Lar militar: projecto de execução

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Projeto de obra de arte pré-fabricada: passagem superior de 3 vãos

Trabalho de Projeto de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Avaliação em tempo real de forças em cabos

Dissertação elaborada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

Projecto de obras de arte correntes pré-fabricadas: passagem superior de 2 vãos

Trabalho de Projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Projecto de obras de arte especiais pré-fabricadas: viaduto

Trabalho de Projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Sistemas e soluções pós-tensão na reabilitação de obras de arte

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Desenvolvimento de uma rotina em Excel para Cálculo de Perdas de Pré-Esforço de acordo com EC2

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma folha de cálculo em MS-Excel para cálculo de perdas de pré-esforço, utilizando rotinas programadas em Visual Basic. Neste relatório, após o capítulo introdutório onde são descritos os conceitos teóricos que sustentam o trabalho, descreve-se a aplicação desenvolvida e apresentam-se alguns exemplos de validação da mesma. A aplicação executa o cálculo das perdas de pré-esforço por pós-tensão e calcula a geometria do cabo, disponibilizando no final a representação gráfica das perdas para o cabo em estudo. Para além dos exemplos de validação referidos, são ainda apresentados os resultados obtidos por aplicação da folha de cálculo desenvolvida a uma situação real de projeto que surgiu durante a realização do estágio. A parte final do relatório é dedicada à apresentação das conclusões assim como a algumas sugestões para desenvolvimentos futuros.

Nonlinear Analysis of Shear Dominant Prestressed Concrete Beams using ANSYS

This study reports the details of the finite element analysis of eleven shear critical partially prestressed concrete T-beams having steel fibers over partial or full depth. Prestressed T-beams having a shear span to depth ratio of 2.65 and 1.59 that failed in shear have been analyzed using the ‘ANSYS’ program. The ‘ANSYS’ model accounts for the nonlinearity, such as, bond-slip of longitudinal reinforcement, postcracking tensile stiffness of the concrete, stress transfer across the cracked blocks of the concrete and load sustenance through the bridging action of steel fibers at crack interface. The concrete is modeled using ‘SOLID65’- eight-node brick element, which is capable of simulating the cracking and crushing behavior of brittle materials. The reinforcement such as deformed bars, prestressing wires and steel fibers have been modeled discretely using ‘LINK8’ – 3D spar element. The slip between the reinforcement (rebars, fibers) and the concrete has been modeled using a ‘COMBIN39’- nonlinear spring element connecting the nodes of the ‘LINK8’ element representing the reinforcement and nodes of the ‘SOLID65’ elements representing the concrete. The ‘ANSYS’ model correctly predicted the diagonal tension failure and shear compression failure of prestressed concrete beams observed in the experiment. The capability of the model to capture the critical crack regions, loads and deflections for various types of shear failures in prestressed concrete beam has been illustrated.

Überwachung der Vorspannkraft Externer Spannglieder mit Hilfe der Modalanalyse

Aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Bauwerkssicherheit ist in Deutschland seit 1998 die externe Vorspannung in Hohlkastenbrücken zur Regelbauweise geworden. Durch Verwendung der austauschbaren externen Vorspannung verspricht man sich im Brückenbau weitere Verbesserungen der Robustheit und damit eine Verlängerung der Lebensdauer. Trotz des besseren Korrosionsschutzes im Vergleich zur internen Vorspannung mit Verbund sind Schäden nicht völlig auszuschließen. Um die Vorteile der externen Vorspannung zu nutzen, ist daher eine periodische Überwachung der Spanngliedkräfte, z. B. während der Hauptprüfung des Bauwerks, durchzuführen. Für die Überwachung der Spanngliedkräfte bei Schrägseilbrücken haben sich die Schwingungsmessmethoden als wirtschaftlich und leistungsfähig erwiesen. Für die Übertragung der Methode auf den Fall der externen Vorspannung, wo kürzere Schwingungslängen vorliegen, waren zusätzliche Untersuchungen hinsichtlich der effektiven Schwingungslänge, der Randbedingungen sowie der effektiven Biegesteifigkeit erforderlich. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Modellkorrekturverfahren, basierend auf der iterativen Anpassung eines F.E.-Modells an die identifizierten Eigenfrequenzen und Eigenformen des Spanngliedes, für die Bestimmung der Spanngliedkräfte verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht die Berücksichtigung der Parameter (Schwingungslänge, Randbedingungen und effektive Biegesteifigkeit) bei der Identifikation der effektiven Spanngliedkräfte. Weiterhin ist eine Modellierung jeder beliebigen Spanngliedausbildung, z. B. bei unterschiedlichen Querschnitten in den Verankerungs- bzw. Umlenkbereichen, gewährleistet. Zur Anwendung bei der Ermittlung der Spanngliedkräfte wurde eine spezielle Methode, basierend auf den besonderen dynamischen Eigenschaften der Spannglieder, entwickelt, bei der die zuvor genannten Parameter innerhalb jedes Iterationsschrittes unabhängig korrigiert werden, was zur Robustheit des Identifikationsverfahrens beiträgt. Das entwickelte Verfahren ist in einem benutzerfreundlichen Programmsystem implementiert worden. Die erzielten Ergebnisse wurden mit dem allgemeinen Identifikationsprogramm UPDATE_g2 verglichen; dabei ist eine sehr gute Übereinstimmung festgestellt worden. Beim selbst entwickelten Verfahren wird die benötigte Rechenzeit auf ca. 30 % reduziert [100 sec à 30 sec]. Es bietet sich daher für die unmittelbare Auswertung vor Ort an. Die Parameteridentifikationsverfahren wurden an den Spanngliedern von insgesamt sechs Brücken (vier unterschiedliche Spannverfahren) angewendet. Die Anzahl der getesteten Spannglieder beträgt insgesamt 340. Die Abweichung zwischen den durch Schwingungs-messungen identifizierten und gemessenen (bei einer Brücke durch eine Abhebekontrolle) bzw. aufgebrachten Spanngliedkräften war kleiner als 3 %. Ferner wurden die Auswirkungen äußerer Einflüsse infolge Temperaturschwankungen und Verkehr bei den durchgeführten Messungen untersucht. Bei der praktischen Anwendung sind Besonderheiten aufgetreten, die durch die Verwendung des Modellkorrekturverfahrens weitgehend erfasst werden konnten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung dieses Verfahrens die Genauigkeit im Vergleich mit den bisherigen Schwingungsmessmethoden beachtlich erhöht. Ferner wird eine Erweiterung des Anwendungsbereiches auch auf Spezialfälle (z. B. bei einem unplanmäßigen Anliegen) gewährleistet.

Rissbildung und Zugtragverhalten von mit Stabstahl und Fasern bewehrtem Ultrahochfesten Beton (UHPC)

Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein sehr gefügedichter zementgebundener Werkstoff, der sich nicht nur durch eine hohe Druckfestigkeit, sondern auch durch einen hohen Widerstand gegen jede Form physikalischen oder chemischen Angriffs auszeichnet. Duktiles Nachbruchverhalten bei Druckversagen wird meist durch die Zugabe dünner kurzer Fasern erreicht. In Kombination mit konventioneller Betonstahl- oder Spannbewehrung ermöglicht UHPC die Ausführung sehr schlanker, weitgespannter Konstruktionen und eröffnet zugleich neue Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die flächenhafte Beschichtung von Brückendecks. Durch das Zusammenwirken kontinuierlicher Bewehrungselemente und diskontinuierlich verteilter kurzer Fasern ergeben sich unter Zugbeanspruchung Unterschiede gegenüber dem bekannten Stahl- und Spannbeton. In der vorliegenden Arbeit wird hierzu ein Modell entwickelt und durch eine umfangreiche Versuchsreihe abgesichert. Ausgangspunkt sind experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Verbundverhalten von Stabstählen in einer UHPC-Matrix und zum Einfluss einer Faserzugabe auf das Reiß- und Zugtragverhalten von UHPC. Die Modellbildung für UHPC-Zugelemente mit gemischter Bewehrung aus Stabstahl und Fasern erfolgt auf der Grundlage der Vorgänge am diskreten Riss, die daher sehr ausführlich behandelt werden. Für den elastischen Verformungsbereich der Stabbewehrung (Gebrauchslastbereich) kann damit das Last-Verformungs-Verhalten für kombiniert bewehrte Bauteile mechanisch konsistent unter Berücksichtigung des bei UHPC bedeutsamen hohen Schwindmaßes abgebildet werden. Für die praktische Anwendung wird durch Vereinfachungen ein Näherungsverfahren abgeleitet. Sowohl die theoretischen als auch die experimentellen Untersuchungen bestätigen, dass der faserbewehrte UHPC bei Kombination mit kontinuierlichen Bewehrungselementen selbst kein verfestigendes Verhalten aufweisen muss, um insgesamt verfestigendes Verhalten und damit eine verteilte Rissbildung mit sehr keinen Rissbreiten und Rissabständen zu erzielen. Diese Beobachtungen können mit Hilfe der bisher zur Verfügung stehenden Modelle, die im Wesentlichen eine Superposition isoliert ermittelter Spannungs-Dehnungs-Beziehungen des Faserbetons und des reinen Stahls vorsehen, nicht nachvollzogen werden. Wie die eigenen Untersuchungen zeigen, kann durch ausreichend dimensionierte Stabstahlbewehrung zielgerichtet und ohne unwirtschaftlich hohe Fasergehalte ein gutmütiges Verhalten von UHPC auf Zug erreicht werden. Die sichere Begrenzung der Rissbreiten auf deutlich unter 0,1 mm gewährleistet zugleich die Dauerhaftigkeit auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen. Durch die Minimierung des Material- und Energieeinsatzes und die zu erwartende lange Nutzungsdauer lassen sich so im Sinne der Nachhaltigkeit optimierte Bauteile realisieren.

Regulation of cell cycle and stress responses to hydrostatic pressure in fission yeast

We have investigated the cellular responses to hydrostatic pressure by using the fission yeast Schizosaccharomyces pombe as a model system. Exposure to sublethal levels of hydrostatic pressure resulted in G2 cell cycle delay. This delay resulted from Cdc2 tyrosine-15 (Y-15) phosphorylation, and it was abrogated by simultaneous disruption of the Cdc2 kinase regulators Cdc25 and Wee1. However, cell cycle delay was independent of the DNA damage, cytokinesis, and cell size checkpoints, suggesting a novel mechanism of Cdc2-Y15 phosphorylation in response to hydrostatic pressure. Spc1/Sty1 mitogen-activated protein (MAP) kinase, a conserved member of the eukaryotic stress-activated p38, mitogen-activated protein (MAP) kinase family, was rapidly activated after pressure stress, and it was required for cell cycle recovery under these conditions, in part through promoting polo kinase (Plo1) phosphorylation on serine 402. Moreover, the Spc1 MAP kinase pathway played a key role in maintaining cell viability under hydrostatic pressure stress through the bZip transcription factor, Atf1. Further analysis revealed that prestressing cells with heat increased barotolerance, suggesting adaptational cross-talk between these stress responses. These findings provide new insight into eukaryotic homeostasis after exposure to pressure stress.

Prestressed natural fibre spun yarn reinforced polymer-matrix composites

Abstract We report that a prestressing technique similar to that traditionally used in prestressed concrete can improve the mechanical performance of flax fibre spun yarn reinforced polymer-matrix composites. Prestressing a low twist yarn not only introduces tension to the constituent fibres and compressive stress to the matrix similar as in prestressed concretes, but also causes changes to the yarn structure that lead to the rearrangement of fibres within the yarn. Prestressing increases the fibre packing density in yarn, causes fibre straightening, and reduces fibre obliquity in yarn (improved fibre alignment along yarn axis). All these changes contribute positively to the mechanical properties of the natural fibre yarn reinforced composites. Crown

Um modelo elasto-viscoplástico para análise de peças de concreto estrutural, submetidas a estados planos de tensão, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis.

Fadiga em dormentes de concreto reforçados com fibras de aço

A prestressed concrete monoblock railroad tie was designed to attend the characteristics of a Brazilian railroad track with 1,600 mm gauge and 320 kN axle load. Concrete ties specimens were manufactured without and with steel fibers in a volume fraction of 60 kg/m3 (0.76 % by volume), and three different initial prestress forces. Static and fatigue tests were carried out on the ties. Static tests showed that steel fibers increase the first crack and ultimate bending moments, increase significantly the slip force of the prestressing tendons, reduce crack width, add higher ductility to the ties and decrease the stress in the prestressing tendons. Under dynamic loading the steel fibers decreased the stress in the prestressing tendons by about 50%, which improved significantly the fatigue strength of the tie. A tie without fibers failed after only 150,000 cycles. However, a similar tie, with fibers, resisted 3,000,000 cycles without suffering fatigue failure.

Impact of Bottom Flange Confinement Reinforcement on Performance of Prestressed Concrete Bridge Girders

For many years AASHTO provided no recommendation to state DOT’s on bottom flange confinement reinforcement for their bridge superstructures. The 1996 edition of AASHTO Standard Specification for Highway Bridges stated that nominal reinforcement be placed to enclose the prestressing steel from the end of the girder for at least a distance equal to the girder’s height. A few years later the 2004 AASHTO LRFD Bridge Design Specification changed the distance over which the confinement was to be distributed from 1.0h to 1.5h, and gave minimum requirements for the amount of steel to be used, No.3 bars, and their maximum spacing, not to exceed 6”. Research was undertaken to study what impact, if any, confinement reinforcement has on the performance of prestressed concrete bridge girders. Of particular interest was the effect confinement had on the transfer length, development length, and vertical shear capacity of the fore mentioned members. First, an analytical investigation was performed on the subject, and then an experimental investigation followed which consisted of designing, fabricating, and testing eight tee-girders and three NU1100 girders with particular attention paid to the amount and distribution of confinement reinforcement placed at the end of each girder. The results of the study show: 1) neither the amount or distribution of confinement reinforcement had a significant effect on the initial or final transfer length of the prestress strands; 2) at the AASHTO calculated development length, no significant impact from confinement was found on either the nominal flexural capacity of bridge girders or bond capacity of the prestressing steel; 3) the effects from varied confinement reinforcement on the shear resistance of girders tested was negligible, however, distribution of confinement did show to have an impact on the prestressed strands’ bond capacity; 4) confinement distribution across the entire girder did increase ductility and reduced cracking under extreme loading conditions.