Documento | Mestrado |
Área | Estruturas Metálicas |
Data da defesa | 20/03/2020 |
Autor | BORGHI, Tainá Mascarenhas |
Orientador | EL DEBS, Ana Lúcia Homce de Cresce |
Português | |
Título | Contribuição ao estudo do piso misto de pequena altura: análise numérica das tipologias |
Resumo
A indústria da construção civil vem exigindo estratégias cada vez mais eficientes para economizar tempo e diminuir os custos da construção. Nesse contexto, foram desenvolvidas as estruturas mistas, que aproveitam as vantagens do aço e do concreto. Além dos componentes mistos convencionais já consolidados na construção, outros elementos estruturais vêm se firmando mundialmente, como é o caso do piso misto de pequena altura, também conhecido como slim floor. Esse sistema é composto por vigas de aço e lajes de concreto ou mistas, com a finalidade de reduzir a altura total do piso, por meio da introdução da laje na altura da viga. Existem muitas combinações possíveis para compor o slim floor, podendo variar tanto o tipo de laje empregado, quanto o perfil de aço ou a posição dos conectores de cisalhamento. Nesse sentido, muitas são as tipologias encontradas na literatura, principalmente em relação às seções da viga, mas, apesar de bastante promissor, esse tema ainda possui pesquisas bastante iniciais. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento à flexão de quatro tipologias de piso misto de pequena altura e compará-las. As tipologias analisadas foram escolhidas de acordo com o levantamento teórico realizado, sendo elas a Asymmetric Slimflor Beam (ASB), Deltabeam®, Composite Slim-Floor Beam (CoSFB) e Shallow Cellular Composite Floor Beam (SCCFB). A avaliação foi feita numericamente, empregando o ABAQUS, programa computacional em elementos finitos. Foi realizada a calibração dos modelos a partir de resultados experimentais disponíveis na literatura. Após a validação, os modelos foram padronizados quanto às dimensões geométricas básicas e propriedades dos materiais e simulados numericamente, permitindo realizar uma comparação do comportamento estrutural das tipologias. Os resultados mostraram que características particulares dos perfis, como aberturas na alma e formato de Delta, aumentam significativamente a rigidez e capacidade resistente dos pisos mistos de pequena altura em relação ao sistema com o perfil I assimétrico. Em complemento, foi desenvolvido um estudo paramétrico avaliando a influência de dois parâmetros do concreto e dois do aço no comportamento a flexão das tipologias, mostrando que o aço interfere de maneira mais significativa nesse comportamento.
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Palavras-chave | Estruturas Mistas. Piso Misto de Pequena Altura. Simulação Numérica. Tipologias. |
English | |
Title | Contribution to the study of slim floor: numerical analysis of the typologies |
Abstract
The construction industry is demanding increasingly efficient strategies to save time and reduce construction costs. In this context, composite structures emerged, which enjoy of the advantages of steel and concrete, creating a system more resistant, economic and of easy assembly. In addition to conventional composite components, other structural elements have being established worldwide, like the slim floor. This system consist in steel beams and concrete or composite slabs, for the purpose of reducing the total height of the floor by introducing the slab at the height of the beam. There are many possible combinations to compose the slim floor, may vary the type of slab and steel profile employed and the position of the shear connections. In this sense, there are many typologies found in the literature, mainly in relation to the variety of beam sections. But, although quite promising, these researches are still incipient. Thus, this work aims to evaluate the flexural behavior of four typologies of slim floor and to compare them. The typologies analyzed were chosen according to the theoretical survey carried out, namely Asymmetric Slimflor Beam (ASB), Deltabeam®, Composite Slim-Floor Beam (CoSFB) and Shallow Cellular Composite Floor Beam (SCCFB). The evaluation was made numerically, using ABAQUS, a computer program in finite element. The models were calibrated based on experimental results willing in the literature. After validation, the models were standardized as to the basic dimensions and materials properties and simulated numerically, allowing a reliable and accurate comparison. The results showed that particular characteristics of the profiles, such as web openings and Delta shape, significantly increase the stiffness and flexural resistant of the slim floor in relation to the system with the asymmetric I profile. In addition, a parametric study was developed evaluating the influence of two concrete parameters and two steel parameters on the flexural behavior of typologies, showing that steel interferes more significantly in this behavior.
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Keywords | Composite structures. Slim floor. Finite element modeling. Typologies. |