Dimensionamento de conectores de cisalhamento segundo a ABNT NBR

A ABNT NBR 8800:2008 trata do dimensionamento de conectores de cisalhamento do tipo pino com cabeça (stud bolt) e do tipo U laminado ou formado a frio com espessura de chapa igual ou superior a 3 mm. Para os conectores do tipo pino com cabeça deve ser considerado seu comprimento após a instalação no mínimo igual a 4 vezes o diâmetro.

Quanto aos conectores do tipo U laminado ou formado a frio, estes devem ser soldados à mesa superior do perfil de aço através de solda contínua, pelo menos nas duas extremidades de sua mesa, com resistência mínima igual a 1,25 vezes a força resistente de cálculo do conector. A solda deve obedecer às prescrições da norma ABNT NBR 8800:2008 ou da ABNT NBR 14762:2010. Todos os conectores de cisalhamento devem ficar completamente imersos no concreto das lajes, com cobrimento superior mínimo de 10,0mm.

2.2.5.1 Força resistente de cálculo dos conectores do tipo pino com cabeça

Para os conectores do tipo pino com cabeça (stud bolt) a força resistente de cálculo de um conector de cisalhamento é dada pelo menor dos valores obtidos através das expressões 2.5 e 2.6.

𝑄_𝑅𝑑 =1 2∙ 𝐴𝑐𝑠. √𝑓𝑐𝑘. 𝐸𝑐 𝛾_𝑐𝑠 (2.5) 𝑄_𝑅𝑑 =𝑅𝑔. 𝑅𝑝. 𝐴𝑐𝑠. 𝑓𝑢𝑐𝑠 𝛾_𝑐𝑠 (2.6) onde:

𝛾_𝑐𝑠 é o coeficiente de ponderação da resistência do conector, igual a 1,25 para combinações últimas de ações normais, especiais ou de construção e igual a 1,10 para combinações excepcionais;

𝐴_𝑐𝑠 é a área da seção transversal do conector; 𝑓𝑢𝑐𝑠 é a resistência à ruptura do aço do conector;

𝐸_𝑐 é o módulo de elasticidade do concreto;

𝑅_𝑔 é um coeficiente para consideração do efeito de atuação de grupo de conectores; 𝑅_𝑝 é um coeficiente para consideração da posição do conector.

Segundo a ABNT NBR 8800:2008, o coeficiente 𝑅_𝑔 pode assumir o valor de 1,0 para um conector soldado em uma nervura de forma de aço perpendicular ao perfil de aço; para qualquer número de conectores em uma linha soldados diretamente no perfil de aço; para qualquer número de conectores de cisalhamento em uma linha soldados através de uma forma de aço em uma nervura paralela ao perfil de aço e com relação bf/hf igual ou superior

a 1,5. Assume-se o valor de 0,85 para dois conectores soldados em uma nervura de forma de aço perpendicular ao perfil de aço; para um conetor soldado através de uma forma de aço em uma nervura paralela ao perfil de aço e com relação bf/hf inferior a 1,5. O valor de 𝑅_𝑔 é

adotado como 0,7 para três ou mais conectores soldados em uma nervura de forma de aço perpendicular ao perfil de aço.

O coeficiente 𝑅_𝑝 assume o valor de 1,0 para conectores soldados diretamente no perfil de aço, no caso de haver nervuras paralelas a esse perfil, pelo menos 50% da largura da mesa deve estar em contato direto com o concreto. O valor de 0,75 é atribuído ao coeficiente 𝑅_𝑝 para conectores soldados em uma laje mista com as nervuras perpendiculares ao perfil de aço e emh igual ou superior a 50 mm; para conectores soldados através de uma forma de aço

e embutidos em uma laje mista com nervuras paralelas ao perfil de aço. Assume-se o valor de 0,60 para 𝑅𝑝 no caso de conectores soldados em uma laje mista com nervuras

perpendiculares ao perfil de aço e emh inferior a 50 mm. Na Figura 2.49 são apresentados

detalhes para a obtenção da distância emh no dimensionamento dos conectores do tipo pino

com cabeça em lajes mistas.

Figura 2.49 - Valores de emh em lajes mistas (ABNT NBR 8800:2008).

2.2.5.1.1 Força resistente de cálculo dos conectores U laminados ou formados a frio

Para os conectores de cisalhamento do tipo U laminado ou formado a frio, com altura da seção transversal igual ou superior a 75 mm e totalmente embutido em laje maciça de concreto com face inferior plana e diretamente apoiada sobre a viga de aço, a força resistente de cálculo é obtida através da equação 2.7.

𝑄_𝑅𝑑= 0,3. (𝑡𝑓𝑐𝑠+ 0,5. 𝑡𝑤𝑐𝑠). 𝐿𝑐𝑠. √𝑓𝑐𝑘. 𝐸𝑐

𝛾_𝑐𝑠 (2.7)

onde:

𝑡_𝑓𝑐𝑠 é a espessura da mesa do conector, tomada a meia distancia entre a borda livre e a face adjacente da alma;

𝑡_𝑤𝑐𝑠 é a espessura da alma do conector; 𝐿𝑐𝑠 é o comprimento do perfil U.

Devem ser tomados cuidados para evitar o surgimento de trincas na região das dobras e da chapa durante o processo de conformação do conector formado a frio.

3 ANÁLISE NUMÉRICA

Neste capítulo são apresentados resultados de análises numéricas realizadas com o uso de ferramentas computacionais que se baseiam no método dos elementos finitos para a análise estrutural.

Ensaios experimentais são de fundamental importância no estudo e compreensão de fenômenos que necessitam de esclarecimentos quanto a diversos parâmetros. No caso do estudo de conectores de cisalhamento, os resultados experimentais são de grande importância na validação e aprimoramento dos métodos teóricos de estimativa de resistência e classificação quanto à ductilidade, apesar das limitações quanto aos resultados que geralmente são obtidos em pontos específicos do modelo experimental e quanto aos elevados custos na construção e ensaio de modelos de laboratório. Quanto a esses aspectos, a realização de estudos numéricos é de grande valia na análise do comportamento de novos tipos de conectores de cisalhamento, pois, desde que o modelo numérico apresente-se calibrado, pode-se obter resultados para o modelo como um todo que podem servir de complementação para as análises experimentais.

Antes da realização do programa experimental desta pesquisa foram realizadas simulações numéricas para avaliação da potencialida e eficiência dos conectores desenvolvidos neste trabalho. Após esta avaliação inicial dos conectores, através de analises numéricas, e perante o comportamento promissor observado, os conectores treliçados foram habilitados para a realização de uma análise experimental mais aprofundada através de ensaios de cisalhamento direto (push-out tests).

Nos ensaios de push-out, os modelos foram idealizados com 8 conectores dispostos em fila dois a dois em cada flange do perfil metálico. Na modelagem numérica, tomou-se proveito do plano de simetria perpendicular ao plano da alma, analisando-se assim metade dos modelo submetidos a ensaios de push-out, o que contribui para a diminuição do número de elementos finitos e consequentemente para otimização do processamento e da convergência do modelo numérico.

Quanto à malha de elementos finitos utilizada, buscou-se realizar um refinamento nas regiões onde eram esperados maiores esforços e deslocamentos no modelo numérico, notadamente nas regiões próximas dos conectores de cisalhamento, otimizando com isso o processamento de dados durante a resolução do modelo numérico.