Odivaldo Barbosa Dias
Título
ANÁLISE NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO DE PISO MISTO FORMADO POR PERFIS DE AÇO FORMADOS A FRIO E LAJE PRÉ-MOLDADA DE CONCRETO
Resumo
Os sistemas de piso misto de aço e concreto melhoram a capacidade de resistên-cia e rigidez à flexão. Os estudos sobre pisos mistos de edificações disponíveis na literatura consideram, em sua maioria, seções transversais abertas de aço e lajes de concreto armado maciço ou steel deck. O presente trabalho baseia-se nos resultados obtidos em uma campanha experimental realizada pelo grupo de pesquisa em estru-turas de aço e construção mista do Laboratório de Estruturas e Materiais Professor Fernando Lobo Carneiro da COPPE/UFRJ, e propõe a validação de um modelo nu-mérico em Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de aprimorar o conhecimento do comportamento estrutural do sistema construtivo. Este trabalho visa estender a investigação original do sistema estrutural misto proposto e testado por Leal (2019), associando treliças em elementos de Perfil Formado a Frio (PFF) e laje mista steel deck de concreto pré-fabricado unidirecional, combinado com inovadores conectores de cisalhamento do tipo Thin-Walled-Perforbond (TWP), para o qual existem pou-cos estudos numéricos e experimentais. Nesse contexto, o presente trabalho realizou a modelagem numérica baseada no MEF de oito modelos, calibrados com auxílio de resultados experimentais. A combinação de elementos utilizados inclui elementos de pórtico para a treliça, casca ou sólidos para a laje de concreto e os conectores de cisalhamento como elementos de (i) barras e/ou (ii) molas idealmente rígidas. Os resultados concluíram que o modelo cuja modelagem inclui a laje maciça, a treliça em elementos com excentricidade positiva nos nós, elementos de mola para simular o contato sem atrito longitudinal entre aço e concreto mostrou-se o melhor modelo em MEF, em relação à rigidez à flexão e altura da linha neutra.
Abstract
Steel and concrete composite floor systems improve the strength capacity and flexural stiffness. Studies on composite floor of buildings available in the literature consider, for the most part, open steel cross sections and solid or steel deck reinforced concrete slabs. The present work is based on the results obtained in an experimental campaign carried out by the research group on steel structures and composite con-struction at the Laboratory of Structures and Materials Professor Fernando Lobo Carneiro from COPPE /UFRJ, and proposes the validation of a numerical model based on the Finite Element Method (FEM), in order to improve the knowledge of the structural behavior of the construction system. This work aims to extend the original investigation of the composite structural system proposed and tested by Leal (2019), associating lattice girder in cold-formed steel members (CFS) and steel deck composite unidirectional prefabricated concrete slab, combined with in-novative Thin-Walled-Perforbond (TWP) shear connectors, for which there are few numerical and experimental studies. In this context, the present work performed eigth models FEM-based numerical modeling, calibrated with the help of experi-mental results. The combination of elements used includes frame elements for the truss, shell or solids for the concrete slab and the shear connectors as elements of (i) bars and/or (ii) ideally rigid springs. The results concluded that the model, which modeling includes the solid slab, the truss in bar elements with positive eccentricity at the nodes, spring elements to simulate contact without longitudinal friction be-tween steel and concrete proved to be the best model in FEM, related to the flexural Bending stiffness and depth of the neutral line.
