Estudo de diferentes metodologias para dimensionamento de vigas celulares mistas de aço e concreto

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Chitolina, Luiza Girelli
• Orientador(a): Morsch, Inacio Benvegnu
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Vigas mistas; Dimensionamento de estruturas; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Seel-concrete composite beams; Composite cellular beams; Effective width of slab; Finite elements method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/257467

Vigas mistas de aço e concreto consistem na associação de um perfil metálico com uma laje de concreto, unidos por conectores de cisalhamento. Seu uso é vantajoso pois combina as propriedades mecânicas dos dois materiais, tornando a estrutura mais rígida e capaz de vencer maiores vãos. Outra forma de melhorar o desempenho vigas de aço em situações com grandes vãos é através de vigas alveolares. Nelas, os perfis são cortados em padrões específicos, deslocados e reunidos, resultando numa seção mais alta com a mesma quantidade de material. A união dessas duas soluções através de vigas mistas alveolares pode ser vantajosa, porém tem seu uso limitado pela escassez de considerações específicas nas normas brasileiras e internacionais. Isso ocorre pois vigas mistas alveolares apresentam modos de falha diferentes das vigas mistas de alma cheia e também dos perfis alveolares isolados. Este trabalho objetivou investigar o comportamento de diferentes metodologias para dimensionamento de vigas mistas com aberturas circulares na alma através das abordagens simplificadas e de um modelo em elementos finitos. Também se avaliou a influência do vão, razão de expansão, distribuição das aberturas, grau de conexão, resistência do aço e do concreto no modo de colapso principal de cada seção e seu carregamento associado. Para o dimensionamento simplificado foram elaboradas planilhas de cálculo em Excel com as metodologias de Ward (1990), Lawson e Hicks (2011) e AISC (2016b). Já para a simulação numérica, foi utilizado o software ANSYS. No total 216 vigas foram simuladas numericamente e 459 foram verificadas pelas planilhas. Concluiu-se que a expansão das seções foi vantajosa para casos com relação entre vão e altura próxima a 20. De modo geral, os modelos simplificados tiveram resultados mais conservativos que o numérico para o ELU e mais arrojados para o ELS. Dentre eles, recomenda-se o uso das formulações de Lawson e Hicks (2011) combinadas com Panedpojaman et al. (2014). A largura efetiva da laje de concreto também foi observada, constatando-se que a presença das aberturas não alterou significativamente a forma com que as tensões se distribuem na largura da laje. Já a mudança no grau de conexão de total para parcial teve mais impacto nos vãos curtos.