Estudo da aderência entre aço e concreto em pilares tubulares mistos preenchidos: uma análise experimental e computacional
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Francisco Carlos Rodrigues
Eduardo Chahud
Eduardo Chahud
Resumo
A crescente demanda na utilização de pilares mistos, sem os devidos cuidados construtivos, torna-se um fator relevante para o estudo da aderência entre o aço e o concreto. Existe um grande número de fatores que atuam no comportamento estrutural que influencia na performance técnica dos pilares mistos, sejam relacionados ao concreto, ao aço ou à execução no canteiro de obras. Na literatura existente encontram-se estudos teóricos e experimentais abordando o tema, mas existe pouca informação sobre a influência do estado superficial das paredes tubulares na aderência com o concreto. O presente trabalho avalia, através de 36 ensaios laboratoriais de pushout e 34 simulações computacionais à compressão, a interferência da aderência interna entre o núcleo de concreto e as paredes do perfil em aço patinável. Foram ensaiados 12 corpos-de-prova mistos tubulares preenchidos com concreto para cada seção geométrica (circular, quadrada e retangular), com 800 mm de altura. A formação da pátina foi acelerada em metade das amostras internamente. A análise computacional foi dividida em 3 partes, sendo a primeira análise com carregamento somente no núcleo de concreto, a segunda com atuação no conjunto e a terceira carregando os materiais isoladamente. Os resultados do programa experimental demonstraram um aumento significativo da tensão de aderência entre o aço e o concreto com a presença da oxidação interna nos perfis tubulares. A análise computacional simulou o comportamento real dos materiais para as situações estudadas.
Abstract
The increasing usage of mixed steel/concrete pillars in Brazil, without the necessary constructive details, is a relevant factor in the study of the adherence between steel and concrete. Many factors, related to the concrete, to the steel tube and to the preparation of the mixed pillars in the construction site, affect the structural technical performance of the pillars. One can find in the literature theoretical and experimental studies covering the subject, but there are scant information concerning the role of the surface of the steel tubes on their adherence to the internal concrete. This role is studied in the present research, employing 36 push-out laboratory experiments and 34 numerical simulations of compression tests. Three cross-section shapes were considered (circular, square and rectangular) and 12 samples, 800 mm long, for each cross-section, were evaluated. Half of the samples had their internal steel surfaces chemically conditioned. The numerical analysis involved three steps: the first involved loading only on the concrete nucleus, the second considered the simultaneous loading of the steel tube and of the concrete nucleus, and finally each of these elements were loaded separately. The experimental and numerical results indicated a significant increase in the steel/concrete adherence after the internal surface conditioning of the steel tubes. The numerical simulations described adequately the experimental results.
Assunto
Concreto, Aço Estruturas, Engenharia civil, Construção civil
Palavras-chave
Simulação computacional, Pilares mistos tubulares preenchidos, Ensaios laboratoriais, Oxidação superficial interna, Aderência