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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30685| Tipo: | Tese |
| Título: | Análise teórica e experimental da influência de conectores por aderência em pilares mistos formados por perfis leves e preenchidos com concreto leve |
| Autor(es): | Costa, Lays Raianne Azevedo da |
| Primeiro Orientador: | Diógenes, Hidelbrando José Farkat |
| Primeiro Coorientador: | Valente, Maria Isabel Brito |
| Resumo: | Pilares de aço-concreto estão se tornando cada vez mais comuns na engenharia civil devido a eficiência da aplicação do aço e do concreto, e a sua resistência é função de parâmetros como o tipo e espessura dos perfis de aço, esbeltez dos pilares, tipo e resistência do concreto, dentre outros. A utilização de perfis leves, em alternativa aos tradicionais laminados, e de concreto leve, em alternativa ao concreto de densidade normal, pode favorecer a redução do peso da estrutura, e assim, avaliar o impacto da utilização deles no desempenho do sistema misto é necessário. A associação aço-concreto tem por objetivo extrair a capacidade máxima destes materiais, mas para tanto, é necessário que eles trabalhem em conjunto e a utilização de conectores de cisalhamento pode favorecer a interação aço-concreto. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar experimentalmente e teoricamente o desempenho de pilares mistos preenchidos, constituídos por perfis leves de aço e por concreto leve, cuja interação aço-concreto foi obtida por meio de conexões por aderência. Primeiramente, foi desenvolvida uma revisão sistemática com meta-análise, de modo a avaliar o interesse prático dos pilares mistos. Em seguida, foram realizados ensaios de cisalhamento direto e Push-out para avaliar o comportamento da ligação por aderência e ensaios de flexo-compressão para avaliar o comportamento estrutural de pilares preenchidos com concreto de densidade normal e leve, e cuja interação aço-concreto era obtida por meio de conectores de cisalhamento. Também foram realizadas simulações numéricas utilizando o ABAQUS, de modo a extrapolar os resultados obtidos experimentalmente. A revisão sistemática apresentou de forma qualitativa e quantitativa que existe interesse prático na utilização dos sistemas mistos. Na etapa experimental, foi observado que a utilização de conectores de cisalhamento com nervuras favoreceu o aumento da resistência final dos sistemas em torno de 14% em relação aos modelos sem conectores, e em torno de 3% em relação aos modelos com conectores lisos, indicando que a presença de nervuras pode ter influenciado o comportamento estrutural observado. Apesar dos pilares preenchidos com concreto de densidade normal terem apresentado maiores valores de resistências finais em relação aos de concreto leve, os segundos favorecerem a redução do peso dos sistemas em torno de 20%, representando uma vantagem no contexto da pré-fabricação e racionalização das construções. As simulações numéricas mostraram que a inserção de armaduras nos pilares e o aumento da resistência do concreto favorecem o desempenho final, ratificando a contribuição desses fatores na resistência dos sistemas, segundo as previsões normativas. Na etapa analítica, foram calibrados modelos analíticos para as interfaces propostas, que apresentaram boas correlações com os resultados obtidos nos ensaios de cisalhamento direto. Ao final, os valores obtidos na etapa experimental para os ensaios de compressão dos pilares foram comparados com os das expressões da NBR 8800:2008 e Eurocode4, também apresentando boas correlações. |
| Abstract: | Steel-concrete columns are becoming increasingly common in civil engineering due to the efficiency of steel-concrete applications. Their resistance depends on parameters such as the type and thickness of the steel profiles, columns' slenderness, type and concrete strength, among others. Using lightweight profiles as an alternative to hot-rolled ones and lightweight concrete as an alternative to normal-density concrete can help reduce the structure's weight, and thus, evaluating the impact of their use on the performance of the steel-concrete composite systems is necessary. The steel-concrete association aims to extract the maximum capacity of these materials, which can be obtained through the complete materials association. The use of shear connectors can favor the steel-concrete interaction. The present study aimed to evaluate experimentally and theoretically the performance of steel-concrete encased columns made up of lightweight steel profiles and lightweight concrete, with steel-concrete interaction achieved through connections by adherence. Firstly, a systematic review with meta-analysis was developed to evaluate the practical interest of composite columns. Then, direct shear and push-out tests were carried out to evaluate the behavior of the connection by adherence. The composite columns were also tested by means of axial and flexural compression loads. So, after the experimental phase, numerical simulations were carried out using ABAQUS, to extrapolate the results obtained experimentally. The systematic review showed qualitatively and quantitatively practical interest in using composite systems. In the experimental stage, it was observed that the use of shear connectors with ribs favored an increase in the final resistance of the systems by around 14% compared to the models without connectors and around 3% compared to the models with connectors without ribs, indicating that the presence of ribs may have influenced the structural behavior that was observed. Although columns filled with normal-density concrete exhibited higher ultimate strength values compared to those with lightweight concrete, the latter offered a column’s weight reduction of approximately 20%, which is advantageous for prefabrication and construction rationalization. Numerical simulations showed that the use of reinforcement in the columns and the increase in concrete resistance favor the final performance of the systems, going towards normative predictions. Analytical models were calibrated for the proposed interfaces in the analytical stage, which showed good correlations with the results obtained in direct shear tests. Finally, the compression test results of the columns were compared with the expressions in NBR 8800:2008 and Eurocode4, demonstrating good correlations. |
| Palavras-chave: | Engenharia Civil Pilares aço-concreto Perfis de aço - Formados a frio Aderência Cargas axiais Argila expandida Civil Engineering Steel – concrete columns Steel profiles - Cold formed Grip Axial loads Expanded clay |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Engenharia Civil e Ambiental |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30685 |
| Data do documento: | 29-Nov-2023 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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