José Luiz Costa Souza

Título



Reticulado Espacial Composto para Pisos de Grandes Vãos

Orientador(es)



Ronaldo Carvalho Battista

Resumo



Este trabalho apresenta uma nova concepção de estrutura mista para pisos de grandes vãos, constituídos por um reticulado espacial metálico e uma laje de concreto armado, conectados por meio de pinos rosqueados. O desenvolvimento do sistema estrutural aqui proposto foi conduzido com auxílio de modelos teórico-numéricos e de um modelo físico, em escala geométrica, de um protótipo (1:1). A análise teórica foi realizada por meio de modelagem em elementos finitos de barra para o reticulado espacial e de casca para a laje de concreto armado, cobrindo-se todas as fases concebidas de funcionamento do sistema. Para a avaliação experimental, foi projetado e construído um modelo reticulado espacial composto, em escala real, com 9,20m x 9,20m x 0,90m, no qual a laje ortotrópica de concreto armado tem espessura média de 0,11m. O modelo foi instrumentado com vários sensores para medir deformações, acelerações e deslocamentos, e foi testado no Laboratório de Estruturas da COPPE/UFRJ, utilizando-se dispositivos especiais para a geração das cargas concebidas e construídas para esta finalidade, além de equipamento servo-hidráulico para aplicação das mesmas. Os resultados experimentais e teóricos obtidos demonstram o bom desempenho desse novo sistema estrutural para pisos de grandes vãos e, portanto, pode ser agora recomendado para aplicações práticas nas indústrias de construção civil e industrial, devendo ser acompanhado, em futuro breve, pelo estabelecimento de prescrições normativas para o projeto, a fabricação e a construção desse tipo de estrutura.

Abstract



This work proposes a new composite spatial structural model for long spans floors, using a spatial steel frame connected to a reinforced concrete slab by threaded rods at the top nodes. The development of the proposed structural system was carried out with the aid of theoretic-numerical models, and a physical one, built up as a prototype to geometric scale (1:1). The theoretical analysis was realized by modeling the spatial steel frame with finite bar elements and shell elements, for the reinforced concrete slab, covering up every load stage to analyse the system behavior. For the experimental evaluation it was designed and built a spatial composite frame model in natural scale with overall dimensions 9.20m x 9.20m x 0.20m, in which the orthotropic reinforced concrete slab is 0.11m thick. The model instrumentation consisted of several electronic sensors to measure strains, accelerations and displacements. The model tests were performed at COPPE/UFRJ Structures Laboratory, using a servo-hydraulic jacking equipment and special loading devices idealized and fabricated specially for this experimental program. The experimental and theoretical results obtained, demonstrated that this new system for long span floors has a satisfactory structural behavior and therefore can be proposed as a solution for civil and industrial construction. For current use this proposal shall be in a near future followed by recomendations from the existing Building Codes, for the design, fabrication, and construction of this type of structure.

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