Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Análise do comportamento em temperatura ambiente e...
Documento Doutorado
Área Mecânica das Estruturas
Data da defesa 08/12/2022
Autor FERNANDES, Felipi Pablo Damasceno
Orientador MUNAIAR NETO, Jorge
Português
Título Análise do comportamento em temperatura ambiente e em situação de incêndio de vigas mistas de madeira e concreto sem e com reforço com fibras de vidro
Resumo
As estruturas mistas de madeira e concreto podem ser utilizadas em diferentes tipos de construções, apresentando diversas vantagens, tais como: são mais leves, sua construção é mais rápida e têm menor custo energético, quando comparadas às estruturas de concreto armado; e são mais rígidas e resistentes e apresentam melhor desempenho acústico e térmico, quando comparadas às estruturas de madeira. As vigas mistas de madeira e concreto podem ainda ser reforçadas com fibras sintéticas, as quais apresentam como principal vantagem o incremento da resistência à flexão. Por outro lado, é importante conhecer o comportamento de uma estrutura em situação de incêndio, de forma a proteger os usuários, bem como preservar o patrimônio. Dessa forma, neste trabalho foram avaliadas vigas mistas de madeira e concreto, sem e com reforço com fibras de vidro, em temperatura ambiente e em situação de incêndio. Em uma primeira etapa foram realizadas análises numéricas e experimentais do sistema de conexão, produzidos a partir de barras de aço CA-50, escolhendo entre as opções sem e com entalhes as mais resistentes, as quais foram: barra de aço inclinada e associação de barras de aço inclinadas com entalhe triangular. Na segunda etapa foram realizadas análises experimentais em vigas mistas de madeira e concreto. Foi observado que o sistema de conexão apresentou pouca influência na força de ruptura e na rigidez em serviço das vigas analisadas, que o reforço com fibras de vidro aumentou a força de ruptura e a ductilidade dos elementos estruturais, e que a viga mista produzida com Pinus taeda apresentou menor resistência e rigidez que aquelas produzidas com Eucalyptus grandis. Por fim, foram realizadas análises experimentais para a avaliação dos elementos estruturais em situação de incêndio. Foi observado que o tipo de ligação e o reforço com fibras de vidro apresentaram pouca influência no comportamento termoestrutural das vigas, enquanto que o desempenho da viga mista com Pinus taeda foi inferior ao das vigas mistas com Eucalyptus grandis, tendo sido observado nas vigas com a espécie folhosa o efeito de curvatura térmica, o qual contribuiu na resistência ao fogo dos elementos.
Palavras-chave Vigas mistas; MLC; concreto; ligações; reforço estrutural; fibras de vidro; incêndio.

English
Title Analysis of the behavior at room temperature and in fire situation of timber-concrete composite beams without and with fiberglass reinforcement
Abstract
Timber-concrete composite structures can be used in different types of constructions, with several advantages, such as: they are lighter, their construction is faster and they have lower energetic costs, when compared to reinforced concrete structures; and they are more rigid and resistant and have better acoustic and thermal performance, when compared to timber structures. The timber-concrete composite beams can also be strengthened with FRP, whose main advantage is the flexural strength increase. On the other hand, it is important to know the fire behavior of structure, in order to protect users as well as to preserve heritage. Thus, in this work timber-concrete composite beams, without and with fiberglass reinforcement, were evaluated at room temperature and in fire conditions. Preliminary, a numerical and experimental analysis of the connection system produced from rebars were performed, choosing between the options without and with notches the most resistant, which were: inclined rebar and inclined rebar associated with triangular notch. Then experimental analyses were performed on timber-concrete composite beams. It was observed that the connection system had little influence on the failure strength and service stiffness of the beams, that the fiberglass reinforcement increased the failure strength and ductility of the structural elements, and that the composite beam produced with Pinus taeda had lower strength and stiffness than those produced with Eucalyptus grandis. Finally, experimental analysis was performed to evaluate the structural behavior of the elements under fire conditions. It was observer that the type of connection and the fiberglass reinforcement had little influence on the thermos-structural behavior of the beams, while the performance of the composite beams with Pinus taeda was lower than that of the composite beams with Eucalyptus grandis, having been observer in the beams with the hardwood species the effect of thermal bowing, which contributed to the fire resistance of the elements.
Keywords Composite beams; glulam; concrete; connections; structural reinforcement; fiberglass; fire.