Análise teórico-experimental do uso de parafuso estrutural como conector de cisalhamento em pilar misto composto de perfil tubular preenchido com concreto

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Publicada em 17/05/2016

Discente: Juliano Geraldo Ribeiro Neto

Resumo:

Atualmente tem-se um aumento do uso de estruturas metálicas no mercado da construção civil, principalmente em edifícios residenciais e comerciais e o uso de pilares mistos tem acompanhado essa tendência. Dentre os tipos usuais, os preenchidos têm ganhado destaque pelas suas vantagens na composição de sistemas estruturais. Este trabalho compreende um estudo analítico e experimental do comportamento estrutural de pilares mistos formados por perfis tubulares laminados a quente de seção circular de aço preenchidos por concreto simples, com foco na região de introdução de carga quando da ligação de outros elementos como as vigas. Nessa região, quando a tensão de cisalhamento atuante ultrapassa a tensão de aderência natural entre os dois materiais, há a necessidade de utilização de conectores mecânicos para que se garanta a continuidade da transferência de cargas na interface aço-concreto. Para este estudo foi adotado um conector do tipo parafuso estrutural, a fim de verificar a validade das expressões analíticas constantes na ABNT NBR 16239 (2013) e analisar o seu comportamento estrutural. Foram realizadas duas séries de ensaios experimentais de cisalhamento direto. Na primeira foram analisados protótipos de 1000 mm de comprimento, onde foi fixado o diâmetro externo do perfil tubular e variado a espessura, o diâmetro do parafuso, a resistência do concreto e a presença ou não de folga no furo. Para a segunda série foram analisados protótipos de 500 mm de comprimento com aplicação de graxa internamente no perfil tubular antes da concretagem e adicionalmente foi analisada também a influência do comprimento do conector e da presença de uma ou duas linhas de conectores. Da análise dos resultados observa-se que é viável a utilização desse tipo de conector, que as equações existentes para o dimensionamento dos mesmos estão muito conservadoras e uma nova equação é proposta fornecendo um valor de resistência mais próximo do real e que considera os efeitos de flexão e cisalhamento do conector

Abstract:

Nowadays, there is an increase of metallic structures in the construction market mainly in residential and commercial buildings and the use of composite columns have been following such trend as well. Among many other usual types of columns, the concretefilled columns are being better considered because of the advantages regarding their structural composition. This research involves an analytical and experimental study on the composite columns, formed by a hot rolling seamless hollow and a steel section filled by simple concrete, highlighting its load introduction area when connecting with other elements, such as beams. When the shear stress overcomes the natural bond stress between two elements, there is a need of mechanical connectors to guarantee the load transference between the steel-concrete interfaces. It has been adopted a specific connector, structural bolt type, to verify its analytical expressions reliability according to the ABNT NBR 16239 (2013) and to analyze its structural behavior. There were done two push-out test series – the first one was based on the analysis of 1000 mm length prototypes under a fixed outside diameter for the steel hollow structural, varying its thickness, bolt diameter, concrete resistance and the presence or not of hole gaps – the second one was based on the analysis of 500 mm length prototypes under an inside lubricant application in the steel hollow structure before the concreting process and the analysis of the connector length influence and the presence of one or two connectors lines. It was concluded that such types of connectors are viable and their respective equations for their dimensioning are very conservative. And based on such research it is proposed a new equation to provide a more effective and real resistance value, considering bending and shearing connector effects.

Palavras-chave:

conector de cisalhamento, pilar misto preenchido, seção tubular circular, ensaio de cisalhamento direto

Áreas de Concentração:

- Doutorado: Construção Metálica

Orientadores:

- Arlene Maria Cunha Sarmanho

Banca Examinadora:

Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho, UFOP (Presidente)
Prof. Ricardo André Fiorotti Peixoto, UFOP
Prof. Ricardo Hallal Fakury, UFMG
Profa. Michèle Cristina Resende Farage, UFJF
Prof. Luciano Rodrigues O. Lima, UERJ

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