Conforme citado anteriormente, no dimensionamento do sistema misto segundo as prescrições de norma, considera-se que a ligação de cisalhamento seja responsável pela transmissão dos esforços entre a treliça metálica e a laje de concreto. Tendo-se avaliada a capacidade resistente de cada conector, obtem-se o número necessário de conectores para resistir às tensões oriundas da flexão da treliça mista. Os conectores são dispostos com um espaçamento uniforme sobre o banzo superior, considerando-se a ligação de cisalhamento como dúctil, ou seja, que ocorrerá uma redistribuição plástica dos esforços entre os conectores conforme é feito nas ligações de cisalhamento de vigas mistas. No entanto, algumas condições particulares das treliças mistas em perfis tubulares devem ser observadas.
Para a avaliação da resistência individual do conector, são utilizadas equações, como a Equação (8), que foram definidas a partir de resultados de testes do tipo "push-
out" (Slutter & Driscoll, 1963)), nos quais se utiliza um perfil metálico do tipo I com o conector soldado na direção da alma do perfil. Nas treliças mistas, os conectores são soldados sobre o banzo superior, que no caso estudado neste trabalho, é um perfil tubular. No caso de seções tubulares a parede do perfil do banzo deve ser avaliada considerando os modos de falha citados no item 2.4, a sua capacidade de transmitir o esforço de cisalhamento na região de interface aço/concreto e também os efeitos localizados dos conectores da laje. A ligação de cisalhamento com banzos em perfiis tubulares pode apresentar deslizamentos não previstos e influenciar a condição de interação total entre os materiais.
Segundo Machacek & Cudejko (2010), nas treliças mistas ocorre uma concentração de esforços transmitidos pelos elementos das diagonais aos nós superiores. Em função disso, observa-se uma distribuição inicial de esforços não uniforme ao longo do banzo, sendo os conectores distribuídos uniformemente sobre o banzo. Para garantir a distribuição de esforços entre conectores é necessário maior ductilidade dos mesmos na região dos nós ou a disposição de uma maior quantidade de conectores nesta região, considerando-se em projeto uma análise elástica. Assim, os esforços no nó dependem do carregamento aplicado por cada uma das diagonais e da excentricidade nestes carregamentos, como mostra a Figura 2.23.
a) Nó sem excentricidade b) Nó com excentricidade
Figura 2.23 Carregamentos nas ligações de treliça mista.
Em geral, as componentes verticais dos carregamentos nos elementos equilibram-se entre si (N1y=N2y) ou com o carregamento vertical sobre o nó (N1y=N2y+P). Na treliça metálica, as componentes horizontais são somadas no banzo superior (N1x+ N2x= N4-N3). No caso de uma treliça mista, têm-se outras parcelas de cisalhamento (N + N = V + V ) que são transmitidas à laje. Neste caso, o banzo
superior deve ter capacidade resistente suficiente para absorver esta parcela (N1x+ N2x) e transmití-la à conexão, mobilizando um número maior de conectores na transferência de esforços à laje. Quando o banzo não possui tal capacidade, ocorre transmissão de esforços aos conectores localizados na face superior do perfil. Assim, se o conector for submetido a grandes deformações plásticas, pode haver um comprometimento da ligação.
No caso de ligações com excentricidade (Figura 2.23b) ocorre um efeito localizado adicional devido à flexão. Os esforços resultantes sobre os conectores devem ser limitados, segundo o Eurocode 4 (ENV 1994-1:2004). Para os conectores do tipo pino com cabeça limita-se o esforço máximo de tração igual a 10% do esforço de cisalhamento. As excentricidades são usuais nas ligações de elementos tubulares, e os conectores devem ser projetados considerando esta condição.
O Eurocode 4 (ENV 1994-2:2001) propõe uma metodologia para a análise elástica de ligações de cisalhamento quando ocorre um carregamento concentrado, como no caso de treliças mistas. Nessa metodologia, determina-se o esforço de cisalhamento a ser transmitido pela conexão na interface entre o elemento de aço e a laje de concreto, e a forma da distribuição de esforços ao longo do vão. Portanto, para um carregamento, Fc, na direção paralela ao plano de interface entre o aço e o concreto,
tem-se um esforço de cisalhamento longitudinal, Fh, que pode ser obtido com a Equação
(24) e que deve ser absorvido pela conexão. Pode-se considerar a distribuição do cisalhamento longitudinal, Fh, na interface entre o aço e o concreto ao longo do
comprimento, Lv, como na Figura 2.24a.
)] I / z A ( d ) A / A [( F Fh c ct mist 1 a a mist (24) onde:
Amist e Imist são, respectivamente, a área e o momento de inércia da seção mista
não fissurada, transformada em área de aço equivalente;
Aa e Actsão a área da seção transversal da estrutura de aço e do componente de
concreto, respectivamente, transformado em área de aço equivalente;
d1 é a distância, medida no plano de flexão, do centroide da área Amistà linha de
zae zctsão, respectivamente, as distâncias do centroide da área Amistao centroide
da área Aa e Act, respectivamente, e que é positiva no sentido da vertical para
baixo.
a) Na conexão b) No elemento no qual a força é aplicada
Figura 2.24 Distribuição de forças de cisalhamento longitudinal ao longo da interface, adaptada do Eurocode 4 (ENV 1994-2:2001)
A Figura 2.24 mostra o exemplo de um caso onde o carregamento, Fc, é aplicado
na laje de concreto. A força máxima de cisalhamento por unidade de comprimento, Fhd,máx, pode ser calculada utilizando a Equação (25).
) 2 / b e /( F Fh,max h d ef (25) onde:
bef é a largura efetiva da laje de concreto;
edé igual a 2ehou a 2ev;
eh é a distância lateral do ponto de aplicação do carregamento, Fc, à alma do
elemento de aço, se este carregamento está aplicado na laje;
evé a distância vertical do ponto de aplicação do carregamento, Fc, ao plano da
ligação de cisalhamento, se a força está é aplicada no elemento de aço.
Segundo o Eurocode 4 (ENV 1994-2:2001), na ausência de determinações mais precisas, pode-se considerar que a diferença entre a força aplicada e a transmitida pela
conexão (Fc-Fh) estará dispersa no elemento de concreto ou de aço. O valor do
acréscimo de carga ( N-Figura 2.24b) pode ser obtido utilizando a Equação (26). 4
/ b F
CAPÍTULO 3
3
ESTUDOS COM A TRELIÇA MISTA
Os estudos com as treliças mistas em perfis tubulares envolveram uma programa experimental e análises numéricas, com as quais foi avaliada a influência das ligações tubulares e da ligação de cisalhamento sobre o comportamento global da treliça mista.