A maioria dos estudos experimentais com ligações mistas trata de ligações com pilares de aço com seção “H”, para os quais um dos modos de ruína está associado à compressão na alma do pilar devido à zona de compressão da ligação e por cisalhamento na alma do pilar quando os momentos não são balanceados. Em alguns estudos são inseridos enrijecedores no
Estudo teórico-experimental do efeito da laje na transferência de forças em ligações viga-pilar misto preenchido
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revestidos. A contribuição do concreto na resistência da região comprimida do pilar pode ser considerado no dimensionamento apresentado no EUROCODE 4 (2004), mas não há nenhuma referência nesta norma quanto aos pilares mistos preenchidos.
No caso do revestimento do perfil de aço na região de ligação, a presença do concreto não influi diretamente na resistência da ligação, mas pode contribuir para a sua rigidez e capacidade de deformação da ligação Tschemmernegg (1992).
Devido a esta contribuição, Loh, Uy e Bradford (1992), utilizaram pilares mistos preenchidos no estudo de ligações mistas, justificando o aumento da rigidez dos pilares quando comparada com seções “H” de aço. Como desvantagem, os autores afirmam que as ligações viga-pilar misto preenchido apresentam problemas de execução e exigem cuidados adicionais no detalhamento. A ligação proposta pelos autores consiste num sistema de conectores comercial, “blind boltings”, utilizados para conectar as vigas de aço ao tubo de aço do pilar. Foram ensaiados 6 diferentes modelos, com variação da taxa de armadura na laje, quantidade e posicionamento dos conectores de cisalhamento na viga mista. Para os modelos com alta taxa de armadura e conectores de cisalhamento, a falha ocorreu por flambagem local da alma da viga. Nos modelos com baixa taxa de armadura, a falha ocorreu na laje de concreto armado.
Foi observado que a deformação nas armaduras da laje não variou com a variação no número de conectores de cisalhamento e que as armaduras posicionadas mais distantes do pilar são as mais solicitadas. O benefício de se utilizarem pilares mistos preenchidos com ligações mistas foi comprovado, pois como o pilar tem grande rigidez, não ocorreu falha por flambagem local do pilar. Apesar da ocorrência de ruína por flambagem local da alma da viga, os autores afirmam que o dimensionamento correto das armaduras da laje e dos conectores pode determinar o grau de rotação e a capacidade resistente da ligação.
De Nardin (2007) analisou experimentalmente dois tipos de ligação viga-pilar misto preenchido com a incorporação da laje de concreto, sendo um com laje maciça de concreto e outro com laje mista com fôrma incorporada. A ligação viga-pilar foi realizada com o uso de chapa passante e foi utilizado pilar misto de seção quadrada, conforme indica a Figura 4-9. Ligações similares foram estudadas sem a presença da laje com o intuito de verificar o papel da laje de concreto no comportamento da ligação.
Todos os modelos com a presença da laje apresentaram momento resistente muito superior ao das ligações viga-pilar misto. Outros aspectos relevantes são os deslocamentos e as deformações na viga. O deslocamento da viga foi mais acentuado nos modelos com a presença da laje de concreto. As deformações na viga indicaram que nas ligações mistas, a linha neutra se localiza na laje de concreto armado nos estágios iniciais de carregamento. As ligações viga-pilar apresentaram comportamento de uma ligação rotulada ou flexível, enquanto as ligações mistas apresentaram comportamento semi-rígido.
a) Ligação viga-pilar misto com chapa passante.
b) Modelo de ligação mista analisada (De Nardin, 2007).
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4.7
Considerações finais
A partir das análises dos inúmeros trabalhos experimentais encontrados na literatura, foi possível comprovar a influência da armadura da laje no comportamento geral (rigidez, ductilidade e resistência) das ligações mistas. Diversos parâmetros vinculados às armaduras da laje são preponderantes para o desempenho das ligações mistas, como a ancoragem, a taxa de armadura e o arranjo das armaduras nas proximidades do pilar.
Outro ponto importante no comportamento das ligações mistas é o grau de interação entre a laje de concreto e a viga de aço, e o posicionamento do primeiro conector de cisalhamento. Neste sentido a quantidade e o posicionamento dos conectores de cisalhamento não influem no comportamento da ligação, desde que o grau de interação e o posicionamento do primeiro conector permaneçam inalterados.
Os detalhes de ligação de aço utilizada nas ligações mistas apresentadas na literatura são na sua grande maioria ligações de chapa de extremidade. O PR-NBR 8800 (2007) despreza a contribuição da ligação de aço na região tracionada, e o comportamento da ligação metálica é considerado apenas na região comprimida. Alguns trabalhos encontrados na literatura apresentam formulações que consideram a resistência e a rigidez da ligação de aço na região tracionada.
O tipo de pilar utilizado não traz grande influência na resistência das ligações mistas, já que a resistência é controlada pelos diversos componentes da ligação. A inclusão do concreto no pilar adiciona rigidez à ligação mista, devido ao ganho de resistência do pilar na região de compressão e de cisalhamento. Na literatura são encontrados diversos trabalhos com o uso de pilares mistos revestidos em ligações mistas; O próprio EUROCODE (2004) fornece formulações para estimar aumento da rigidez na zona de compressão e na zona de cisalhamento para este tipo de pilar. Para pilares mistos preenchidos o mesmo não ocorre,
sendo que nenhum dos códigos normativos analisados apresenta formulações especificas para este tipo de pilar; Na literatura técnica o assunto também é pouco abordado.
A grande maioria dos trabalhos encontrados na literatura tem caráter experimental, e poucos trabalhos apresentam propostas de modelos analíticos. Trabalhos com o uso de simulações numéricas para a modelagem do comportamento das ligações mistas são escassos, e os poucos trabalhos que realizam tal abordagem não apresentam muitos detalhes a respeito da modelagem numérica.