnet werden. Auf Basis dieser Versuchsergebnisse und analytischer Überlegungen zu vorhandenen Querkraftmodellen wurde ein additiver Modellansatz zur Beschreibung des Querkrafttragverhaltens von UHPCBalken mit einer kombinierten Querkraftbewehrung aus Stahlfasern und Vertikalstäben formuliert. Für die Formulierung der Traganteile des Betonquerschnitts und der konventionellen Querkraftbewehrung wurden bekannte Ansätze verwendet. Für die Ermittlung des Fasertraganteils wurde die Faserwirksamkeit zugrunde gelegt. Das Lastniveau im Nachbruchbereich aus Viendeelwirkung ergibt sich aus geometrischen Überlegungen.

La relació entre el valor N30 de L'SPT i la resistència a la compressió simple

The unconfined compression strength is a geotechnical parameter frequently used to determine the bearing capacity of foundations on clayey soils. Its value can be obtained from the unconfined compression test and, among several in situ tests, the standard penetration test (SPT). However, a comparison between the values of such a strength determined by both tests in CL, CL-ML and CH soils shows that it does not exist an approximate relationship. In any case it is remarkable that values of the test conducted in the laboratory fit between the lower and the higher ones calculated from the standard penetration number. This is very important for those geotechnical reports in which the unconfined compression strength is only based on the SPT. In this way, if the lower value is taken to evaluate the ultimate soilbearing capacity the result will not be very accurate but it will probably be by the side of safety

Estimated lifetimes of road pavements in Sweden using time-to-event analysis

Maintenance planning of road pavement requires reliable estimates of roads’ lifetimes. In determining the lifetime of a road, this study combines maintenance activities and road condition measurements. The scope of the paper is to estimate lifetimes of road pavements in Sweden with time to event analysis. The model used includes effects of pavement type, road type, bearing capacity, road width, speed limit, stone size and climate zone, where the model is stratified according to traffic load. Among the nine analyzed pavement types, stone mastic had the longest expected lifetime, 32 percent longer than asphalt concrete. Among road types, ordinary roads with cable barriers had 30 percent shorter lifetime than ordinary roads. Increased speed lowered the lifetime, while increased stone size (up to 20 mm) and increased road width lengthened the lifetime. The results are of importance for life cycle cost analysis and road management.

Análise numérica e experimental do comportamento de fundações superficiais assentes em solo melhorado

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas.

Estudo do comportamento de fundações superficiais assentes em solos tratados

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa.

Estudo do comportamento de um solo residual melhorado atraves de tecnicas mecanicas e fisico-quimicas e sua aplicacao a analise de fundacoes superficiais

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de um solo residual melhorado através do uso de técnicas mecânicas de compactação e da adição de cimento. Complementarmente foram realizadas análises numéricas destes materiais tratados quando utilizados como base de fundações superficiais. O programa experimental incluiu a retirada de amostras intactas e de material amolgado para a execução de ensaios triaxiais saturados drenados com medida interna de deformações, a fim de estudar o comportamento do solo natural e do solo tratado, quer por compactação, quer por adição de cimento e compactação. Além disto, tais ensaios são determinantes na obtenção de parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga versus recalque de placas assentes sobre o solo natural e sobre camadas de solo melhorado. O modelo Hiperbólico foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento tensãodeformação dos materiais. Os resultados das simulações dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento do solo natural.

Avaliação do uso do DCP em areias para controle da capacidade de carga em fundações diretas e controle de compactação de aterros

This work presents results of field and laboratory tests using a Dynamic Cone Penetrometer, DCP. The tests were performed in order to evaluate the use of the equipment in sand for the control of bearing capacity of shallow foundations and fill compaction. For shallow foundations, the laboratory tests were conducted on sand placed in a metallic mould by the method of sand pluviation. Although the results show the inability to reproduce field conditions in the laboratory it was possible to verify the ability of the DCP to identify less resistant soil layers. The DCP tests for the analysis of compaction control were performed in a strong box with inside dimensions of 1,40 m x 1,40 m and 0,70 m in height. The soil layers were compacted with different densities though the use of a vibrating plate in order to obtain correlations between penetration index, DPI, and soil relative density. Other tests were also conducted to assess the influence of soil moisture on tests results. Among other findings, the results showed the great potential for the use of DCP to control the compaction of sand fills

Dilatometer tests in a Leda clay crust

The dilatometer test results have been lately applied in foundation design for prediction of settlement and bearing capacity problems. The equipment, its calibration, test procedures and test data interpretation are simple. These advantages seem to explain the increasing use of the dilatometer (DMT) test as a routine technique for subsoil investigation. The DMT test boreholes were carried out on the grounds of the National Research Council (NRC) in Ottawa. Several test results based on laboratory, and other in situ tests available in the literature for the Leda clay deposit in Ottawa area were used to provide correlations between geotechnical properties and soil index parameters as proposed by Marchetti (1980). More appropriated relationships, even though preliminaries, are presented for the crust layer.

Parâmetros geotécnicos e previsão da capacidade de carga de estacas apiloadas em solo tropical arenoso obtidos com o Pressiômetro Ménard

This paper presents and discusses Ménard Pressuremeter test results used to predict bearing capacity of pounded piles installed in a tropical sandy soil. Fifteen pre-bored pressuremeter tests were carried out at the Experimental Research Site from Unesp - Bauru up to 15 m depth, one test per meter. Several laboratory and in situ tests were carried out in this research site as well as load tests on plates and on piles. Pressuremeter test results were firstly analyzed to determine geotechnical soil parameters based on empirical methods, emphasizing the estimative of the earth pressure coefficient at rest (K0). After that, bearing capacity prediction of pounded piles with 4 m, 7 m and 10 m were made and compared with test results from instrumented load tests. Pressuremeter test results allowed a very good estimative of bearing capacity for the pile with 4 m length and underestimated in 25,7% and 20,0% the bearing capacity for the pile with 7 and 10 m length, respectively. The back analysis of the test results suggests that the appropriate value for the bearing capacity factor for the tested soil-pile system on this soil is equal to 2.

Atributos físicos do solo em áreas de plantio direto com e sem escarificação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da estabilidade e da capacidade resistente de painéis estruturais do sistema construtivo Light Steel Framing

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Técnicas de reforço estrutural para edificações antigas: estudo de caso na cidade de Rio Branco – Acre

Este trabalho visou a demonstrar o dimensionamento e verificação de cálculo da NBR 6118 (ABNT, 2007) com as suas características geométricas, cobrimento da armadura, armaduras, flambagem e a resistência de pilares à compressão centrada dos pilares em concreto armado, apresentando na revisão bibliográfica as principais técnicas de reforço estrutural de pilares de concreto armado para edificações antigas, identificando as principais metodologias e técnicas utilizadas no Brasil e apresentando os pontos positivos e negativos de cada técnica:encamisamento de concreto, perfis metálicos, chapa de aço colado, manta/tecido de carbono, aramida e vidro e polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC). Os pilares com aumento da seção transversal retangular, com adição de armação e concreto, sendo mais usual e prática a técnica apresenta dificuldades em obras antigas, geralmente devido à necessidade arquitetônica de permanecer o mais fiel a sua forma original. Justificando-se a necessidade de conhecimento das diversas técnicas de reforço estrutural descritas neste trabalho com aumento de capacidade de resistência, sem que haja aumento substancial, na seção transversal dos pilares e objetivando a análise do reforço proposto através dos cálculos do projeto, programa – PDOP 2.0 e parâmetros de cálculo da NBR 6118 (ABNT, 2007). Os resultados obtidos através da análise comparativa do reforço executado no estudo de caso “revitalização do casarão” - com relação à análise dos pilares retangulares submetidos à flexão composta oblíqua, esforços cortantes e torsores quanto à NBR 6118 (ABNT, 2007) utilizando o programa para dimensionamento otimizado de pilares – PDOP 2.0 - indicaram que a técnica de reforço estudada foi eficiente, pois todas as peças reforçadas tiveram uma capacidade portante maior que a do pilar original sem o reforço.

Determination of soil properties from standard penetration test complemented by torque measurement (SPT-T)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Capacidade de suporte de carga e densidade do solo em áreas de plantio direto com e sem escarificação

No-till has been used in many different regions of Brazil. However, depending on the location and intensity of machinery traffic, this has caused the problem of soil compaction and many producers are scarification the land as a solution to break through the layer that is restricting plant growth. The objective of this study was to evaluate the influence of scarification (0.30 m) in the physical properties of a dystrophic Alfisol comparing the results with a non-scarified contiguous area; both were previously conducted using no-till. The density and pressure of pre-consolidation were sampled in two areas of non-tillage, one with chiseling (PDCE) and one without (PDSE) by using the UMAS -Mobile Soil Sampling Unit built by NEMPA – Agroforestry Machinery and Tire Testing Center/FCA / UNESP, Botucatu ,SP. The UMAS is equipped with GPS which allows the samples to be georeferenced. The samples were evaluated in the laboratory through the collection of standardized rings. Sampling was performed at a dimension of 15 x 50 m, with 160 rings being collected. The samples containing rings which were used in determining the density and also for testing the consolidometer, were collected from the layers of 0 to 0.10 m, 0.10 to 0.20 m, 0.20 to 0.30 0.30 to I 0.40 m. For the odometer test the undisturbed sample rings were used in obtaining the load bearing capacity of the soil. The soil management adopted provided a decrease in soil density using no-tillage with scarification depths from 0.0 to 0.10 0.10 to 0.20 m while the other depths did not show any decrease. The pre-consolidation pressure in combination with soil aggregate resistance identified that the management process PDCE within all layers was subjected to water content reliability regarding a greater load bearing capacity of the soil. For the PDSE that only was possible in the 0 to 0.10 m, showing greater consolidation of this layer.

Previsão da capacidade de carga de estacas escavadas em solo arenoso da região de Araquari-SC

In Geotechnical engineering the foundation projects depend on the bearing capacity and the acceptable displacements. One of the possible ways to predict the bearing capacity of foundations is through semi-empirical statistical methods which correlate in-situ tests (SPT and CPT). The piles breaking loads are defined by the interpretation of the load x head displacement curve and the experimental data acquired through the load test. In this work it is studied the behavior of bored piles executed in the Araquari/SC region, comparing the bearing capacity values predicted by the methods DECOURT & QUARESMA MODIFICADO (1996), AOKI & VELLOSO MODIFICADO MONTEIRO (2000), MILITITISKY E ALVES (1985), DECOURT & QUARESMA (1978), MÉTODO DE AOKI & VELLOSO (1975) e PHILOPANNAT (1986), with the results of the load test, evaluating their differences and discussing parameters that have direct effects on the prediction