Estudo paramétrico do conector Perfobond e influência do confinamento do concreto
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Hermes Carvalho
Renata Gomes Lanna da Silva
Renata Gomes Lanna da Silva
Resumo
O presente trabalho refere-se a um estudo numérico experimental do conector Perfobond.
Este trabalho está sendo empreendido, pois observou-se na literatura que as diferentes
disposições geométricas em que se insere o conector do tipo Perfobond têm grande
influência sobre seu comportamento mecânico, podendo-se observar variações
significativas na ductilidade, capacidade resistente e modo de falha do conector em função
da profundidade e nível de confinamento do concreto na região da conexão. Portanto, nesse
trabalho optou-se por adotar uma nova geometria de ensaio de cisalhamento, similar a um
ensaio de arrancamento, que permite simular o conector tanto em situação superficial
quanto profunda. Observou-se que o furo com barra passante e confinado apresenta um
estágio de resistência secundário onde, após a ruptura localizada do concreto, a barra
passante é mobilizada até sua ruptura, o que dá um acréscimo de capacidade resistente e
ductilidade a conexão. Esse acréscimo não é observado no conector superficial, cuja
capacidade resistente é definida pela falha localizada do concreto, que, devido à ausência
de confinamento, imediatamente danifica a superfície, causando fissuração e destacamento
do concreto. Visando gerar mais dados para a formulação de um novo modelo de cálculo,
construiu-se um modelo numérico no software ABAQUS que reproduz a configuração dos
ensaios realizados. O modelo foi capaz de simular com boa precisão os ensaios
experimentais realizados e, em seguida, é utilizado para extrapolar as configurações físicas
e geométricas dos protótipos experimentais em um estudo paramétrico para verificar a
influência dos parâmetros diâmetro do furo (D), espessura da chapa (t), diâmetro da barra
de reforço (d), e o confinamento dado pela profundidade do conector no interior do
concreto (P), e taxa de armadura confinante (Ac).
Abstract
The present work refers to an experimental and numerical study for the Perfobond connector. This work is being undertaken as it has been observed that the different geometric arrangements in which the Perfobond connector is inserted have great influence on its mechanical behavior. Significant variations in ductility, strength and failure mode of the connector observed in the literature can be attributed to the depth and level of concrete confinement in the region of the connection. Therefore, in this work it was adopted a new push test geometry, similar to a pullout test, which allows simulating the connector in both superficial and confined situations. It was observed that confined Perfobond holes with perforating rebar show a secondary resistance stage, which occurs after local failure of the concrete dowel, where the perforating rebar resists nearly the totality of the shear force until it fails. This behavior provides a strength and ductility increase to the connection and is not observed in superficial connections, whose resistant capacity is defined by the local failure of the concrete, which, due to the absence of confinement, immediately damage the surface, causing cracking and spalling of the concrete. In order to generate more data for the formulation of a new design model, a numerical model that reproduces the configuration of the performed tests was built in ABAQUS software. The model was able to accurately simulate performed push tests and then was used to extrapolate the physical and geometric configurations of the experimental prototypes in a parametric study to validate the influence of some properties such as the hole diameter (D), plate thickness (t), rebar diameter (d), and the confinement given by the connector depth inside the concrete (P), and the confinement steel reinforcement rate (Ac).
Assunto
Engenharia de estruturas, Conectores de cisalhamento, Ensaios
Palavras-chave
Perfobond, Confinamento, Numérico, Ensaios, Conector
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