| Documento | Mestrado |
| Área | Estruturas de Concreto e Alvenaria |
| Data da defesa | 10/09/2024 |
| Autor | SILVA, Marcos Antonio do Rosário da |
| Orientador | EL DEBS, Mounir Khalil |
| Português | |
| Título | Contribuições ao projeto de ligações entre lajes pré-moldadas de pontes submetidas ao momento fletor utilizando UHPC |
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Resumo
O desempenho estrutural de pontes que utilizam lajes pré-moldadas depende em grande
parte da capacidade das ligações de concreto moldado no local de transferir esforços entre esses
elementos. Essa capacidade está diretamente relacionada às especificações de projeto tais como:
geometria, detalhamento de armadura, material de preenchimento e o tratamento da superfície
da interface da ligação. A utilização do concreto de altíssimo desempenho (UHPC) como
material de preenchimento apresenta grande potencial no uso em ligações devido suas
excelentes propriedades mecânicas. No entanto, o número de estudos nacionais sobre o tema é
limitado. Este estudo busca apresentar as principais características do uso das ligações entre
lajes pré-moldadas preenchidas com UHPC e propor recomendações de projeto para a
implementação na prática profissional. Para este fim, foram analisadas especificações de
projeto de ligação a partir de ensaios experimentais da literatura. Também foram estudado
modelos analíticos de capacidade resistente ao momento fletor de lajes com ligação disponíveis
na literatura, avaliando o nível de precisão ao comparar com resultados experimentais de uma
base de dados com 127 ensaios. Em seguida, foram selecionados alguns modelos experimentais
para avaliar o comportamento estrutural de ligação através de simulações numéricas. Por fim,
foram realizadas modificações no modelo numérico para avaliar o comportamento das ligações
variando parâmetros de projeto. Os resultados das comparações entre resultados experimentais
e analíticos indicaram maior precisão no modelo de análise da seção simplificada quando o
modo de falha governante é flexão, e quando a falha ocorre na ancoragem da armadura o modelo
de bielas e tirantes se mostra melhor. Além disso, os modelos numéricos calibrados
representaram bem o comportamento dos ensaios experimentais com a relação Pu,exp/Pu,num com
média 1,03 e coeficiente de variação de 1,71%. De maneira geral, as simulações numéricas
mostraram que as propriedades do UHPC contribuem significativamente para o desempenho
das ligações, especialmente na ancoragem entre a armadura na ligação. A falha por ancoragem
é evitada quando considerado o comprimento mínimo de ligação de 200 mm e um comprimento
de emenda de pelo menos 7,5 vezes o diâmetro das barras longitudinais (db). Além disso, a
utilização de barras com cabeça ou em laço na ligação melhora a ancoragem da armadura.
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| Palavras-chave | Pontes de concreto pré-moldado. Ligação. UHPC. Simulação numérica. |
| English | |
| Title | Contributions to the design of connections between precast bridge slabs subjected to flexural moments using UHPC. |
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Abstract
The structural performance of bridges using precast slabs largely depends on the ability
of cast-in-place concrete connections to transfer forces between these elements. This capacity
is directly related to design specifications such as geometry, reinforcement detailing, filling
material for the niches, and the surface treatment of the connection interface. The use of ultra-
high-performance concrete (UHPC) as a filling material shows great potential for use in
connections due to its excellent mechanical properties. However, the number of national studies
on the subject is limited. This study aims to present the main characteristics of using
connections between precast slabs filled with UHPC and propose design recommendations for
implementation in professional practice. To this end, connection design specifications were
analyzed based on experimental tests from the literature. Analytical models of the flexural
strength capacity of slabs with connections available in the literature were also studied,
evaluating the level of accuracy by comparing with experimental results from a database with
127 tests. Subsequently, some experimental models were selected to evaluate the structural
behavior of the connection through numerical simulations. Modifications were then made to
the numerical model to assess the behavior of the connections by varying design parameters.
The comparison results between experimental and analytical findings indicated higher accuracy
in the simplified section analysis model when the governing failure mode is flexure, while the
strut-and-tie model proved better when failure occurs in reinforcement anchorage. Furthermore,
the calibrated numerical models well represented the behavior of the experimental tests with
the Pu,exp/Pu,num ratio averaging 1.03 and a coefficient of variation of 1.71%. In general,
numerical simulations showed that the properties of UHPC significantly contribute to the
performance of the connections, especially in the anchorage of the reinforcement in the
connection. Anchorage failure is avoided when considering a minimum connection length of
200 mm and a splice length of at least 7.5 times the diameter of the longitudinal bars (db).
Additionally, using headed or looped bars in the connection improves reinforcement anchorage.
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| Keywords | Precast concrete bridges. Wet joint. UHPC. Numerical simulation. |