Análise experimental e numérica do comportamento à flexão de vigas formadas por perfis de aço parcialmente revestidas com concreto de resíduos reciclados de concreto

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Oliveira, Fernanda Gabriella Batista Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: análise experimental; análise numérica; comportamento à flexão; concreto de resíduos reciclados de concreto; experimental analysis; flexural behavior; numerical analysis; partially encased composite beams; recycled aggregate concrete; vigas mistas parcialmente revestidas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-19102022-122217/

O avanço da engenharia civil pode ser observado através da expressiva geração de resíduos de construção e demolição. Uma forma de melhorar a destinação desses materiais é através de sua incorporação na produção de concretos. A evolução do setor da construção civil também perpassa pela otimização de processos e consequente adoção de diferentes elementos estruturais, como a utilização de vigas mistas de aço e concreto, que tem ganhado popularidade nas últimas décadas. Uma de suas tipologias são as vigas mistas parcialmente revestidas, onde o embutimento do concreto no perfil metálico garante aumento de rigidez comparada à seção de aço isolada, além de melhorias no comportamento sísmico e ao fogo. No entanto, um dos grandes desafios inerentes às estruturas mistas se encontra no estabelecimento de uma eficiente interação entre os materiais. Esse desafio é mais evidenciado ao tratar-se de concreto de resíduos reciclados de concreto, onde vertentes da literatura apresentam conclusões controversas a respeito de sua influência no comportamento misto da estrutura. Além disso, devido à origem dos agregados reciclados, estudos têm apresentado pontuações conflitantes no que tange à redução das propriedades mecânicas do concreto ao comparar com os produzidos com agregado natural. Ao aliar o concreto reciclado ao perfil metálico garante-se um melhor desempenho dos dois materiais. Assim, esse trabalho teve como objetivo principal desenvolver um estudo experimental e numérico de vigas mistas parcialmente revestidas com concreto de resíduos reciclados de concreto com conectores de cisalhamento do tipo pino com cabeça (stud bolts) posicionados horizontalmente na alma do perfil. O estudo englobou um programa experimental composto por duas etapas principais. A primeira configurou uma análise preliminar de caracterização das principais propriedades de concretos com quatro teores de substituição (0%, 30%, 50% e 100%) de agregados naturais por agregados graúdos reciclados, para escolha do teor a ser aplicado na viga mista. A segunda etapa contemplou um ensaio de flexão a quatro pontos, com o intuito de analisar o comportamento estrutural e capacidade resistente do elemento estudado. Uma análise numérica também foi realizada por meio do pacote computacional de elementos finitos, ABAQUS. Os resultados apontaram que, em comparação ao concreto convencional, o reciclado apresentou propriedades mecânicas ligeiramente inferiores, porém pouca influência na capacidade resistente da viga e no estabelecimento de um eficiente comportamento misto. A fim de ampliar as análises, um estudo paramétrico foi desenvolvido. Avaliou-se a influência de propriedades geométricas do perfil metálico, do tipo de concreto e da tensão de escoamento do aço na capacidade resistente da viga mista. Dentre esses parâmetros, a altura do perfil metálico e a espessura da mesa foram os mais significantes no que diz respeito à força máxima. Assim, esse estudo possuiu um cunho exploratório em relação às vigas mistas parcialmente revestidas com concreto reciclado, apresentando resultados satisfatórios no que se refere ao comportamento à flexão do elemento estrutural.