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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23408
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Análise numérica de conectores de cisalhamento do tipo tubular Perfobond com furo alongado |
Título(s) alternativo(s): | Numerical analysis of tubular Perfobond type shear connectors with elongated hole |
Autor: | Sardinha, Vinicius de Araujo Silva ![]() |
Primeiro orientador: | Silva, André Tenchini da |
Segundo orientador: | Rodrigues, Monique Cordeiro |
Primeiro membro da banca: | Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de |
Segundo membro da banca: | Martins, Carlos Humberto |
Resumo: | As vigas mistas de aço e concreto combinam as propriedades desses dois materiais para proporcionar um desempenho superior à estrutura. No entanto, é essencial garantir a aderência entre o aço e o concreto, sendo o método mais comum, o uso de conectores de cisalhamento, responsáveis pela ligação mecânica entre os dois materiais. As normas de dimensionamento recomendam o uso de conectores do tipo pino e perfil U. Entretanto, novas versões normativas estão em desenvolvimento, considerando outros tipos de conectores para fins de dimensionamento. O conector Perfobond tem se destacado por sua resistência, porém, em alguns casos, a capacidade de deslizamento apresenta-se de forma insatisfatória. Deste modo, o conector de cisalhamento do tipo Tubular Perfobond tem sido investigado como uma alternativa ao Perfobond tradicional, com o objetivo de fornecer maior ductilidade e resistência. Este trabalho concentrou-se na avaliação numérica de conectores Tubulares Perfobond, a partir da validação de ensaios experimentais de conectores similares pré-existentes, visto que não foram encontrados na literatura, ensaios com conectores tipo Tubular Perfobond. Uma análise paramétrica também foi realizada, variando os principais parâmetros que possam impactar no comportamento estrutural deste tipo de conector, principalmente a influência de duas geometrias de furo, sendo uma com furo circular e a outra com furo alongado. Foram observados três modos de falha distintos, sendo esses: falha por tração devido a fissuração da laje, por compressão devido ao esmagamento no concreto e plastificação do conector. Os resultados demonstraram, de forma geral, que o aumento da resistência do concreto impacta significativamente na resistência do conector. A mudança na geometria do furo de circular para alongado, bem como a utilização de conectores de menores espessuras, diminuiu a resistência, mas aumentou a capacidade de deslizamento dos modelos. Com base nos resultados observados, foi desenvolvida uma formulação para determinar a capacidade de carga para o conector Tubular Perfobond, além de apresentar um exemplo de dimensionamento prático. Os resultados mostraram que a prescrição proposta neste trabalho apresentou boa concordância com os valores obtidos na modelagem numérica, mostrando-se segura e eficaz para prever não apenas a capacidade de carga, mas também o modo de falha condicionante no dimensionamento, evitando assim, casos indesejáveis de falha. Além disso, a mudança de geometria de furo circular para alongado, proporcionou mudança do modo de falha da estrutura de frágil para dúctil, na maioria dos casos. Portanto, conclui-se que o conector Tubular Perfobond representa uma alternativa viável ao Perfobond tradicional, em termos de resistência e ductilidade. |
Abstract: | Composite steel-concrete beams combine the properties of these two materials to provide superior structural performance. However, ensuring the bond between steel and concrete is essential, with the most common method being the use of shear connectors, which are responsible for the mechanical connection between the two materials. Structural codes recommend the use of stud and U-profile connectors. However, new versions of these codes are being developed, considering other types of connectors for design purposes. The Perfobond connector has stood out for its strength, but in some cases, its slip capacity is unsatisfactory. Therefore, the Tubular Perfobond shear connector has been investigated as an alternative to the traditional Perfobond, aiming to provide greater ductility and resistance. This study focused on the numerical evaluation of Tubular Perfobond connectors, based on the validation of experimental tests of pre-existing similar connectors, as no tests with Tubular Perfobond connectors were found in the literature. A parametric analysis was also performed, varying the main parameters that could impact the structural behavior of this connector type, primarily the influence of two holes geometries, one with a circular hole and the other with an elongated hole. Three distinct failure modes were observed: tensile failure due to slab cracking, compressive failure due to concrete crushing, and connector yielding connectors with two circular holes failed by tension due to slab cracking, while those with elongated holes failed due to simultaneous concrete crushing and connector yielding. The results generally demonstrated that increasing the concrete strength significantly impacts the connector resistance. Modifying the hole geometry from circular to elongated, as well as using thinner connectors, reduced resistance but increased the slip capacity of the models. Based on the observed results, a formulation was developed to determine the load capacity of this connector type, along with a practical design example. The proposed prescription in this work showed good agreement with the values obtained in the numerical modeling, proving to be safe and effective in predicting not only the load capacity but also the failure mode, thus avoiding undesirable failure cases. Additionally, the change in hole geometry from circular to elongated led to a shift in the failure mode from brittle to ductile, in most cases. Therefore, it can be concluded that the Tubular Perfobond connector is a viable alternative to the traditional Perfobond in terms of strength and ductility. |
Palavras-chave: | Engenharia civil Construção mista Vigas Aço tubular - Estruturas Análise numérica Civil engineering Composite construction Girders Tubular steel structures 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: | SARDINHA, Vinicius de Araujo Silva. Análise numérica de conectores de cisalhamento do tipo tubular Perfobond com furo alongado. 2024. 169 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23408 |
Data de defesa: | 27-Set-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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