Documento | Doutorado |
Área | Estruturas Metálicas |
Data da defesa | 17/08/2007 |
Autor | DAVID, Daniela Lemes |
Orientador | MALITE, Maximiliano |
Português | |
Título | Análise teórica e experimental de conectores de cisalhamento e vigas mistas constituídas por perfis de aço formados a frio e laje de vigotas prémoldadas |
Resumo
No Brasil, a pequena gama disponível de perfis laminados e o custo relativamente elevado dos perfis soldados, têm impulsionado o emprego dos perfis formados a frio nos edifícios de pequeno porte, em associação com as tradicionais lajes de vigotas
pré-moldadas, constituindo um sistema misto cujo comportamento estrutural ainda é pouco conhecido. Embora haja similaridades com as clássicas vigas mistas em perfis laminados e soldados e laje maciça, é fundamental investigar o comportamento estrutural das vigas mistas em perfis formados a frio, uma vez que (i) os conectores de cisalhamento devem apresentar compatibilidade estrutural e construtiva com as vigas as quais serão concectados, (ii) pela reduzida capacidade de rotação das vigas de aço, comprometendo os modelos de cálculo que admitem, por hipótese, a plastificação total da seção mista para a determinação do momento fletor resistente e (iii) pela dificuldade de posicionamento da armadura transversal (armadura de costura). Neste trabalho foi desenvolvido um estudo teórico e experimental sobre conectores em perfil U formado a frio e vigas mistas constituídas por perfis formados a frio e laje de vigotas pré-moldadas. O estudo dos conectores, por meio de ensaios de cisalhamento direto, permitiu a avaliação da influência da altura e espessura na resistência e rigidez, e ainda permitiu ajustar a expressão da norma americana AISC:2005, estabelecida para cálculo da resistência de conectores em perfil U laminado, aos perfis formados a frio. Da análise das vigas mistas simplesmente apoiadas, por meio de simulações
numéricas e ensaios experimentais, verificou-se a influencia da: armadura de costura, do posicionamento dos conectores em relação às vigotas treliçadas e do deslizamento na interface e suas implicações principalmente na determinação do deslocamento
vertical. Os resultados indicaram que se deve adotar um momento fletor resistente inferior ao momento de plastificação total da seção mista, e que a posição e taxa de armadura transversal interferem no panorama de fissuração da laje, mas têm pequena
influência na resistência da viga mista.
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Palavras-chave | Análise experimental de estruturas. Análise numérica. Estruturas de aço. Estruturas mistas. Vigas |
English | |
Title | Theoretical and experimental analysis of shear connectors and composite beams constituted of cold-formed steel beams and floor system with lattice girder beams |
Abstract
In Brazil, the lack of hot-rolled members and high cost of welded steel beams have
increased the use of composite beams made of cold-formed steel beams and floor
system with lattice girder beams, whose structural behavior is not perfectly understood.
Although this system is similar to the one composed of hot-rolled steel beams and
concrete slabs, it is important to study its structural behavior due to some reasons: (i)
the shear connectors must have structural and constructive compatibility with the
beams they are connected, (ii) the small rotations of the steel beams jeopardize the
concept of total yielding of composite section, which is currently used to evaluate the
resistant moment, (iii) the complexity in placing the conventional shear reinforcement.
This work presents an experimental and theoretical analysis on channel cold-formed
connectors and composite beams made of cold-formed steel beams and concrete
slabs with lattice girder beams. The push out tests of shear connectors evaluated the
influence of their height and thickness on strength and stiffness of the system, and
made possible to adjust the empiric expression of AISC:2005, originally developed for
hot-rolled channel connectors, to fit the behavior of cold-formed connectors.
Additionally, the influence of transverse reinforcement, relative position of connectors
to lattice girder beams and interface slippage on vertical displacements were evaluated
through numerical and experimental analysis. The results showed that the resistant
moment is smaller than the calculated considering total yielding of the cross section.
Besides this, the position and amount of transverse reinforcement amount have strong
influence on crack configuration but not on the strength of the system.
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Keywords | Beams. Composite structures. Experimental structural analysis. Numerical analysis. Steel structures |