| Documento | Doutorado |
| Área | Estruturas Metálicas |
| Data da defesa | 06/06/2025 |
| Autor | BORGHI, Tainá Mascarenhas |
| Orientador | EL DEBS, Ana Lúcia Homce de Cresce |
| Português | |
| Título | Estudo experimental e numérico do piso misto de pequena altura formado pelo perfil celular de aço e laje alveolar |
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Resumo
O piso misto de pequena altura (slim floor) possibilita a combinação do perfil celular com
a laje alveolar, reduzindo o peso próprio, acelerando a execução e minimizando
instabilidades pelo confinamento do perfil. Além disso, essa configuração permite o uso
de uma inovadora conexão de cisalhamento, formada pelo concreto que atravessa as
aberturas do perfil, chamada de pino de concreto. Assim, o presente trabalho tem como
objetivo avaliar o comportamento à flexão e ao cisalhamento do piso misto de pequena
altura composto pelo perfil celular e laje alveolar (SCCFBHS). Para isso, foram
realizados ensaios à flexão em quatro pontos em três protótipos do SCCFBHS, variando
o tipo de conexão de cisalhamento, sendo eles: pino de concreto formado por concreto
autoadensável; pino de concreto com concreto autoadensável e 6 barras transversais; pino
de concreto com concreto reforçado com fibras de aço e 6 barras transversais. Os
resultados mostraram grande capacidade resistente para os três sistemas, sendo o concreto
reforçado com fibras de aço o de maior resistência. Além disso, as três conexões de
cisalhamento se mostraram eficientes, entretanto, no modelo sem barras de aço
transversais, ocorreu ruptura por esmagamento do concreto. Por fim, os resultados
experimentais foram utilizados para calibrar modelos numéricos nos quais foram
investigados: número de aberturas do perfil preenchidas com concreto, número de
alvéolos preenchidos com concreto, número de barras transversais e porcentagem
volumétrica das fibras de aço. Constatou-se que, nos modelos estudados neste trabalho, o
número de aberturas do perfil preenchidas com concreto tem maior influência no
comportamento da SCCFBHS comparativamente aos outros três parâmetros, aumentando
a rigidez e resistência e diminuindo os deslizamentos quanto mais aberturas preenchidas.
Dessa forma, conclui-se que, para condições de utilização da SCCFBHS, a conexão de
cisalhamento formada pelo pino de concreto é suficiente e efetiva, podendo ter seu
comportamento pós pico melhorado pela adição de barras transversais e capacidade
resistente do sistema aumentada pelo concreto reforçado com fibras de aço.
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| Palavras-chave | Piso misto de pequena altura. Perfil celular. Laje alveolar. Conexão de cisalhamento. Capacidade resistente. |
| English | |
| Title | Experimental and numerical study of the shallow cellular composite floor beams with precast hollow-core slabs |
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Abstract
The slim floor (SCCFBHS) integrates a cellular steel beam with a hollow-core slab,
offering significant advantages such as reduced self-weight, accelerated construction, and
enhanced stability due to beam confinement. Additionally, this configuration enables the
use of an innovative shear connection mechanism, known as the concrete plug, which
consists of concrete passing through the beam openings. This study aims to investigate
the flexural and shear behavior of SCCFBHS by conducting four-point bending tests on
three prototypes with varying shear connection configurations: a concrete plug formed
with self-compacting concrete; a concrete plug with self-compacting concrete reinforced
with six transverse steel bars; and a concrete plug composed of fiber-reinforced concrete
with six transverse steel bars. The experimental results demonstrated high load-bearing
capacity in all three systems, with the fiber-reinforced concrete exhibiting the greatest
strength. Furthermore, all shear connection configurations proved to be effective;
however, in the model without transverse steel bars, failure occurred due to concrete
crushing. The experimental findings were subsequently used to calibrate numerical
models, which were employed to conduct a parametric study investigating the effects of
four key parameters: the number of beam openings filled with concrete; the number of
slab voids filled with concrete; the number of transverse reinforcement bars; and the
volumetric percentage of steel fibers. The results indicate that, among the models studied
in this work, the number of beam openings filled with concrete has the greatest influence
on the behavior of the SCCFBHS compared to the other three parameters, increasing
stiffness and strength and reducing slippage as more openings are filled. Therefore, it is
concluded that, under practical application conditions, the shear connection formed by a
self-compacting concrete plug is both sufficient and effective. Additionally, the inclusion
of transverse reinforcement bars improves post-peak behavior, while fiber-reinforced
concrete further enhances the system’s load-bearing capacity.
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| Keywords | Slim floor. Cellular Beam. Precast hollow-core slab. Shear connection. Resistant capacity. |