Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Estudo experimental e numérico do piso misto de pe...
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
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.
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
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.
Keywords Slim floor. Cellular Beam. Precast hollow-core slab. Shear connection. Resistant capacity.