Resumo em Português:

Resumo Concretos de ultra-alto desempenho (UHPC, provninente da sigla em inglês de ultra-high performance concrete) são uma tendência na construção civil e requerem pesquisas e estudos que visem melhorar suas fraquezas. Uma das principais preocupações em relação ao uso de UHPC é sua tendência ao lascamento explosivo quando as temperaturas aumentam. O uso de fibras de polipropileno (PP) pode prevenir a ocorrência de lascamento; no entanto, há uma grande variedade de dosagens encontradas na literatura. Nesse contexto, o presente estudo realizou misturas de referência, contendo médio e alto teor de fibras de PP (2,7 kg/m3 e 8,1 kg/m3) para avaliar sua trabalhabilidade, desempenho mecânico, lascamento e resistência à compressão residual após aquecimento a 700 °C. Os resultados indicam que a adição de fibras impacta fortemente a fluidez do material, que diminui com o aumento do teor de fibras. Adicionalmente, a presença e o aumento do teor de fibras não promoveram alterações relevantes no desempenho mecânico; no entanto, o lascamento pôde ser promovido no teor médio de fibras de PP. Os estudos também indicaram que o mecanismo pelo qual a prevenção ocorre é a fusão das fibras de PP, seguida de microfissuras, que permitem o alívio da pressão causada pelo vapor d'água no material. Perdas de massa foram detectadas e associadas ao mesmo aspecto.

Resumo em Inglês:

Abstract Ultra-high performance concrete (UHPC) has emerged as a promising material in civil construction due to its excellent mechanical properties. However, its dense microstructure makes it highly susceptible to explosive spalling under elevated temperatures, limiting its application in fire-exposed environments. The incorporation of polypropylene (PP) fibers has been widely investigated as a strategy to mitigate this phenomenon, although the literature presents a broad range of dosages with varying levels of effectiveness. In this context, the present study evaluated UHPC mixtures containing medium (2.7 kg/m3) and high (8.1 kg/m3) PP fiber contents—based on literature classifications—to assess their influence on workability, mechanical performance, spalling behavior, and residual compressive strength after exposure to 700 °C. The addition of fibers significantly affected the fresh-state consistency, with flow reductions of 13.6% and 44.4% for the medium and high dosages, respectively. Despite these changes, the mechanical performance before heating remained statistically unaffected. In contrast, spalling occurred in all reference specimens (without fibers), while both fiber-reinforced mixtures effectively prevented the phenomenon, indicating that even the medium dosage was sufficient for mitigation. This behavior is attributed to the melting of PP fibers during heating, which promotes microcrack formation and facilitates the release of internal vapor pressure. This mechanism is further supported by the observed mass loss of approximately 9% in both mixtures after thermal exposure.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo apresenta uma investigação numérica abrangente sobre o comportamento à punção de lajes lisas de concreto armado incorporando agregados reciclados de concreto (RCA). Utilizando o software de elementos finitos ABAQUS/CAE, foram realizadas simulações não lineares baseadas no modelo de Plasticidade de Concreto Danificado (CDP). Três configurações de lajes, com substituição de 0%, 30% e 100% de RCA, foram analisadas e calibradas com resultados experimentais para assegurar a precisão numérica. O processo de validação incluiu análises de sensibilidade de malha, ângulo de dilatação e parâmetro de viscosidade, obtendo excelente concordância entre as cargas de pico numéricas e experimentais, com desvios inferiores a 5%. Análises paramétricas avaliaram a influência da espessura da laje e das dimensões do pilar na capacidade à punção. Os resultados confirmam a viabilidade estrutural do uso de RCA em lajes lisas e contribuem para o desenvolvimento de práticas de projeto mais sustentáveis e confiáveis na engenharia estrutural.

Resumo em Inglês:

Abstract This study presents a comprehensive numerical investigation into the punching shear behavior of flat reinforced concrete slabs incorporating recycled concrete aggregates (RCA). Using the ABAQUS/CAE finite element software, nonlinear simulations were conducted based on the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model. Three slab configurations with 0%, 30%, and 100% RCA replacement were analyzed and calibrated against experimental results to ensure numerical accuracy. The validation process included mesh sensitivity, dilation angle, and viscosity parameter assessments, achieving excellent agreement between numerical and experimental peak loads, with deviations below 5%. Parametric analyses evaluated the influence of slab thickness and column dimensions on punching shear capacity. The findings support the structural feasibility of RCA in flat slabs and contribute to the development of more sustainable and reliable design practices in structural engineering.

Resumo em Português:

Resumo: O estudo avaliou o efeito do aquecimento nas propriedades mecânicas de concretos de pós reativos (CPR), aos 91 dias de cura, com fatores água/cimento de 0,18 e 0,21, bem como a influência da incorporação de fibras de polipropileno (FPP) na diminuição de eventuais danos causados pelo aquecimento, nos teores de 0; 0,15 e 0,30%, em volume. Após o resfriamento, foram realizados ensaios de resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e velocidade de pulso ultrassônico, além da variação de massa das amostras. Foi possível verificar a ocorrência de desplacamento explosivo (spalling) em todas as amostras sem adição de fibras, nas temperaturas de 400, 600 e 800 °C, e que sua intensidade foi maior para as amostras com menor fator a/c. A adição de 0,30% de fibra se mostrou satisfatória na mitigação do spalling, enquanto que a adição de 0,15% não inibiu totalmente a ocorrência do fenômeno. Verificou-se o aumento da resistência à compressão axial em até 61% após a exposição à temperatura de 300 °C, e manutenção de até 61% da resistência inicial, mesmo quando exposto à temperatura de 800 °C. Constatou-se que, para que o CPR resista minimamente ao spalling e mantenha resistência mecânica residual considerável, o uso de fibras de polipropileno como proteção passiva é imprescindível.

Resumo em Inglês:

Abstract: This study evaluated the effect of heating on the mechanical properties of reactive powder concrete (RPC) with water-to-cement ratios (w/c) of 0.18 and 0.21 after 91 days of curing, as well as the reduction in potential damage from heating by incorporating polypropylene fibers (PPF) with substitution contents of 0%, 0.15%, and 0.30% by volume. After cooling, tests were conducted on axial compressive strength, diametral tensile strength, ultrasonic pulse velocity (UPV) and mass variation. Explosive spalling was observed in all samples without fiber addition at temperatures of 400 °C, 600 °C, and 800 °C with higher intensity for samples with lower w/c. The addition of 0.30% fiber content was found to be satisfactory in mitigating spalling while the addition of 0.15% did not fully inhibit the occurrence of the phenomenon. An increase in axial compressive strength of up to 61% was observed after exposure to a temperature of 300 °C and remained at this level even when exposed to a temperature of 800 °C. It was found that, in order for RPC to minimally resist spalling and maintain considerable residual mechanical strength, the use of polypropylene fibers as passive protection was essential.

Resumo em Português:

Resumo A crescente construção de túneis gêmeos exige uma compreensão completa de suas interações mecânicas com galerias transversais e o maciço circundante. Este estudo apresenta uma análise tridimensional em elementos finitos de túneis gêmeos profundos interligados por uma galeria transversal, incorporando efeitos dependentes do tempo, como a fluência e retração do concreto, e a fluência do maciço rochoso. O modelo computacional é verificado em relação a estudos numéricos anteriores, demonstrando sua confiabilidade na previsão das forças internas do revestimento. Além disso, uma análise comparativa entre diferentes ângulos de atrito destaca sua influência nas deformações e pressões no perímetro do revestimento, as quais são importantes para decisões de projetos ou reforços na zona de intersecção dos túneis e a galeria. Resultados revelam anisotropias significativas nas pressões e deformações da parede do túnel, influenciadas pelo tipo de revestimento (elástico ou viscoelástico) e pelo ângulo de atrito do maciço. As maiores deformações ocorrem na região da coroa do túnel, indicando ovalização horizontal, enquanto as menores deformações, associadas às maiores pressões, ocorrem próximas a parede lateral. Ângulos de atrito mais altos reduzem essas deformações e pressões localizadas, principalmente no final da construção. O revestimento viscoelástico, considerando a fluência e retração, mostrou redistribuições mais intensas de deformações e pressões no longo prazo. O estudo destaca o papel fundamental da modelagem 3D e do comportamento do material dependente do tempo para o projeto do túnel nessa zona.

Resumo em Inglês:

Abstract The increasing construction of twin tunnels necessitates a thorough understanding of their mechanical interactions with transverse galleries and surrounding rock mass. This study presents a 3D finite element analysis of the intersection zone between deep twin tunnels and a transverse gallery, incorporating time-dependent effects such as concrete creep, shrinkage, and rock mass creep. The computational model is verified against prior numerical studies, demonstrating its reliability in predicting lining internal forces. Furthermore, a comparative analysis between different rock mass friction angles highlights their influence on deformations and pressures in the perimeter of the lining, which are important for design or reinforcements decisions in tunnels-gallery intersection zone. Results reveal significant anisotropy in lining pressures and wall deformations, influenced by lining type (elastic or viscoelastic) and rock mass friction angle. Maximum deformations occur at the tunnel crown, indicating horizontal ovalization, while minimum deformations, and corresponding peak pressures, appear near the tunnel sidewall. Higher friction angles reduce convergence and pressures at these locations, mainly at the end of construction. Viscoelastic lining exhibits greater long-term redistribution of both deformations and pressures. The study highlights the critical role of 3D modeling and time-dependent material behavior for tunnel design in this zone.

Resumo em Português:

Resumo Em muitos países em desenvolvimento, a maioria da infraestrutura de transporte foi construída durante a década de 1960. Muitas pontes, operando há mais de 50 anos, não apresentaram sinais de deterioração estrutural. Na maioria dos casos, não há registros dos projetos, e há necessidade de que os engenheiros avaliem essas estruturas. A análise de segurança dessas estruturas, utilizando os mesmos critérios aplicados a novas construções, se mostrada insatisfatória, dado os desvios toleráveis de projeto podem ser maiores para estruturas já construídas, com maior controle de qualidade durante a construção, o que justifica um longo período de bom serviço. A norma brasileira atual para pontes inclui disposições para a redução de coeficientes parciais de segurança para estruturas existentes com muitos anos de bom serviço, baseando-se na proposta da nova geração do Eurocode prEN 1990-2. Aplicando a teoria da confiabilidade, este estudo avalia até que ponto a melhoria na qualidade da construção—definida como a redução de desvios de construção e variabilidade das propriedades dos materiais—pode justificar o bom desempenho observado ao longo dos anos. Além disso, é explorada a possibilidade de se reduzir o período de referência para cargas acidentais de 50 anos para novas construções para um período mais curto. Esse ajuste é considerado à medida que a avaliação busca estender a vida útil dessas estruturas. É demonstrado que a redução nos coeficientes parciais dos carregamentos resultou em índices de confiabilidade aceitáveis, mantendo a segurança em situação de flexão e cisalhamento para superestruturas de concreto armado, mesmo com o aumento das cargas móveis com o passar dos anos. Sendo assim, é possível evitar a necessidade de reforços estruturais custosos em estruturas que continuam a performar bem.

Resumo em Inglês:

Abstract In many developing nations, most of the transportation infrastructure was constructed during the 1960s. Many bridges, having been operational for more than 50 years, have shown no signs of structural deterioration. In most cases, there are no project records, requiring engineers to assess these structures. The safety analysis of these structures, using the same criteria as for new constructions is proved unsatisfactory, given that the allowable deviations in design could be greater for structures already built, with high construction quality control, justifying a long period of good service. The current Brazilian code for bridges includes provisions for reducing partial safety factors for existing structures with many years of good service, based on the Eurocode prEN 1990-2 proposal. Applying reliability theory, this study evaluates the extent to which improved construction quality—defined as minimizing construction deviations and material property variability—can justify the good performance observed over the years. Furthermore, it explores the possibility of reducing the reference period for accidental loads from 50 years for new constructions to a shorter period. It is demonstrated that the reduction in load safety factors resulted in acceptable increases in reliability indices, maintaining safety in situations of bending and shear in reinforced concrete superstructures, even with the moving load increasing over time. Thus, it is possible to avoid the need for costly strengthening of structures that continue to perform well.

Resumo em Português:

Resumo A argamassa de cimento e areia é o principal material utilizado na execução de revestimentos no Brasil. Isso acontece em função de ser um material de baixo custo, disponibilidade de matéria-prima e facilidade de execução. Contudo, a determinação do instante de secagem é um fator importante na utilização deste tipo de revestimento, pois as etapas subsequentes, como a pintura, só podem ser iniciadas com a completa secagem do material, do contrário, pode haver o surgimento de diversas patologias na interface substrato-pintura. Neste trabalho foi feita a verificação da eficiência em se utilizar fenolftaleína para determinação do instante em que a argamassa atinge o estado seco. Sendo assim, realizou-se a caracterização dos materiais utilizados por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Ademais, foram determinados os parâmetros de trabalhabilidade e resistência mecânica à compressão, para o revestimento sem aditivos (ARG0) e para o material aditivado com fenolftaleína (ARG3). Foi possível constatar que a utilização do aditivo no percentual de 3% demonstrou resultados promissores ao indicar a existência de umidade no material, alterando a tonalidade da superfície da amostra até a secagem. Quanto a resistência à compressão do material, obtiveram-se valores de 12,03±1,65 MPa, possibilitando a sua utilização. Por fim, comparando o compósito ARG0 com ARG3, houve redução de 35 e 28 minutos do início e fim de pega, respectivamente. Além disso, a microestrutura e a estrutura cristalina não sofreram alterações, ao comparar ambos os materiais.

Resumo em Inglês:

Abstract Cement and sand mortar is the main material used for coatings in Brazil. This is due to its low cost, availability of raw materials, and easy application. Determining the drying time is crucial for initiating subsequent stages, such as painting, which can only begin once the material is fully dried. Otherwise, various defects may appear in the substrate-paint interface. In this study, the efficiency of using phenolphthalein to determine the moment when the mortar reaches a dry state was evaluated. Thus, the materials used were characterized through X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Furthermore, the workability and compressive strength parameters were determined for the coating without additives (ARG0) and for the material containing phenolphthalein (ARG3). It was found that using the additive at a 3% proportion yielded promising results, indicating the presence of moisture in the material by changing the surface tone of the sample until it dried. Regarding the compressive strength of the material, values of 12.03±1.65 MPa were obtained, making its application viable. Finally, comparing the ARG0 composite with ARG3, there was a reduction of 35 and 28 minutes in the initial and final setting times, respectively. Moreover, the microstructure and crystalline structure showed no changes when comparing both materials.

Resumo em Português:

Resumo Esta pesquisa tem como objetivo apresentar uma proposta de equação analítica capaz de representar a correlação entre resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico em função da temperatura de aquecimento, por meio de um plano de superfície para uma faixa de resistências de argamassas para alvenaria de assentamento estrutural. Foram escolhidos três tipos de argamassas industrializadas com base em suas resistências à compressão de referência (4, 10 e 14 MPa), submetidas a temperaturas de aquecimento de 300, 600 e 900 °C, e ensaios experimentais para avaliação da resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico. Os dados obtidos foram correlacionados com estudos que utilizaram metodologias semelhantes (faixas de resistência das argamassas, temperaturas de aquecimento, formato dos corpos de prova, taxa de aquecimento), visando estabelecer um padrão de comportamento para argamassas de assentamento para alvenaria estrutural submetidas a altas temperaturas.

Resumo em Inglês:

Abstract This research aims to present a proposal for an analytical equation capable of representing the correlation between compressive strength and dynamic modulus of elasticity as a function of heating temperature, by means of a surface plane for a range of strengths of mortars for structural masonry. Three types of industrialized mortars were chosen based on their reference compressive strengths (4, 10 and 14 MPa), subjected to heating temperatures of 300, 600 and 900 °C, and experimental tests to evaluate compressive strength and dynamic modulus of elasticity. The data obtained were correlated with studies that used similar methodologies (strength ranges of mortars, heating temperatures, specimen shape, heating rate), aiming to establish a behavior standard for mortars for structural masonry subjected to high temperatures.

Resumo em Português:

Resumo O presente estudo realiza a avaliação da aplicação de teores de fibras sintéticas de vidro, poliéster, polipropileno e polietileno em vigas de concreto armado, de modo a comprovar as devidas contribuições, quando tal elemento estrutural for submetido à tensão de cisalhamento. Neste contexto, a metodologia baseou-se primeiramente na caracterização dos materiais constituintes do concreto (cimento, agregados miúdos e graúdos e as fibras), tendo como premissas o método de Dosagem de Concreto EPUSP-IPT; em seguida, a concretagem das vigas foi realizada da seguinte maneira: uma (01) de referência sem adição de fibras e doze (12) com adições de microfibra de vidro e poliéster, e macrofibra de polipropileno e polietileno, sendo três (3) para cada uma das referidas; e posterior análise quanto ao cisalhamento por meio dos rompimentos das vigas experimentais. As microfibras de vidro e poliéster contribuíram para estabilidade com relação ao pós-pico ou pós-fissuração, o que reduz a possibilidade de ruptura súbita; essa contribuição no ganho na resistência ao cisalhamento foi 15,1% para a VFV01 (viga com adição de microfibras vidro com o percentual de 0,024%) e de 21,6% da VFPO02 (viga com adição de microfibra de poliéster com percentual de 0,032%) ambas em relação a VR (viga de referência); já para as macrofibras polipropileno e polietileno, pôde-se constatar que, à medida que se incrementou teores de ambas as fibras ao concreto produzido, o mesmo se tornou mais dúctil, visto que, dentre os teores de fibras utilizados, os percentuais de 0,36% e 0,48% de polietileno e 0,16% de polipropileno foram os que apresentaram um percentual crítico correspondente ao teor de fibras próximo a um ideal, demonstrando assim, a proximidade da capacidade portante para o compósito a partir da ruptura da matriz. Logo, este estudo demostrou que o reforço fibroso pode ser usado com eficiência no controle e bem como melhoria do desempenho ao cisalhamento em concreto estrutural, pois este compósito demonstra ser promissor na substituição parcial das armaduras transversais, isto é, os estribos em vigas, o que reduz a possibilidade de ruptura súbita pois as fibras de vidro, poliéster, polipropileno e polietileno para alguns percentuais aumentaram a resistência ao cisalhamento e tenacidade do concreto.

Resumo em Inglês:

Abstract This study investigates the use of synthetic fibers—glass, polyester, polypropylene, and polyethylene—in reinforced concrete beams to assess their contribution when the structural element is subjected to shear stress. The methodology began with the characterization of the concrete constituents (cement, fine and coarse aggregates, and fibers), following the EPUSP-IPT Concrete Dosing method. Subsequently, the beams were cast as follows: one (1) reference beam without added fibers and twelve (12) beams with added macrofibers—three (3) beams for each fiber type (fiberglass, polyester, polypropylene, and polyethylene). Shear performance was then evaluated through experimental beam failure testing. Glass and polyester microfibers contributed to post-peak or post-cracking stability, reducing the likelihood of sudden failure. Their contribution to shear strength gain was 15.1% for VFV01 (beam with 0.024% glass microfiber) and 21.6% for VFPO02 (beam with 0.032% polyester microfiber), both relative to the reference beam (VR). Regarding the polypropylene and polyethylene macrofibers, it was observed that increasing the fiber content in the concrete mix led to greater ductility. Among the tested fiber contents, 0.36% and 0.48% polyethylene and 0.16% polypropylene represented critical percentages, indicating values close to the optimal fiber content. This suggests that the composite's load-bearing capacity approached the matrix failure threshold. Therefore, this study demonstrates that fiber reinforcement can be effectively used to control and enhance the shear performance of structural concrete. This composite presents itself as a promising partial substitute for transverse reinforcement—namely, stirrups in beams—by reducing the likelihood of sudden failure. Glass, polyester, polypropylene, and polyethylene fibers, at certain percentages, contributed to increased shear strength and toughness of the concrete.