Resumo em Português:

resumo: Embora as estruturas sejam construídas em alvenaria há muitos anos, pouco ainda se sabe sobre o comportamento de uma parede sujeita a cisalhamento no plano. Isto é particularmente verdadeiro para alvenaria de concreto parcialmente grauteado. Os fatores que sabidamente afetam a resistência deste tipo de alvenaria são discutidos destacando as variações de resultados e interpretações. É consenso que o aumento da tensão axial aumenta a resistência ao cisalhamento e reduz a ductilidade da alvenaria. No entanto, se a armação (horizontal e vertical) contribui para a resistência permanece uma questão de debate, assim como o efeito da relação de aspecto. A maioria dos códigos e normas não diferencia alvenaria totalmente grauteada de alvenaria parcialmente grauteada, muitas vezes superestimando a resistência ao cisalhamento desta última. A ruptura de parede versus painel não é considerada. Muito trabalho precisa ser feito para melhorar a compreensão deste material sujeito a cisalhamento no plano.

Resumo em Inglês:

abstract: Although structures have been built from masonry for many years, little is still known about the behaviour of a wall subject to in-plane shear. This is particularly true of partially grouted concrete masonry. The factors that are known to affect the strength of this type of masonry are discussed with the varying results and interpretations highlighted. There is consensus that increasing axial stress increases the shear strength and reduces the ductility of the masonry. However, whether reinforcement (both horizontal and vertical) contributes to strength remains an issue of debate, as is the effect of aspect ratio. Most codes and standards do not differentiate fully grouted from partially grouted masonry, often over predicting the shear strength of the latter. Wall versus panel failure is not considered. Much work needs to be done to improve our understanding of this material subject to in-plane shear.

Resumo em Português:

Resumo A crescente necessidade de reabilitar e reforçar estruturas de concreto armado, assim como os problemas apresentados por técnicas de reforço tradicionais, tornou a utilização de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) uma alternativa interessante, uma vez que este material apresenta propriedades como baixo peso específico, elevada resistência à tração, à corrosão e à fadiga, alto módulo de elasticidade, assim como versatilidade, facilidade e rapidez de execução. A fim de avaliar e prever o comportamento do PRFC, é necessário realizar uma análise mais aprofundada dos elementos estruturais reforçados com esse material. Para isso, utilizam-se métodos numéricos, como é o caso do método de elementos finitos (MEF), que permite analisar estruturas complexas, bem como realizar análises não lineares de estruturas de concreto armado. Diante disso, o objetivo deste trabalho é apresentar uma modelagem computacional de vigas de concreto armado, reforçadas ao cisalhamento com PRFC, através do método dos elementos finitos com o emprego do software ANSYS customizado. Especial atenção foi dada ao comportamento da aderência entre o reforço e a viga de concreto, através da utilização de elementos de contato e de modelos de zona coesiva bilineares, possibilitando identificar, durante as simulações computacionais, falhas por perda de aderência do sistema de reforço. Neste estudo foram testadas vinte e uma vigas de concreto armado reportadas na literatura, doze biapoiadas e nove contínuas, com e sem reforço ao esforço cortante com PRFC. Estas vigas apresentaram modos de ruptura por cisalhamento, por flexão, por fendilhamento do concreto, assim como pelo descolamento da camada de reforço. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos foram capazes de prever com boa precisão o comportamento das vigas simuladas, tanto em termos de carga-deslocamento e carga-deformação, como a carga e o modo de ruptura.

Resumo em Inglês:

Abstract The rehabilitation and strengthening of concrete structures using carbon fiber reinforced polymers (CFRP) has become an interesting alternative for a series of important aspects. This material has a low specific weight, high tensile strength, corrosion and fatigue resistance, a high modulus of elasticity, and is a versatile material, with ease and speed in its application. Nevertheless, its consideration and design tend to require more sophisticated analyses to evaluate and predict the behavior of the strengthened structural element. For this reason, numerical methods, such as the Finite Element Method (FEM), can be used in such complex analyses to simulate to a high degree the actual performance of the structure. Thus, this work presents computer simulations of reinforced concrete beams shear strengthened with CFRP through the Finite Element Method in a customized ANSYS model. Special attention is given to the bond behavior between the CFRP sheets and the concrete surface of the beams through contact elements and bilinear cohesive zone models, which allowed for the identification of the debonding failure modes. Twenty-one reinforced concrete beams reported in the literature were simulated: twelve simply supported and nine continuous, with and without CFRP shear strengthening. The beams showed failure modes in shear, bending, concrete splitting, and debonding of the strengthening CFRP sheets. The numerical model developed predicted with good accuracy the beams' behavior in terms of load vs. displacement, load vs. strain, as well as their ultimate loads and failure modes.

Resumo em Português:

Resumo A relevância do efeito escala é conhecida nos mecanismos de transferência de cisalhamento em materiais quase-frágeis, como o concreto. Bažant propôs uma abordagem assintótica entre a teoria da plasticidade e a Mecânica da Fratura Elástica Linear, exibindo uma proporcionalidade da resistência nominal do concreto com d-1/2, sendo d a altura útil da viga. Recentemente, a expressão do código norte americano ACI 318:2014 para os mecanismos complementares de cisalhamento foi atualizada (ACI 318:2019), com a inserção de um fator de efeito de escala. No Brasil, publicações recentes identificaram tendências não conservadoras nas previsões da NBR 6118:2014 para maiores valores de d; ainda assim, o código brasileiro nunca considerou efeito escala devido à aparente supressão pelo reforço transversal. Considerando esse cenário, esse artigo faz uma análise abrangente das previsões normativas da NBR 6118:2014 para a resistência ao cisalhamento usando como referência os artigos da base de dados ACI-ASCE DatStb 445-D. Os resultados exibem fortes tendências da variável erro de modelo em relação à taxa de reforço longitudinal e altura útil para as vigas sem reforço transversal. Uma análise em duas etapas é efetuada neste trabalho: primeiro, uma regressão não-linear é realizada, em termos da taxa de reforço longitudinal; na sequência, uma regressão linear é realizada para a altura da viga. A análise de confiabilidade estrutural corrobora os resultados apontando que a incorporação dos fatores para efeito escala e taxa de reforço longitudinal leva à redução do erro de modelo. Para vigas com reforço transversal, são observadas tendências mais sutis de variação do erro de modelo com a altura útil da viga. Contudo, a análise mostra que as maiores alturas de viga ainda concentram a maior parte dos resultados para as quais o modelo é não conservador; logo, mais estudos são necessários para descrever precisamente como o reforço transversal suprime o efeito escala.

Resumo em Inglês:

Abstract Size effects are known to be relevant in the shear transfer mechanisms of quasi-brittle materials like concrete. Bažant proposed an asymptotic approximation between plasticity theory and Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), showing a proportionality of concrete nominal resistance with d-1/2, where d is beam depth. Recently, the long-standing shear transfer mechanism expressions of ACI 318:2014 have been updated (ACI 318:2019), with introduction of a size effect factor. In Brazil, recent publications identified non-conservative trends in predictions of ABNT NBR 6118:2014 for larger beam depths; yet, the Brazilian code never considered size effects because they are suppressed by transverse reinforcement. Considering this background, in this manuscript we make a comprehensive analysis of NBR 6118:2014 shear strength predictions using as a reference the papers of ACI-ASCE DatStb 445-D database. The results exhibit strong tendencies in the model error regarding longitudinal reinforcement and effective depth for beams without transversal reinforcement. A two-step analysis is made herein to describe model errors: first, a nonlinear regression for longitudinal reinforcement is made; second, a linear regression is made for size effect. The reliability analysis corroborates that model error may be reduced by introducing size effect and longitudinal reinforcement factors. Next, for beams with transversal reinforcement, smoother tendencies regarding beam depth are noted, indicating a size effect suppression for the beams depths available in the database. However, as the analysis shows that the higher beam depths concentrate most of the results with unconservative model errors, further studies are necessary to accurately describe how transversal reinforcement suppress the size effect.

Resumo em Português:

Resumo A resistência à força cortante em vigas de concreto armado (CA), especialmente em vigas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), é um assunto de grande interesse na engenharia estrutural. No caso de vigas sem armadura transversal, a falha é explicada com base em um padrão de fissura pré-definido e sua cinemática, e a transferência da força cortante é feita por diferentes mecanismos. Dentre esses mecanismos, o engrenamento dos agregados está presente na maioria dos modelos existentes na literatura, havendo divergências quanto ao seu desempenho e preponderância. Assim, este trabalho se concentra em avaliar a contribuição do engrenamento dos agregados ao longo do processo de formação das fissuras críticas até a carga última, realizando ensaios de flexão em vigas retangulares de CA e CRFA de pequena escala sem levar em consideração o efeito da armadura transversal. A técnica de Correlação de Imagem Digital (CID) é usada para rastrear os padrões de fissuras de cisalhamento e suas cinemáticas associadas, medindo os deslocamentos relativos de abertura (w) e deslizamento (δ). Uma descrição detalhada do comportamento à força cortante dessas vigas é fornecida pela quantificação do engrenamento dos agregados, usando o modelo simplificado de Walraven. Os resultados ajudam a entender o nível de contribuição do engrenamento dos agregados e as principais diferenças entre elementos estruturais de concreto com e sem fibras de aço no âmbito da força cortante

Resumo em Inglês:

Abstract Shear strength in reinforced concrete (RC) beams, especially in steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams is a subject of great interest in structural engineering. In the case of beams without transverse reinforcement, the failure is explained based on a predefined crack pattern and kinematics, and the transfer of shear force accomplished through different mechanisms. Among these mechanisms, the aggregate interlock is present in most of the existing shear strength mechanical models in the literature, with divergences regarding its performance and preponderance. Thus, this paper focuses on evaluating the contribution of aggregate interlock throughout the critical crack formation process up to the ultimate load by performing bending tests on small-scale rectangular RC and SFRC beams without considering the effect of transverse reinforcement. The Digital Image Correlation (DIC) technique is used to track the patterns of shear cracks and their associated kinematics by measuring the relative displacements of opening (w) and sliding (δ). A detailed description of the shear behavior of these beams is provided by quantifying the aggregate interlock using the simplified Walraven model. The results help to understand the level of contribution of the aggregate interlock, and the main differences between structural elements of concrete with and without steel fibers in the scope of the shear strength.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo descreve um conjunto de recomendações para melhorar a precisão nas previsões de resistência ao cisalhamento e à punção de lajes unidirecionais sob cargas concentradas, independentemente do mecanismo governante na ruptura, utilizando as disposições da norma ABNT NBR 6118:2014. Para isso, foi organizado um banco de dados com 143 resultados de ensaios, incluindo lajes unidirecionais com diferentes condições de apoio e configurações de carregamento e que apresentaram diferentes mecanismos de ruptura por cisalhamento. Os principais parâmetros que influenciam a capacidade de carga e o mecanismo de ruptura dessas lajes foram considerados nas recomendações propostas. Ajustes para a definição da largura efetiva de cisalhamento e perímetro de controle resistente ao cisalhamento foram descritos. A ação de arqueamento para cargas próximas ao apoio também foi considerada nas previsões de resistência ao cisalhamento unidirecional e ao puncionamento. Considerando todo o banco de dados, a razão entre as resistências testadas e previstas com as expressões de cisalhamento unidirecional apresenta um valor médio de 1.22 e um coeficiente de variação de 18.3%. A respectiva relação entre as resistências testadas e previstas com as expressões de puncionamento atingiu uma relação média de 1.23 com um coeficiente de variação de 21.3%. Portanto, as recomendações propostas permitem alcançar maiores níveis de precisão na previsão da resistência ao cisalhamento e ao puncionamento de lajes unidirecionais sob cargas concentradas, independentemente do mecanismo de ruptura governante das lajes.

Resumo em Inglês:

Abstract This study describes a set of recommendations to improve the precision of shear and punching shear capacity predictions for one-way slabs under concentrated loads, regardless of the governing failure mechanism, using the ABNT NBR 6118:2014 code provisions. For this purpose, a database of 143 test results was developed, including one-way slabs with different support conditions and loading layouts and that failed by different shear failure mechanisms: one-way shear, punching shear or a mixed mode. The key parameters influencing the load capacity and failure mechanism of these slabs were considered for the proposed recommendations: load position and slab width. Adjustments to the effective shear width definition and shear resisting control perimeter were described. Arching action for loads close to the support was also considered in both one-way shear and punching shear predictions. Considering the whole database and without separation by the failure mechanism, the ratio between tested and predicted resistances with the one-way shear expressions shows an average value of 1.22 and a coefficient of variation of 18.3%. The respective ratio between tested and predicted resistances with the punching shear expressions reached an average ratio of 1.23 with a coefficient of variation of 21.3%. Therefore, the proposed recommendations allow for reaching enhanced levels of precision in assessing the shear and punching shear capacity of one-way slabs under concentrated loads, regardless of the governing failure mechanism of the slabs.

Resumo em Português:

Resumo A utilização de resíduos da construção civil como agregado na produção de concreto vem se tornando uma alternativa cada vez mais frequente devido às vantagens associadas ao aspecto da sustentabilidade. Resultados obtidos em ensaios experimentais com concreto de agregado reciclado sugerem que propriedades mecânicas como módulo de elasticidade, resistência à compressão, tração e flexão tendem a diminuir com a substituição parcial ou total do agregado natural pelo reciclado. Por outro lado, a utilização de reforço de fibras de aço pode minimizar a redução dessas propriedades, uma vez que as fibras tendem a melhorar a resistência e a ductilidade do material. Este trabalho propõe uma abordagem numérica, buscando melhor prever e entender os comportamentos mecânicos estruturais e os modos de falha de lajes de concreto com agregado reciclado armado com e sem fibra de aço. Com base no método dos elementos finitos, um modelo constitutivo de dano apropriado é empregado para representar o comportamento não linear do concreto convencional/reciclado, enquanto que um modelo elástico-perfeitamente plástico é usado para descrever o comportamento mecânico das armaduras. Para acoplar as malhas de EF independentes e incorporar a interação mútua entre os diferentes componentes, a técnica de acoplamento rígido e não rígido é usada para representar a aderência perfeita ou o comportamento de perda de aderência (bond-slip). Sete lajes de concreto foram analisadas numericamente com diferentes porcentagens de substituição de agregado reciclado (0, 50 e 100%) ou teores de fibras de aço (0,0; 0,5 e 1,0%) e os resultados foram comparados com os experimentais. Os resultados mostraram que a metodologia aplicada é capaz de simular com boa precisão o mecanismo de ruptura por punção das lajes. Observou-se que a capacidade de carga à punção diminuiu com o aumento do teor de agregado reciclado, assim como que a adição de fibra de aço pode minimizar os efeitos negativos do emprego de agregado reciclado.

Resumo em Inglês:

Abstract The use of construction waste as aggregate in the production of concrete is becoming a more frequent alternative due to the advantages associated with the sustainability aspect. Results obtained in experimental tests with recycled aggregate concrete suggest that mechanical properties such as elastic modulus, compressive, tensile and flexural strength tend to reduce with partial or total replacement of natural aggregate by recycled one. On the other hand, the use of steel fiber reinforcement can minimize the reduction of these properties, since the fibers tend to improve the material strength and ductility. This work proposes a numerical approach, seeking to better predict and understand the structural mechanical behaviors and failure patterns of reinforced recycled aggregate concrete slabs with and without steel fiber. Based on the finite element method, an appropriated constitutive damage model is employed to represent the nonlinear behavior of the conventional/recycled concrete, while an elastic-perfectly plastic model is used to describe the mechanical behavior of the reinforcements. To couple the independent FE meshes and incorporate the mutual interaction between the different components, rigid and non-rigid coupling technique is used to represent the perfect adherence or the bond-slip behavior. Seven concrete slabs were numerically analyzed either with different percentages of recycled aggregate replacement (0, 50 and 100%) or steel fibers content (0.0, 0.5 and 1.0%) and the results were compared with the experimental ones. The results showed that the applied methodology is capable of simulating with good accuracy the punching shear failure mechanism of the slabs. It was observed that the punching ultimate load decreased with increase of recycled aggregate content, as well as that the steel fiber addition can minimize the negative effects of recycled aggregate employment.

Resumo em Português:

Resumo O Método dos elementos finitos considerando o comportamento não-linear do material pode ser usado no projeto de estruturas de concreto. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo computacional para representar o comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto sem armadura transversal descritas na literatura, com ou sem a incorporação de fibras de aço. Duas abordagens diferentes pelo método dos elementos finitos foram investigadas, a saber, modelos com fissuração discreta ou distribuída. Os resultados da modelagem com fissuração distribuída foram comparados com os resultados de ensaios de cisalhamento direto em corpos de prova com duplo entalhe, sendo proposta uma equação empírica para o fator de retenção ao cisalhamento do concreto simples. O modelo computacional usando uma abordagem de fissuração discreta com representação do mecanismo de intertravamento do agregado foi comparado com os resultados de ensaios de cisalhamento direto, tendo sido observada uma boa correlação até a tensão de cisalhamento máxima. Concluiu-se que a melhor representação do comportamento de uma viga de concreto armado sem estribos e com uma relação entre vão cisalhamento e altura de 2,17 foi obtida com a abordagem de fissuração discreta. No entanto, para uma viga sem estribos e com uma relação entre vão de cisalhamento e altura de 2,66, a abordagem de fissuração distribuída representou com precisão a resistência ao cisalhamento e a rigidez da viga. O valor escolhido para o fator de retenção ao cisalhamento teve pouca influência no comportamento de uma viga de concreto reforçado com fibras de aço. Por fim, concluiu-se que na abordagem com fissuração distribuída e fissura fixa deve-se utilizar um fator de retenção ao cisalhamento variável, pois o fator de retenção ao cisalhamento constante tende a superestimar a resistência à força cortante das vigas.

Resumo em Inglês:

Abstract Finite element analysis with nonlinear material behavior modeling can be used to design concrete structures. This study aimed to develop a computational model to represent the shear behavior of concrete beams without transverse reinforcement described in the literature, with or without steel fibers. Two different approaches of finite element analysis were investigated, namely smeared and discrete crack models. The results of the smeared crack model were compared with the results of double-notched push-through tests, and an empirical equation for the shear retention factor of plain concrete was suggested. The computational model using a discrete crack approach with representation of the aggregate interlocking mechanism was compared with the results of push-of test, and an accurate correlation was observed up to the maximum shear stress. It was concluded that the discrete crack approach provided the most accurate representation of the shear behavior of a non-reinforced beam with a shear span-to-depth ratio of 2.17. However, for a non-reinforced beam with a shear span-to-depth ratio of 2.66, the smeared crack approach accurately represents the shear strength and stiffness of the beam. The shear retention factor had little influence on the overall behavior of a steel fiber-reinforced concrete beam. Finally, it was concluded that a variable shear retention factor should be used in the smeared crack approach with fixed crack, as a constant shear retention factor tends to overestimate the shear strength of beams.

Resumo em Português:

Resumo Esse estudo avalia sete lajes lisas de concreto armado. São três lajes de referência, dessas uma não apresenta armadura de cisalhamento, e quatro com uma novo modelo de armadura de cisalhamento do tipo stud, ancorado internamente às armaduras de flexão. Essa armadura possui um elemento adicional, denominado nessa pesquisa de pinos anti-fissuração. O objetivo principal da pesquisa é encontrar o espaçamento ideal entre esses pinos para atingir um modo e carga de ruptura semelhante às lajes de referência com studs convencionais. Para tanto são avaliados deslocamentos verticais, rotação, deformação das armaduras de cisalhamento, capacidade de carga e modo de ruptura. As lajes com o novo stud apresentam ganho de carga de 40% a 106% com relação à laje sem studs LRef. A laje L-5-13 apresentou carga e modo de ruptura similar à sua laje de referência LRef-AC.

Resumo em Inglês:

Abstract This study evaluates seven flat slabs made with reinforced concrete. There are three reference slabs, one of them doesn’t present any shear reinforcement. Four slabs have a new model of shear reinforcement of stud type, internally anchored to the flexural reinforcements. That reinforcement has an additional element, called on this study by the name: anti-cracking pins. The main objective of the research is to find the ideal spacing between these pins to achieve a failure mode and a failure load similar to the reference slabs that have conventional studs. For that, are evaluated: vertical displacements, rotation, shear reinforcement deformation, load capacity and failure mode. The slabs with the new stud have a load gain of 40% to 106% compared to the slab without studs LRef. The slab L-5-13 presented a load and a failure mode similar to the slab of reference, LRef-AC.

Resumo em Português:

Resumo Um procedimento numérico é proposto para diagramas plásticos de cisalhamento assimétricos em perímetros de controle de punção. Diagramas assimétricos ocorrem para pilares de borda e de canto e para pilares internos com momentos desbalanceados biaxiais. O procedimento visa auxiliar a utilização da NBR 6118, que considera as distribuições assimétricas de cisalhamento associadas aos momentos internos de pilares de borda e de canto. O estudo de pilares em diferentes posições da laje comprova a robustez e a eficiência numérica da proposta. A aplicação prática do procedimento é testada com o Model Code 1990, o Eurocode 2, a NBR 6118 e com combinações de critérios desses códigos. As capacidades estimadas são comparadas com dados experimentais da literatura. O Eurocode 2 apresenta inicialmente melhores resultados, mas este código não considera os momentos com excentricidades internas em pilares de borda e de canto. As estimativas do Eurocode 2 são significativamente melhoradas pela inclusão de critérios da NBR 6118 que aplicam parcialmente esses momentos, cujos diagramas de cisalhamento assimétricos podem ser determinados pelo procedimento proposto.

Resumo em Inglês:

Abstract A numerical procedure is proposed for asymmetrical plastic shear diagrams in punching control perimeters. Asymmetrical diagrams occur for edge and corner columns and for internal columns with biaxial unbalanced moments. The procedure intends to support the use of NBR 6118, which covers asymmetrical shear distributions due to internal moments of edge and corner columns. The study of columns in different positions of the slab proves the robustness and numerical efficiency of the proposal. The practical application of the procedure is tested against Model Code 1990, Eurocode 2, NBR 6118, and with combinations of criteria from these codes. The estimated capacities are compared with experimental data from the literature. Eurocode 2 initially presents better results, but this code does not consider moments with internal eccentricities in edge and corner columns. The Eurocode 2 evaluations are significantly improved by the inclusion of NBR 6118 criteria that partially apply these moments, whose asymmetrical shear diagrams can be determined by the proposed procedure.

Resumo em Português:

Resumo Sabe-se que deficiências de projeto no dimensionamento à força cortante são mais perigosas que as de flexão, pois rupturas por cisalhamento podem ocorrer de forma frágil e sem possibilidade de redistribuição dos esforços internos. Diferentemente do dimensionamento à flexão, o dimensionamento a solicitações cisalhantes por diferentes normas, podem gerar resultados significativamente distintos para um mesmo elemento, visto que os modelos de dimensionamento seguem em discussão por muitos anos. Este trabalho considera a avaliação do comportamento da ação das solicitações combinadas de flexão e força cortante em vigas de concreto armado para diferentes pares de momentos fletores e forças cortantes. Para tanto foi utilizada a verificação definida na ABNT NBR 6118, comparada a uma teoria mais aprimorada utilizada atualmente, a Teoria do Campo de Compressão Modificada (Modified Compression Field Theory - MCFT). Essa teoria é capaz de prever as relações entre carregamentos e deformações específicas, bem como a resistência à força cortante de seções com grande precisão, sendo parametrizada por diversos elementos ensaiados. Como a utilização dessa teoria não é prática para os cálculos manuais, foi utilizado o software Response-2000, desenvolvido na Universidade de Toronto por Evan C. Bentz. O programa permite a análise de vigas e pilares sujeitos a momentos, forças cortantes e cargas axiais, para qualquer tipo de geometria, propriedades de materiais e arranjo de armaduras, resultando em respostas precisas do comportamento das seções utilizando como base a MCFT.

Resumo em Inglês:

Abstract It is known that design deficiencies in shear design are more dangerous than bending, as shear failures can occur in a fragile way and without possibility of redistributing internal forces. Unlike bending design, designing for shear loads by different standards can generate significantly different results for the same element, as long as design models have been under discussion for many years. This paper analyses the evaluation of the behavior of the combined bending and shear loads in reinforced concrete beams for different pairs of these forces. For this purpose, the verification presented in ABNT NBR 6118 was used and compared to a more improved theory currently used, the Modified Compression Field Theory - MCFT. This theory is able to predict the relationships of specific loads and strains, as well as the shear strength of sections with great precision, being parameterized by several tested elements. As the use of this theory is not practical for manual calculations, the Response-2000 software, developed at the University of Toronto by Evan C. Bentz, was used. The program allows the analysis of beams and columns subject to moments, shear forces and axial loads, for any type of geometry, material properties and reinforcement arrangement, resulting in accurate responses of the behavior of the sections using MCFT as a basis.

Resumo em Português:

Resumo A possibilidade da ocorrência de uma segunda ruptura por punção e colapso progressivo depois de uma ruptura por punção em uma ligação laje-pilar foi investigado em duas estruturas, usando os softwares Eberick e SAP2000, Método das Linhas de Ruptura e as normas ACI318:2019, EUROCODE2:2004 e NBR6118:2014. Verifica-se que a ligação laje-pilar deve ser projetada para prevenir o colapso progressivo, as armaduras contra o colapso progressivo devem estar sempre presentes, a capacidade remanescente da laje lisa depois de uma ruptura por punção depende da resistência pós punção da ligação puncionada, resistência pós punção das ligações vizinhas sobrecarregadas, resistência de flexão da laje conforme o Método das Linhas de Ruptura.

Resumo em Inglês:

Abstract The possibility of the occurrence of a second punching shear failure and of a Progressive Collapse after a punching shear failure had occurred in one flat slab column connection is investigated in two building structures, using Eberick and SAP2000 softwares and the Yield Line Method, and codes ACI318:2019, EUROCODE2:2004 and NBR6118:2014. It is shown that slab column connections should be designed and detailed to prevent Progressive Collapse and that Integrity Reinforcement should always be present, and that the remaining capacity of floors after punching failures depends on the i) post-punching resistance of the connection being punched; ii) post-punching resistance of the neighbors’ connections; iii) flexural resistance of the slabs, and that the flexural resistance of the slab’s floors can be evaluated by the Yield Line Method.

Resumo em Português:

Resumo A Teoria da Fissura de Corte Crítica (CSCT, referindo-se à sua definição Critical Shear Crack Theory na língua Inglesa) tem sido desenvolvida desde 1985 para avaliar a resistência ao corte de elementos de betão armado sem armadura de esforço transverso assim como a resistência ao punçoamento de lajes e fundações de betão armado. A principal ideia desta teoria é a de que a resistência é condicionada pelo desenvolvimento de uma fissura de corte crítica, nomeadamente pela sua geometria e cinemática. Ensaios experimentais realizados recentemente demonstram que o esforço transverso pode ser transmitido através da fissura de corte crítica devido à soma de várias contribuições, nomeadamente: engrenamento dos agregados, resistência à tração residual do betão, efeito de ferrolho das armaduras longitudinais, contribuição da zona comprimida e activação da armadura de esforço transverso atravessada pela fissura crítica (nos casos em que esta exista). Todas estas contribuições podem ser devidamente quantificadas em função da geometria e cinemática da fissura de corte crítica, usando para o efeito relações constitutivas adequadas. Versões simplificadas das formulações mais refinadas e gerais dos modelos mecânicos da CSCT foram introduzidas em diversos documentos normativos, tais como o Código Modelo 2010 da fib ou, mais recentemente, a segunda geração da Norma Europeia para Estruturas de Betão Armado. A generalidade dos modelos da teoria permite utilizá-los para outros casos particulares, tais como seja a presença de esforço normal, o caso de elementos de betão com fibras, armaduras não metálicas ou o dimensionamento de soluções de reforço estrutural. Este documento apresenta um enquadramento histórico do desenvolvimento da teoria, seguido de uma apresentação muito sucinta dos seus modelos refinados mais atuais. É ainda discutida a derivação de expressões de forma fechada baseada na CSCT, o que conduz a expressões com um formato idêntico às que constam no atual Eurocódigo 2. Finalmente, para o caso de punçoamento, alguns dos desenvolvimentos mais recentes da teoria são apresentados, nomeadamente no que se refere à capacidade do modelo refinado de relacionar a carga, a rotação e a deformação por corte, não somente na rotura mas também durante o carregamento.

Resumo em Inglês:

Abstract The Critical Shear Crack Theory (CSCT) has been developed since 1985 to assess the shear resistance of members without shear reinforcement and the punching shear resistance of reinforced concrete slabs in a rational manner. The main idea of the CSCT is that the shear resistance is governed by the development of a critical shear crack, its geometry and its kinematics. Recent shear tests with detailed measurements have confirmed that the shear force can be carried through the critical shear crack by a combination of aggregate interlocking, residual tensile strength of concrete, dowel action of the longitudinal reinforcement, inclination of the compression zone and activation of the shear reinforcement crossed by the critical shear crack if present. On the basis of advanced constitute laws, all these contributions can be calculated as a function of the crack geometry and its kinematic. Simplifications of the resulting general formulations have been implemented in several standards including the fib Model Code 2010 and, in its recent closed-form format, in the second generation of the European Standard for Concrete Structures. The generality of the models allows accounting for several materials and cases, as for instance the presence of axial forces, fiber reinforced concrete, non-metallic reinforcements and designing strengthening using several techniques. This document presents the historical framework of the development of the theory, followed by a short presentation of its most up-to-date refined models. The derivation of closed-form solutions based on the CSCT and how it leads to expressions in a format similar to the current European Standard for Concrete Structures is also discussed. Eventually, for the case of punching, some recent developments are shown in what refers the capability of the refined mechanical model to capture the relationship between the acting punching load, the rotation and the shear deformation during loading and at failure.