Biaxial failure model for fiber reinforced concrete

Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is widely applied in the construction industry. Numerical elastoplastic analysis of the macroscopic behavior is complex. This typically involves a piecewise linear failure curve including corner singularities. This paper presents a single smooth biaxial failure curve for SFRC based on a semianalytical approximation. Convexity of the proposed model is guaranteed so that numerical problems are avoided. The model has sufficient flexibility to closely match experimental results. The failure curve is also suitable for modeling plain concrete under biaxial loading. Since this model is capable of simulating the failure states in all stress regimes with a single envelope, the elastoplastic formulation is very concise and simple. The finite element implementation is developed to demonstrate the conciseness and the effectiveness of the model. The computed results display good agreement with published experimental data.

Unsaturated diffusivity functions for concrete derived from NMR images

Deterioration of concrete or reinforcing steel through excessive contaminant concentration is often the result of repeated wetting and drying cycles. At each cycle, the absorption of water carries new contaminants into the unsaturated concrete. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is used with large concrete samples to observe the shape of the wetting profile during a simple one-dimensional wetting process. The absorption of water by dry concrete is modelled by a nonlinear diffusion equation with the unsaturated hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the moisture content. Exponential and power functions are used for the hydraulic diffusivity and corresponding solutions of the diffusion equation adequately predict the shape of the experimental wetting profile. The shape parameters, describing the wetting profile, vary little between different blends and are relatively insensitive to subsequent re-wetting experiments allowing universal parameters to be suggested for these concretes.

Anomalous water absorption in porous materials

The absorption of fluid by unsaturated, rigid porous materials may be characterized by the sorptivity. This is a simple parameter to determine and is increasingly being used as a measure of a material's resistance to exposure to fluids (especially moisture and reactive solutes) in aggressive environments. The complete isothermal absorption process is described by a nonlinear diffusion equation, with the hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the degree of saturation of the material. This diffusivity can be estimated from the sorptivity test. In a typical test the cumulative absorption is proportional to the square root of time. However, a number of researchers have observed deviation from this behaviour when the infiltrating fluid is water and there is some potential for chemo-mechanical interaction with the material. In that case the current interpretation of the test and estimation of the hydraulic diffusivity is no longer appropriate. Kuntz and Lavallee (2001) discuss the anomalous behaviour and propose a non-Darcian model as a more appropriate physical description. We present an alternative Darcian explanation and theory that retrieves the earlier advantages of the simple sorptivity test in providing parametric information about the material's hydraulic properties and allowing simple predictive formulae for the wetting profile to be generated.

Evaluation of organophosphorus and synthetic pyrethroid insecticides against six vector mosquitoe species

Three organophosphorus compounds- malathion, folithion and temephos- and two synthetic pyrethroids- alphamethrin and deltamethrin- were used for monitoring the susceptibility status of larvae and adults of six vector mosquitoe species: Culex quinquefasciatus (Filariasis) and Aedes albopictus (Dengue) (both laboratory and field strains); laboratory strains of Aedes aegypti (Dengue), Anopheles slephensi and Anopheles culicifacies (Malaria), and Culex tritaeniorhynchus (Japanese encephalitis) in India. From the LC50 values obtained for these insecticides, it was found that all mosquito species including the field strains of Cx. quinquefasciatus and Ae. albopictus were highly susceptible Except for Cx. quinquefasciatus (field strain) against malathion, 100% mortality was observed at the discriminating dosages recommended by World Health Organization. The residual effect of alphamethrin, deltamethrin, malathion and folithion at 25 mg (ai)/m² on different surfaces against six species of vector mosquitoes showed that alphamethrin was the most effective on all four treated surfaces (mud, plywood, cement and thatch). Nevertheless, residual efficacy lasted longer on thatch than on the other surfaces. Therefore, synthetic pyrethroids such as alphamethrin can be effectively employed in integrated vector control operations.

Durability performance of concrete made with fine recycled concrete aggregates

Fine recycled aggregates are seen as the last choice in recycling for concrete production. Many references quote their detrimental influence on the most important characteristics of concrete: compressive and tensile strength; modulus of elasticity; water absorption; shrinkage: carbonation and chloride penetration. These two last characteristics are fundamental in terms of the long-term durability of reinforced or prestressed concrete. In the experimental research carried out at IST, part of which has already been published, different concrete mixes (with increasing rates of substitution of fine natural aggregates sand - with fine recycled aggregates from crushed concrete) were prepared and tested. The results were then compared with those for a reference concrete with exactly the same composition and grading curve, but with no recycled aggregates. This paper presents the main results of this research for water absorption by immersion and capillarity, chloride penetration (by means of the chloride migration coefficient), and carbonation resistance, drawing some conclusions on the feasibility of using this type of aggregate in structural concrete, while taking into account any ensuing obvious positive environmental impact.

Revestimentos descontínuos de coberturas: análise da normalização europeia aplicável

Esta dissertação tem como principais objectivos analisar a conformidade das características de revestimentos descontínuos de coberturas produzidos ou comercializados em Portugal com as exigências preconizadas nas normas europeias aplicáveis. Contudo, e tendo em conta a diversidade do tema, o presente estudo centralizou-se em três tipos de revestimentos descontínuos: fibrocimento, metais e plásticos. Optou-se por uma abordagem teórica complementada por uma campanha experimental. No caso da primeira, serão descritas as características de uma cobertura inclinada e alguns dos principais tipos de revestimentos descontínuos existentes. No que concerne à campanha experimental, para além da pesquisa efectuada ao nível do mercado nacional e dos contactos desenvolvidos para a recolha de amostras, realizaram-se ensaios de natureza geométrica de todas as amostras recolhidas. Em suma, a presente dissertação foi validada através de uma campanha experimental simples, que consistiu na análise do cumprimento das exigências das normas europeias aplicáveis aos produtos ensaiados, resultando numa avaliação crítica aos valores obtidos.

Placas de OSB: investigação e estudo laboratorial das suas características de desempenho

A utilização de placas de OSB – Oriented Strand Board está em franca expansão no território nacional e parece ser uma alternativa ecológica e económica aos painéis de derivados de madeira normalmente usados. O OSB é obtido num processo de fabrico resultante da interacção de diversas variáveis, que conferem aos painéis uma vasta gama de aplicações estruturais ou não estruturais (paredes exteriores e interiores, pavimentos, coberturas, componentes de vigas, cofragens, embalagens, móveis, elementos de decoração, etc.). Neste trabalho pretendeu-se investigar, através de pesquisa bibliográfica as características das placas OSB assim como seu processo de fabrico e condicionantes existentes no seu decurso. Em seguida estas foram comparadas com os seus principais concorrentes, o contraplacado e o aglomerado de madeira e cimento. O trabalho experimental realizado teve como objectivo analisar as propriedades de OSB, proveniente do mercado nacional, de acordo com a EN 300:2006 e com os dados recolhidos na pesquisa bibliográfica. Foram executados ensaios de flexão (EN 310:2002), inchamento em espessura (EN 317:2002) e ensaios de flexão após envelhecimento (EN 321:2010). Concluiu-se que o OSB é um material com algumas características de destaque, no entanto a substituição de outros derivados de madeira por este deve ser acompanhada por estudos, principalmente em ambientes húmidos. É importante realçar que este possui modelos com características específicas para determinadas utilizações e ambientes que possibilitam uma optimização do seu comportamento, no entanto, nos ensaios realizados apenas foi utilizado um modelo base de OSB.

The influence of curing conditions on the mechanical performance of concrete made with recycled concrete waste

Research on the use of Construction and Demolition Waste (CDW) as recycled aggregate (in particular crushed concrete) for the production of new concrete has by now established the feasibility of this environmentally-friendly use of otherwise harmful waste. However, contrary to conventional concrete (CC), no large applications of concrete made with recycled concrete have been made and there is still a lack of knowledge in some areas of production and performance of recycled aggregate concrete (RAC). One issue concerns curing conditions: these greatly affect the performance of concrete made on site and some potential users of RAC wonder how RAC is affected by far-from-ideal curing conditions. This paper shows the main results of experiments to determine the influence of different curing conditions on the mechanical performance of concrete made with coarse recycled aggregate from crushed concrete. The properties analyzed include compressive strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity, and abrasion resistance. The general conclusion in terms of mechanical performance is that RAC is affected by curing conditions roughly in the same way as CC. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Plataforma de E-maintenance aplicada a um sistema logístico de viaturas

A evolução tecnológica, com particular incidência nas tecnologias de informação, e a necessidade de uma integração cada vez mais profunda do sector da manutenção na gestão estratégica global da empresa, contribuíram para o aparecimento dos sistemas de e-maintenance. Por outro lado, os conceitos associados à manutenção deverão estar cada vez mais associados à manutenção remota. Assim, o desenvolvimento de plataformas de e-maintenance, entendidas como a agregação de software e hardware e outras tecnologias integradas, permitiram implementar serviços, que foram determinantes para a evolução deste conceito. Nesta comunicação apresenta-se uma plataforma de e-maintenance aplicada a um sistema automatizado de pesagem de viaturas na indústria cimenteira. O sistema é baseado na monitorização constante da degradação dos componentes críticos que, através de um sistema de alertas, permite antecipar as falhas notificando, atempadamente, a equipe de operadores específicos. A aplicação foi desenvolvida na Framework SLV Cement da empresa Cachapuz. Possuindo vários módulos de gestão da manutenção esta plataforma permite definir e controlar todo o fluxo de informação.

Vertebroplastia percutânea por fractura osteoporótica

A Vertebroplastia Percutânea é uma técnica minimamente invasiva relativamente recente, que tem reconhecidas vantagens e aplicações em fracturas compressivas dos corpos vertebrais. Basicamente, consiste na injecção de um Cimento Acrílico no interior do corpo vertebral, e desse modo, minimizar e estabilizar fracturas compressivas dos corpos vertebrais, que são frequentemente de etiologia osteoporótica. Fortemente indicada no tratamento de fracturas incapacitantes, possui como complicação principal o extravasamento do Cimento. Este artigo pretende abordar a técnica, expondo suas indicações, vantagens e complicações mais frequentes. Esta permite reduzir a elevada taxa de morbilidade e impacto económico-social associado à Osteoporose.

Efeito da incorporação de resíduos da indústria petrolífera na durabilidade de argamassas de reparação de estruturas de betão

Na presente dissertação, o trabalho desenvolvido teve como objetivo, a avaliação de alguns parâmetros de durabilidade de argamassas com incorporação de catalisador exausto de FCC (do inglês “Fluid Catalytic Cracking”) para serem utilizadas na reparação de estruturas de betão. O catalisador exausto de FCC é um resíduo da indústria petrolífera e o utilizado neste estudo é proveniente da refinaria da Petrogal, S.A. em Sines. A presente investigação baseou-se na preparação, e avaliação de propriedades, de duas séries distintas de argamassas: a série que se denominou “RAS” e a série que se denominou “Durabilidade”, nas quais se substituiu, parcialmente entre 5, 10 e 15%, em massa de cimento por resíduo exausto de FCC. As argamassas de ambas as séries diferenciam-se entre si, sobretudo, pela utilização de areia reativa nas argamassas da série RAS e de areia inerte no caso das argamassas da série durabilidade. Nas argamassas estudadas foram realizados ensaios no estado fresco e ensaios no estado endurecido. Os ensaios no estado fresco incluíram a determinação da consistência por espalhamento, da massa volúmica e do teor de ar. Nos ensaios no estado endurecido foram avaliadas, no caso das argamassas da série RAS a extensão da reação àlcalis-sílica e no caso das argamassas da série Durabilidade as resistências mecânicas - à flexão e à compressão, a resistência à carbonatação acelerada, o módulo de elasticidade à compressão, a absorção capilar, a permeabilidade ao oxigénio, a difusão de cloretos em regime não estacionário. O trabalho desenvolvido nesta dissertação demonstrou que a incorporação de catalisador exausto de FCC, em argamassas à base de cimento, minimiza o efeito de expansão das reações álcalis-sílica, bem como contribui para reduzir a absorção capilar e coeficiente de difusão de cloretos. No entanto, este resíduo quando incorporados em argamassas contribui para a diminuição da resistência à carbonatação acelerada e para o aumento da permeabilidade ao oxigénio.

Estudo das propriedades dos adjuvantes na compatibilidade/robustez cimento/adjuvante

A qualidade do betão pode ser controlada pelo comportamento da fluidez da pasta de cimento, o qual está relacionado com a dispersão das partículas de cimento. Um dos maiores avanços na tecnologia do betão tem sido o desenvolvimento de aditivos. Um destes tipos de aditivos, os Superplastificantes (SP), fornecem a possibilidade de se obter uma melhor dispersão das partículas de cimento, produzindo pastas com elevada fluidez. Com o desenvolvimento de betões de alta resistência e elevado desempenho, os superplastificantes tornaram-se indispensáveis. Os superplastificantes são adsorvidos nas partículas de cimento e esta adsorção depende da composição do clínquer do cimento e do tipo de SP utilizado. Com a difusão do emprego dos aditivos redutores de água, têm surgido vários problemas de compatibilidade cimento/adjuvante. Esta investigação dedicada aos superplastificantes, fortes redutores de água, visou estudar quais as propriedades que poderiam influenciar a sua compatibilidade/robustez com o cimento. Também se procurou ganhar experiência com as técnicas analíticas de caracterização de adjuvantes. Assim, utilizou-se um tipo de cimento e dois tipos de superplastificantes (poli(étercarboxilatos) e poli(naftalenossulfonatos)) disponíveis no mercado português. Mantendo a mesma razão água/cimento (A/C), pretendeu-se determinar a natureza química, grau de funcionalização, teor e tipo de contra-ião, teor de sulfatos/sulfonatos do adjuvante e o comportamento dos superplastificantes nas pastas cimentícias, de forma a poder determinar indicadores de compatibilidade entre cimentos e superplastificantes. Constatou-se que a natureza química, o grau de funcionalização e a quantidade consumida dos superplastificantes têm influência nas pastas. Os indicadores de compatibilidade por parte dos superplastificantes parecem estar relacionados com o comprimento da cadeia lateral de éter e com o rácio CO2R/CO2 -. A alteração do momento da adição do adjuvante tem influência na compatibilidade cimento/adjuvante, sendo benéfico para os poli(étercarboxilatos) e prejudicial para o poli(naftalenossulfonato).

Development of an injectable grout for concrete repair and strengthening

This paper deals with the coupled effect of temperature and silica fume addition on rheological, mechanical behaviour and porosity of grouts based on CEMI 42.5R, proportioned with a polycarboxylate-based high range water reducer. Preliminary tests were conducted to focus on the grout best able to fill a fibrous network since the goal of this study was to develop an optimized grout able to be injected in a mat of steel fibers for concrete strengthening. The grout composition was developed based on criteria for fresh state and hardened state properties. For a CEMI 42.5R based grout different high range water reducer dosages (0%, 0.2%, 0.4%, 0.5%, 0.7%) and silica fume (SF) dosages (0%, 2%, 4%) were tested (as replacement of cement by mass). Rheological measurements were used to investigate the effect of polycarboxylates (PCEs) and SF dosage on grout properties, particularly its workability loss, as the mix was to be injected in a matrix of steel fibers for concrete jacketing. The workability behaviour was characterized by the rheological parameters yield stress and plastic viscosity (for different grout temperatures and resting times), as well as the procedures of mini slump cone and funnel flow time. Then, further development focused only on the best grout compositions. The cement substitution by 2% of SF exhibited the best overall behaviour and was considered as the most promising compared to the others compositions tested. Concerning the fresh state analysis, a significant workability loss was detected if grout temperature increased above 35 degrees C. Below this temperature the grout presented a self-levelling behaviour and a life time equal to 45 min. In the hardened state, silica fumes increased not only the grout's porosity but also the grout's compressive strength at later ages, since the pozzolanic contribution to the compressive strength does not occur until 28 d and beyond. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Avaliação da integridade estrutural de uma prótese cimentada por emissão acústica

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Contribuição para o estudo da combinação de cal com cimento no tratamento de solos

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente