Tiago José Limoeiro de Oliveira
Título
Pisos Mistos Aço-Concreto com Ligações Semi-Rígidas sob Ação de Cargas de Gravidade: Análise Estática Não-Linear e Dinâmica, Experimental e Numérica
Resumo
Nesta tese, são apresentados modelos, ferramentas e uma metodologia apropriada para o projeto avançado de sistemas de pisos mistos aço-concreto semicontínuos com ligações semi-rígidas, envolvendo a verificação dos equilíbrios estático e dinâmico da estrutura e dos estados limites últimos e de serviço. Destaque é conferido à avaliação teórico-experimental do comportamento de uma tipologia de ligação constituída por cantoneiras de assento e alma e armaduras na laje de concreto, testada em laboratório por meio de protótipos cruciformes. Um protótipo de laje mista com ligações semi-rígidas viga-viga em escala real foi também testado experimentalmente a fim de avaliar as características dinâmicas e o mecanismo de colapso plástico deste tipo de estrutura. Adicionalmente, dois programas computacionais foram elaborados para análise de pisos mistos: por meio do programa Grecon, a estrutura do piso é representada como uma grelha não-linear, enquanto que por meio do programa PAEST3D é representada como uma estrutura espacial, onde merece destaque a implementação de um elemento de casca tridimensional que possibilita a consideração da ortotropia geométrica da laje, além da possibilidade de aplicação de um sistema de controle passivo de vibrações. Por fim, os benefícios econômicos e estruturais promovidos pela metodologia de projeto apresentada ficam evidentes em um estudo de caso de uma estrutura real onde é proposta uma nova concepção semicontínua em contrapartida à concepção tradicional do projeto original, sendo aplicados atenuadores dinâmicos de massa para redução e controle de vibrações.
Abstract
This thesis presents models, tools and an appropriate methodology for the design of partially restrained steel to concrete floor systems, involving the verification of static and dynamic structural equilibrium as well as the structural behaviour under ultimate and service loads. Special attention is addressed to the evaluation of the theoretical and experimental behaviour of a typology of connection constituted by web and seat angles and reinforcement in the concrete slab, tested in laboratory with cruciform specimens. A composite slab with semi-rigid beam-to-girder connections was also tested in order to evaluate the dynamic characteristics and the plastic collapse mechanism of this type of structure. In addition, two softwares were developed for the analysis of composite floors: with the software Grecon, the floor is represented as a non-linear grid, whereas with the software PAEST3D, the floor is represented as a spatial structure with the use of a tridimensional shell element to enable the consideration of the slab ortotropy, besides the application of a passive control system of vibrations. Finally, the economic and structural benefits promoted by the use of the presented methodology become clear through a case study of a real structure where is proposed a new semicontinuous conception instead of the traditional original one, with the application of tuned mass dampers to reduce and control excessive vibrations.
