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http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCUHHG| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Estudo experimental e numérico de vigas mistas constituídas de perfil de aço tubular retangular preenchido com concreto autoadensável em escala real |
| Authors: | Jacqueline Maria Flor |
| First Advisor: | Ricardo Hallal Fakury |
| First Co-advisor: | Rodrigo Barreto Caldas |
| First Referee: | Francisco Carlos Rodrigues |
| Second Referee: | Armando Cesar Campos Lavall |
| Third Referee: | Eduardo de Miranda Batista |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Ana Lucia Homce de Cresce El Debs |
| Abstract: | Elementos estruturais constituídos por tubos de aço preenchidos com concreto apresentam uma série de vantagens quando comparados a elementos de concreto armado ou de aço isolados. Este trabalho, que envolve análises experimental e numérica, tem por objetivo a investigação do comportamento estrutural à flexão pura de vigas mistas constituídas de um perfil de aço tubular retangular preenchido com concreto autoadensável, associado ou não a uma laje de concreto maciça ligada à mesa superior do perfil de aço. Na análise experimental foram utilizados protótipos em escala real e empregados perfis de aço tubulares retangulares com dimensões nominais de 250×150×6,4 mm e resistência nominal ao escoamento de 300 MPa e concreto autoadensável com espalhamento nominal de 660-750 mm e resistência característica à compressão de 30 MPa. Inicialmente, foram realizados testes de concretagem em dois protótipos de 12 m de comprimento para se investigar a viabilidade executiva do preenchimento com concreto de tubos de aço retangulares, em escala real, posicionados horizontalmente, visando à sua aplicação no canteiro de obras. Na sequência, doze protótipos de 6 m de comprimento foram submetidos ao ensaio de flexão de 4 pontos, incluindo dez vigas mistas e duas vigas puramente de aço para comparação. Os parâmetros investigados foram a condição da interface entre o tubo de aço e o núcleo de concreto, a taxa de armadura passiva do núcleo de concreto e a presença de uma laje maciça de concreto sobreposta ao perfil de aço tubular retangular. Um modelo numérico tridimensional baseado no Método dos Elementos Finitos foi desenvolvido utilizando o software ABAQUS para simular o comportamento das vigas mistas. O modelo foi calibrado e verificado com base nos resultados obtidos experimentalmente. Na sequência, o modelo foi empregado em um estudo paramétrico para se avaliar a influência de parâmetros específicos no comportamento das vigas mistas. Os resultados experimentais e numéricos obtidos para o momento fletor resistente e para a rigidez à flexão foram comparados entre si e com valores teóricos determinados com base em procedimentos normativos nacionais e internacionais vigentes. |
| Abstract: | Concrete-filled steel tube structural members offer numerous advantages over reinforced concrete or steel tube elements alone. This doctoral research reports results of a study that aims to investigate the structural behavior of real scale composite beams consisting of a rectangular steel tube filled with concrete, associated or not with a concrete solid slab placed over the superior flange of the steel component. Rectangular steel tubes of 250×150×6.4 mm in dimensions and 300 MPa of yield strength were used. Self-consolidating concrete with slump flow of 660-750 mm and characteristic concrete strength of 30 MPa was used to infill the steel tubes. Concrete-filling tests were carried out on two beam specimens of 12-m in length to investigate the feasibility of casting horizontally real-scale rectangular tubes, aiming at its application at the construction site. A total of twelve 6-m long specimens were subjected to flexural test afterward, including ten CFST beams and two steel hollow section (SHS) beams for comparison. The parameters investigated were the steel-concrete interface condition, the reinforcement ratio of the concrete core and the association of a concrete solid slab placed over the rectangular steel tube. A tridimensional finite element model was developed in ABAQUS software to simulate the flexural behavior of CFST beams. The model was calibrated and validated against experimental results. The model was then used to conduct a parametric study to evaluate the influence of specific parameters on the behavior of CFST beams. The experimental and numerical results for the the beam flexural capacity and the flexural stiffness were compared with each other and with theoretically predicted values determined in accordance to either national and international standards. |
| Subject: | Engenharia de estruturas Aço tubular Estruturas Construção mista |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCUHHG |
| Issue Date: | 3-Apr-2018 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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