ANÁLISE TEÓRICO-EXPERIMENTAL DO USO DE PARAFUSO ESTRUTURAL COMO CONECTOR DE CISALHAMENTO EM PILAR MISTO COMPOSTO DE PERFIL TUBULAR RETANGULAR PREENCHIDO COM CONCRETO

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Publicada em 03/04/2017

Discente: Ellen Martins Xavier

Resumo:

A utilização de sistemas estruturais mistos de aço e concreto estão sendo cada vez mais empregados em construções no Brasil e no mundo. Os pilares mistos são muito utilizados nas estruturas de pontes e de grandes obras, destacando entre eles o pilar misto preenchido com concreto (PMPC). Os dois materiais envolvidos no sistema misto, aço e concreto, devem propiciar uma interação adequada para garantir a avaliação estrutural como um sistema misto. Quando a aderência natural na interface entre o aço e o concreto não é suficiente para manter o pilar misto trabalhando em conjunto é necessário o uso de conectores de cisalhamento, ou seja, dispositivos de transferência de carga entre os materiais. Entre os tipos de conectores tem-se o parafuso estrutural que tem seu comportamento ainda pouco estudado no pilar misto. Assim, observa-se a importância da realização de trabalhos que contribuam para a análise do comportamento de parafusos utilizados como conectores em PMPC. Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de parafusos estruturais utilizados como conector de cisalhamento em PMPC e comparar os resultados encontrados nos ensaios experimentais com os resultados obtidos com as formulações da ABNT NBR 16239:2013. Para confecção dos protótipos foram utilizados perfis tubulares retangulares com duas dimensões de seções transversais distintas, variando os parâmetros do diâmetro do parafuso e quantidade de parafusos instalados. Também foram ensaiados protótipos sem a utilização de conectores, com objetivo de avaliar o comportamento da aderência natural do PMPC. Tanto nos protótipos com parafusos, quanto nos sem parafusos, foram realizados ensaios experimentais tipo push-out adaptado. Verificou-se que os parafusos estruturais têm comportamento dúctil e são eficientes quando utilizados em PMPC fabricados com perfil tubular retangular. Comparando os resultados experimentais dessa pesquisa com os valores encontrados por meio das equações da ABNT NBR 16239:2013, observou-se que as formulações da norma brasileira conduzem a resultados conservadores. Foi verificado que há grande influência do efeito do confinamento no aumento da carga resistente dos conectores, constando a importância de se considerar a tensão do concreto confinado nas formulações da ABNT NBR 16239:2013. Quanto à aderência natural dos protótipos sem conectores, as determinações da ABNT NBR 8800:2008 estão a favor da segurança, quando comparadas com os resultados experimentais dessa pesquisa.

Abstract:

Structural systems composed of steel and concrete are being widely employed in constructions in Brazil and worldwide. Composite columns are widely used in bridges and major constructions, specially the composite concrete filled steel tubular columns (CFT). The two materials involved in the composite system, steel and concrete, must provide a proper interaction to guarantee the structural analysis as a composite system. When the natural adherence in the interface between steel and concrete is not enough to maintain the composite column working as a set, it is necessary the use of shear connectors, in other words, loading transference devices between materials. Among the types of connectors, there is the structural bolt, which structural behavior has not been sufficiently researched in composite columns. Therefore, it is noticeable the importance of works that can contribute to the behavior analysis of bolts used as connectors in CFT. This works’ goal is to investigate the behavior of structural bolts used as shear connectors in CFT and compare the results found in experimental analysis with the formulations of ABNT NBR 16239:2013. For the prototyping, rectangular hollow sections with two different cross-sections were used, where the parameters varied were the bolt’s diameter and quantity of bolts installed. Test series without the use of connectors were also done, aiming to analyze the natural adherence of CFT. Either in prototypes with bolts or in prototypes without bolts, experimental push-out tests were made. It was noticed that structural bolts have ductile behavior and are efficient when used in CFT manufactured with rectangular hollow sections. Comparing the experimental results of this research with the values found in equations from ABNT NBR 16239:2013, it was possible to notice that the formulations from the Brazilian standard lead to conservative results. It was possible to verify that there is a major influence of the confinement effect in the increase of the resistant load from connectors, noticing the importance of considering the confined concrete’s tension in the formulations of ABNT NBR 16239:2013. Regarding the natural adherence of the prototypes without connectors, the determinations from ABNT NBR 16239:2013 are in favor of safety when compared with the experimental results of this research. Key-words: shear connector, concrete filled steel tubular columns, rectangular tubular section.

Palavras-chave:

conector de cisalhamento, pilar misto preenchido com concreto, perfil tubularretangular_

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Arlene Maria Cunha Sarmanho

Banca Examinadora:

Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho (UFOP, Presidente)
Prof. Ricardo André Fiorotti Peixoto
Prof. Joel Martins (IFMG)
Prof. Michèle Farage (UFJF)

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