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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo numérico dos conectores T-Perfobond com mesa não soldada em vigas mistas de aço e concreto
Título(s) alternativo(s): Numerical study of T-Perfobond connectors with non-welded plate in composite steel-concrete beams
Autor: Costa, Fernanda de Souza e Silva da 
Primeiro orientador: Silva, André Tenchini da
Segundo orientador: Rodrigues, Monique Cordeiro
Primeiro membro da banca: Pereira, Fernanda Lins Gonçalves
Segundo membro da banca: Pires, Juliana da Cruz Vianna
Resumo: A utilização de estruturas mistas de aço e concreto tem se tornado cada vez mais frequente na construção civil devido à eficiência e economia que oferecem. Essas estruturas permitem uma montagem rápida de seus elementos, aproveitando as propriedades mecânicas de cada material, com o aço atuando em tração e o concreto em compressão. A interação entre esses materiais é fundamental para o bom desempenho do sistema, e para isso, são empregados conectores de cisalhamento. Dentre os conectores estudados, destaca-se o T-Perfobond, que oferece excelente capacidade resistente, porém apresenta uma capacidade de deslizamento relativamente baixa. A partir do avanço das pesquisas nessa área, surgiram modelos com variações que incorporam alta capacidade de deslizamento, como o T-Perfobond com a mesa não soldada. Deste modo, este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento do conector T-Perfobond com a mesa não soldada a partir do desenvolvimento de uma análise numérica em ensaios do tipo push-out, identificando a influência das seguintes variáveis: resistência do concreto, resistência do aço, espessura da mesa e da alma e da altura do conector. A fim de validar os modelos numéricos propostos, os resultados obtidos em termos de carga versus deslizamento e os modos de falha foram comparados com os dados experimentais já existentes. Através da análise paramétrica, concluiu-se que, na maioria dos casos, tanto o aumento da resistência do concreto quanto do aço resultou em um ganho na capacidade de carga, sendo mais significativa a variação do concreto. As exceções estão relacionadas ao modo de falha no aço ou no concreto, onde há um patamar limite relativo a esse ganho. O aumento da altura do conector e da espessura apresentaram um discreto aumento na capacidade de carga devido à robustez elevada do conector. Com relação à ductilidade, foi verificado que o aumento da resistência do concreto proporcionou maior ductilidade, ao passo que o aumento de resistência do aço diminuiu a capacidade de deslizamento devido a maior transferência de esforços para o concreto. Os modos de falha ocorreram na maioria dos casos pelo esmagamento do concreto da região frontal e no entorno do conector, bem como pela plastificação do conector. Em situações em que foram utilizados conectores com espessura ou altura elevadas, houve o aparecimento de fissuras de cisalhamento. Os resultados da análise paramétrica permitiram a comparação com formulações já existentes na literatura, revelando uma divergência em relação à capacidade de carga. Com isso, foi elaborado uma formulação analítica para o dimensionamento da resistência deste tipo de conector, considerando os diferentes modos de falha. Os resultados mostraram uma concordância satisfatória com os valores obtidos na modelagem numérica, estando dentro do intervalo estabelecido pela norma americana em termos de confiabilidade estrutural.
Abstract: The use of composite steel-concrete structures has become increasingly common in the construction industry due to the efficiency and cost-effectiveness they offer. These structures allow for rapid assembly of their components, capitalizing on the mechanical properties of each material, with steel acting in tension and concrete in compression. The interaction between these materials is essential for the system's performance, and to achieve this, shear connectors are employed. Among the studied connectors, the T-Perfobond stands out, offering excellent resistance but exhibiting relatively low sliding capacity. As research in this area has advanced, it has emerged models with variations that incorporate high sliding capacity, such as the T-Perfobond with non-welded flange. The purpose of this work is to investigate the behavior of the T-Perfobond connector with the unwelded flange through the development of a numerical analysis using push-out tests, identifying the influence of the following variables: concrete strength, flange thickness, web thickness, steel strength, and connector height. In order to validate the proposed numerical models, the results were compared with existing experimental data in terms of load versus sliding and failure modes. Through the parametric analysis, it was concluded that, in most of the cases, both the increase in concrete and steel strength resulted in increased connector resistance, with the variation in concrete strength being more significant. Exceptions are related to failure mode in steel or concrete, where there is a threshold level relative to this gain. The increase in connector height and thickness showed a slight improvement in load capacity due to the high robustness of the connector. In terms of ductility, it was observed that increasing concrete strength led to greater ductility, while increasing steel strength reduced sliding capacity due to the increased transfer of forces to the concrete. Failure modes occurred, in most cases, due to concrete crushing in the frontal region and around the connector, as well as yielding of the connector's web. In situations involving connectors with greater thickness or height, shear cracks emerged. The results of the parametric analysis allowed for comparison with formulations already existing in the literature, revealing a significant discrepancy in terms of load-bearing capacity. As a result, an analytical formulation was developed for calculating the load-bearing capacity of this type of connector, taking into account the various failure modes. The results demonstrated a satisfactory agreement with the values obtained from numerical modeling, falling within the range established by the American standard in terms of structural reliability.
Palavras-chave: Engenharia civil
Construção mista
Vigas
Análise estrutural (Engenharia)
Análise numérica
Civil engineering
Composite construction
Girders
Structural analysis (Engineering)
Numerical analysis
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: COSTA, Fernanda de Souza e Silva da. Estudo numérico dos conectores T-Perfobond com mesa não soldada em vigas mistas de aço e concreto. 2023. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21492
Data de defesa: 11-Set-2023
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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