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Título: Estudo da rigidez rotacional de vigas mistas de aço e concreto com lajes maciças de concreto armado
Autor(es): Dietrich, Mateus Zimmer
Orientador: Calenzani, Adenilcia Fernanda Grobério
Coorientador: Fakury, Ricardo Hallal
Data do documento: 31-Mar-2017
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Em vigas mistas contínuas e semicontínuas, na região de momento negativo, a mesa inferior do perfil de aço fica comprimida, e caso a alma não tenha rigidez suficiente para evitar a flexão lateral, ela distorcerá, implicando em um deslocamento lateral e um giro da mesa comprimida, caracterizando um modo de instabilidade denominado flambagem lateral com distorção (FLD). O procedimento da ABNT NBR 8800:2008 para verificação desse estado-limite último utiliza a equação do momento crítico elástico de Roik et al. (1990) que tem como base um mecanismo U invertido, formado por duas ou mais vigas de aço adjacentes e a laje de concreto na qual elas são fixadas. A propriedade fundamental para determinação do momento crítico elástico à FLD é a rigidez rotacional da viga mista. De forma simplificada, a rigidez rotacional da viga mista é definida como uma associação em série de molas que representam a rigidez rotacional da laje de concreto, da alma do perfil de aço e da conexão de cisalhamento. Nesta pesquisa, são implementados modelos numéricos, via método dos elementos finitos, para avaliar o procedimento da ABNT NBR 8800:2008 de determinação da rigidez rotacional de vigas mistas de aço e concreto. Os modelos numéricos retratam vigas mistas de borda e internas ao piso com lajes maciças de concreto armado, conexão de cisalhamento com um ou dois conectores de cisalhamento soldados na seção transversal e perfis de aço com alma não enrijecida. São avaliadas as contribuições das rigidezes isoladas da laje, da conexão de cisalhamento e da alma no valor da rigidez rotacional da viga mista. A curva momento versus rotação da laje de concreto e sua influência na rigidez rotacional da viga mista também é investigada. Como conclusões principais, podem ser citadas: a formulação da ABNT NBR 8800:2008 prevê de forma adequada a rigidez rotacional da alma; a rigidez rotacional da conexão de cisalhamento pode ser desprezada no cálculo da rigidez rotacional da viga mista, conforme preconiza a ABNT NBR 8800:2008; a formulação da ABNT NBR 8800:2008 para o cálculo da rigidez rotacional da laje pode ser usada para vigas mistas de borda e internas, porém recomenda-se a adoção de um coeficiente igual a 1,71 para viga mista de borda e 3 para viga mista interna, independente do número de vigas que compõem o piso, e; em determinadas situações, a rigidez rotacional da viga mista pode ser simplificadamente tomada como uma parcela da rigidez rotacional da alma.
In continuous and semi-continuous composite beams, in hogging moment region, the bottom flange of the steel profile is compressed, if the web is not rigid enough to avoid lateral flexion, it will distort, implying a lateral displacement and a rotation of the compressed flange, characterizing a mode of instability called lateral-distortional buckling. The procedure of ABNT NBR 8800:2008 to verify this ultimate limit state uses the elastic critical moment equation, by Roik et al. (1990), which is based on an inverted "U" mechanism, formed by two or more adjacent steel beams and the concrete slab on which they are attached. The composite beam rotational stiffness is the fundamental property for determining the elastic critical moment to lateraldistortional buckling. In simplified form, the rotational stiffness of the composite beam is defined as a series association of springs representing the rotational stiffness of the concrete slab, the steel profile web and the shear connection. In this research, numerical models are implemented, using the finite element method, to evaluate the procedure of ABNT NBR 8800:2008 to determine the rotational stiffness of steelconcrete composite beams. The numerical models portray edge and internal composite beams to the floor with reinforced concrete slabs, shear connection with one or two welded shear connectors in the cross section and non-stiffened steel profile web. The contributions of the insulated rigidities of the slab, the shear connection and the steel profile web to the composite beam rotational stiffness value are evaluated. The moment rotation curve of the concrete slab and its influence on the composite beam rotational stiffness is also investigated. As main conclusions, they can be cited: the ABNT NBR 8800:2008 formulation adequately predicts the web rotational stiffness; the rotational stiffness of the shear connection can be neglected in the calculation of the composite beam rotational stiffness, as recommended by ABNT NBR 8800:2008; the ABNT NBR 8800:2008 formulation for the calculation of slab rotational stiffness can be used for edge and internal composite beams, but it is recommended to adopt a coefficient α equal to 1.71 for edge composite beam and 3 for internal composite beam, independent of the number of beams that make up the floor, and; in certain situations, the rotational stiffness of the composite beam can be simplified as a portion of the web rotational stiffness
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9478
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