Documento | Mestrado |
Área | Estruturas Metálicas |
Data da defesa | 21/06/2021 |
Autor | ROSÁRIO, Maycon dos Reis |
Orientador | KATAOKA, Marcela Novischi |
Português | |
Título | Estudo numérico de ligação parcialmente resistente ao momento fletor entre pilar misto preenchido e viga pré-moldada de concreto |
Resumo
Quando se trata de estruturas pré-fabricadas, seja pré-moldada de concreto, metálica ou mista de aço e concreto, o tema de maior destaque nessa área de estudos diz respeito às ligações viga-pilar. As ligações são regiões nos sistemas estruturais com comportamento único devido aos diversos componentes existentes nesses locais além da sua influência na estabilidade global de uma estrutura. Desta forma, o presente trabalho apresenta um estudo numérico e análise paramétrica acerca de uma ligação parcialmente resistente ao momento fletor entre pilar misto preenchido de seção quadrada e viga pré-moldada de concreto, sendo os componentes resistentes do modelo o chumbador soldado ao consolo e a armadura negativa na parte superior da ligação. Para isso, inicialmente foi realizado um extenso estudo a respeito do comportamento da ligação analisada com base em trabalhos numéricos e experimentais realizados em tipologias semelhantes em âmbito nacional e internacional. A definição do modelo numérico teve como dois princípios o menor tempo de processamento aliada a boa representatividade. Desta forma, foi utilizado o software DIANA® para a criação de tal modelo com a representação de apenas um quarto da geometria onde foi aplicado carregamento monotônico em ambas direções. Finalizado o modelo, o mesmo foi validado com base nas curvas momento fletor x deslocamento, momento fletor x rotação, momento fletor x deformação na armadura de continuidade além dos modos de falha. Com o modelo validado, iniciou-se o estudo paramétrico onde foram variados parâmetros como taxa e disposição da armadura negativa, diâmetro e quantidade de chumbadores altura da laje alveolar. Conforme esperado, a variação da disposição e da taxa de armadura de continuidade afetou o comportamento do modelo quando solicitado por momento fletor negativo, enquanto que variação do diâmetro e quantidade de chumbadores foram mais influentes no comportamento do modelo quando solicitado por momento fletor positivo. Diferentemente dos demais, a variação da altura da laje foi o único parâmetro que trouxe modificações significativas no comportamento da ligação em ambas solicitações. Por fim, foi realizado um comparativo dos sistemas de classificação de ligação viga-pilar apresentados pela ABNT NBR 9062:2017 e EUROCODE 3, onde foi constatado que todos os modelos são classificados como ligações semirrígidas.
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Palavras-chave | Ligação semirrígida; ligação viga-pilar; modelagem numérica; pilar misto preenchido; viga pré-moldada de concreto. |
English | |
Title | Numerical study on partially moment resisting connection between concrete filled steel tube and precast concrete beam |
Abstract
Regarding prefabricated structures, whether precast concrete, steel structures or steel-concrete composite, the biggest focus in this area concerns about beam-column connections. These connections are regions in structural systems with na unique behavior due to the various components existing in these locations in addition to their influence on the overall structure stability. In this way, a numerical study and parametric analysis was carried out on a partially moment resisting connection between a concrete filled steel tube with square section and precast concrete beam, where the main resistant components were a steel dowel and continuity bar at the top of the connection. For this, an extensive study was made about the behavior of the reference connection based on numerical and experimental studies in national and international research centers. The numerical model was created with the intent to have the shortest processing time combined with good representativeness. Thus, DIANA software was used to create the model representing only one quarter of the geometry, in which monotonic loading was applied in both directions. With the model ready, it was validated based on bending moment x displacement curve, bending moment x rotation curve, bending moment x continuity reinforcement strain curve in addition to the failure modes. As the model was validated, a parametric study was initiated, in which parameters such as rate and arrangements of continuity bars, diameter and number of dowels, and slab height were varied. As expected, changing the rate and arrangement of continuity bars affected the connection behavior when under negative bending moment, while changing the diameter and diameter of dowels affected the connection behavior when under positive bending moment. Unlike the others, the slab height variation was the only parameter that brought significant changes to the connections behavior under both bending moments. Finally, a comparison was made between ABNT NBR 9062:2017 and EUROCODE 3 about its beam column connections classification systems, where was found that all models show semiarid behavior
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Keywords | Semirigid connection; beam-column connection; numerical modeling; concrete filled steel tube; precast concrete beam. |