ABNT NBR 8800:2008 Projeto de estruturas metálicas e estruturas mistas de aço e concreto para edifícios. Npl,s,Rd Tensão de compressão axial resistindo à plastificação total da seção de armadura de aço.
Introdução
Porém, com a inauguração da Torre Eiffel em 1889, com 300 metros de altura, essa marca foi definitivamente superada (LMC USP, 2002). Com 443 metros de altura (incluindo a antena de 62 metros), o Empire State Building, nos Estados Unidos (Figura 4b), permaneceu como o edifício mais alto do mundo por quase 40 anos, até chegar à torre norte do World Trade Center, nos Estados Unidos. Estados em 1970.
Caracterização de colunas tubulares circulares mistas de aço e concreto
A interação com meios mecânicos ocorre através de mecanismos de transferência de carga, como conectores de cisalhamento, baseados no comportamento da transferência das tensões de cisalhamento na interface entre o aço e o concreto do pilar misto, para a força necessária ao deslizamento entre os materiais (LIMA , 2018). Após a perda de adesão entre os materiais, prevalece a adesão mecânica, caracterizada pela transferência uniforme de tensões de cisalhamento ao longo do comprimento do tubo (OLIVEIRA, 2008).
Interação aço x concreto
Quando o carregamento é aplicado apenas no núcleo de concreto, percebe-se que o efeito do confinamento do concreto é mobilizado desde as primeiras etapas do carregamento. Esses ensaios experimentais foram realizados com compressão concêntrica no núcleo de concreto e de maneira geral mostraram que a espessura do tubo afeta diretamente a contenção do concreto.
Dimensionamento de colunas mistas – Modelo analítico
No caso dos pilares CFST, o perfil de aço atua como proteção do núcleo de concreto, além de verificar o efeito do confinamento. responsável pelo aumento da resistência do pilar, é diretamente incompatível com o uso de concreto de alta resistência em determinados casos. Os efeitos do confinamento em pilares mistos ainda são controversos, pois esta característica específica do concreto é limitada à esbeltez do pilar misto. Seguindo o exemplo de pesquisas realizadas em pilares de concreto armado quanto aos efeitos do confinamento do concreto, há grande interesse em detalhar esta propriedade do concreto em pilares mistos.
1997) estudou o comportamento do concreto reciclado utilizando pilares CFST, com o objetivo de elucidar as deformações do concreto reciclado quando confinado em tubos de aço. Estudos sobre a utilização de concreto agregado reciclado como concreto para preenchimento de pilares mistos os distinguem como pilares RACFST (Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tubular Columns).
Introdução
Compatibilização dos parâmetros de cálculo
Está determinado na seção P.1.4.1 da ABNT NBR 8800:2008 que as resistências de todos os materiais (perfil de aço, núcleo de concreto e armadura) devem ser alcançadas sem flambagem local do perfil de aço na seção transversal. O coeficiente αc refere-se à tensão do concreto e deve ser igual a 0,95 para seções circulares de tubos de aço preenchidos com concreto (seção P.4). O fator de contribuição do aço é uma condição relativa à contribuição da seção de aço para a resistência total da seção transversal do pilar misto que deve ser atendida no projeto da barra.
Tal como a força de compressão axial resistente ao dimensionamento para toda a plastificação da secção mista, Npl,Rd, inclui a soma das forças axiais resistentes ao dimensionamento do betão e da armadura longitudinal individual de aço (no caso de pilares CFST é reduzida), é independente do comprimento da coluna. A Equação 10 pode ser reescrita para especificar cada parte relevante, Npl,a,R em relação à resistência da seção de aço e Npl,c,Rk em relação à resistência característica do núcleo de concreto.
Efeitos do confinamento
A Figura 41 resume a comparação entre a tensão resistiva calculada com a plastificação total da seção mista, Npl,Rd com e sem o efeito do confinamento atuando nas seções relacionado à resistência dos elementos. O mesmo acontece para a característica de resistência à compressão axial da seção mista, Npl,Rk (Figura 42). A EN estabelece critérios para verificação do aumento da resistência da secção devido ao efeito do confinamento do betão.
Neste caso é importante conhecer a excentricidade (e) aplicada ao carregamento da secção mista e o seu índice de esbeltez relativo λ0. Analiticamente, para o comprimento proposto para ambas as seções mistas, o índice de esbeltez correspondente a cada uma é menor ou igual a 0,5, ou seja, considera-se o efeito de confinamento como o aumento da resistência da seção mista.
Modelo de análise mecânica de colunas RACFST
As hipóteses adotadas por Huang et al. 2015) para a análise do modelo de pilar CFST, observam que: .. a) o núcleo de concreto e o tubo de aço estão em estado de tração triaxial. Na terceira etapa, a pressão confinante é ligeiramente reduzida devido à grande deformação do tubo de aço, mas não é igual ou inferior a zero. Para os autores, não há efeito do agregado de concreto reciclado na tensão axial desenvolvida no tubo de aço.
Nesta fase, a tensão circunferencial, σh, é negativa, enquanto a pressão confinante é positiva, fato que ocorre no início do carregamento, devido à expansão. do núcleo de concreto é baixo em comparação com o tubo de aço. De acordo com Huang et al. 2012), quando a carga aumenta, σh torna-se positivo e aumenta conforme o aumento da deformação, pois a deformação do núcleo de concreto torna-se maior que a do tubo de aço.
Seção de aço
O comprimento, L, do corpo de prova (Figura 47) é determinado para otimizar o perfil de aço, com condição mínima a ser atendida pela relação entre o comprimento da seção e seu diâmetro, L/D = 3,0 (Tabela 20) . Os corpos de prova, que foram retirados dos tubos de aço para sua caracterização, foram preparados de acordo com a ABNT NBR ISO Materiais metálicos – Ensaio de tração. Por se tratar de um tubo, as amostras extraídas não são planas. Contudo, a variação na área da secção transversal é, como verificado, muito pequena devido a esta curvatura.
Os ensaios de tração nas amostras extraídas de perfis de aço com diâmetros de 177,80 mm e 152,40 mm (Figura 52b) levaram ao reajuste dos valores obtidos na Tabela 20 para os valores apresentados na Tabela 21. O comprimento inicial das amostras foi fixado em 100 mm, dividido em 10 seções de 10 mm cada.
Seção de concreto
A origem do agregado de RCA reciclado neste estudo provém das amostras utilizadas nos ensaios experimentais de Maceda (2018), cuja resistência característica é próxima de 40 MPa (Figura 54). Durante a concretagem do núcleo de concreto dos perfis mistos, foram separadas do concreto amostras do enchimento de concreto. Percebe-se que os valores de resistência obtidos para as amostras de concreto reciclado demonstram um melhor desempenho deste concreto.
Apesar da porosidade, as amostras de concreto reciclado apresentaram resultados de resistência satisfatórios. É possível comparar o interior de amostras de concreto reciclado e concreto convencional observando a trajetória de fratura entre o agregado graúdo (Figura 59).
Seção mista
Observando os valores obtidos para a carga semanal das seções de aço e concreto, ignorando inicialmente os efeitos do confinamento, obtém-se o fator de contribuição do aço. A Tabela 30 apresenta os valores do fator de contribuição do aço em função da carga semanal de cada trecho. Portanto, com os novos valores da carga semanal das seções de aço e concreto, levando em consideração os valores de resistência obtidos nos ensaios de caracterização do material, o fator de contribuição do aço para a seção mista é recalculado sob a ação do confinamento, conforme mostrado na Tabela 31.
Isto significa que a proporção da carga plastificante em relação ao aço é reduzida em cerca de 20%. Embora a carga plastificante como um todo seja maior para a seção mista, parte deste valor é reduzida pela contribuição do aço (20%), enquanto a contribuição do concreto praticamente triplica.
Ensaio de compressão axial
Isto significa que a proporção da carga plastificante em relação ao concreto aumenta significativamente devido ao efeito de confinamento do concreto. Ao aumentar o valor da carga plastificante relativamente ao betão, consequentemente é revisto o factor de contribuição do aço (Tabela 31), o que se afasta do comportamento de um pilar de aço, onde δ >0,9, e se aproxima do comportamento que seria típico de um pilar de aço. uma coluna mista. Nos ensaios experimentais são utilizados dois anéis constituídos de tubos utilizados no perfil de aço, dependendo do diâmetro do perfil ensaiado.
Introdução
Embora o comprimento dos pilares seja diferente, a relação L/D= 3,0 é a mesma para ambos, portanto o comprimento do pilar não é aceito como variável de análise neste estudo. O mesmo se aplica à espessura dos tubos de aço, que permanece a mesma para ambos os diâmetros.
Seções de aço
Os aspectos relacionados ao ensaio experimental da amostra A1, quanto ao carregamento e às deformações ocorridas podem ser observados na Figura 65. Os aspectos relacionados ao ensaio experimental da amostra A2, quanto ao carregamento e às deformações ocorridas podem ser observados na Figura 65. 67. O corpo de prova A3, após ser submetido ao ensaio de compressão, apresentou flexão local em sua parte inferior, em região localizada próxima ao anel (Figura 69).
A amostra A4, após ser submetida ao ensaio de compressão, apresentou flambagem local na porção superior, em área próxima ao anel (Figura 70). Os aspectos relativos aos ensaios experimentais das amostras A3 e A4, no que diz respeito às cargas e deformações ocorridas, são apresentados nas Figuras 71 e 72.
Seções mistas
Enquanto o M10-30-C00 “restaura” e redistribui os esforços internamente entre a seção metálica e o núcleo de concreto, o M10-30-C00 não apresenta o mesmo comportamento, o que pode ser justificado pelo rearranjo interno do concreto. Enquanto M13-30-R30 “restaura” e redistribui os esforços internamente entre a seção de aço e o núcleo de concreto, M12-30-R30 e M14-30-R30 não apresentam o mesmo comportamento, o que pode ser justificado pelo rearranjo do concreto internamente. Enquanto M16-30-R30 “restaura” e redistribui os esforços internamente entre a seção de aço e o núcleo de concreto, M15-30-R30 e M17-30-R30 não apresentam o mesmo comportamento, o que pode ser justificado pelo rearranjo do concreto internamente.
Enquanto M18-30-R50 “recupera” e redistribui o esforço internamente entre a seção de aço e o núcleo de concreto, M19-30-R50 e M20-30-R50 não apresentam o mesmo comportamento, o que pode ser justificado pelo realinhamento do concreto internamente. Enquanto M22-30-R50 “recupera” e redistribui o esforço internamente entre a seção de aço e o núcleo de concreto, M21-30-R50 e M23-30-R50 não apresentam o mesmo comportamento, o que pode ser justificado pelo realinhamento do concreto internamente.
Resultados experimentais
Ao comparar a variação da resistência do concreto convencional entre os valores teóricos propostos de 30 MPa e 40 MPa (Figura 135a), verifica-se uma alteração no valor da carga plastificante da peça mista da ordem de 1,5%, embora a diferença entre a resistência característica do concreto seja de 29,5%. Quando é feita esta comparação para o valor da carga plastificante da porção mista de concreto reciclado entre os valores teóricos propostos de 30 MPa e 40 MPa (Figura 136a), há um aumento no valor da resistência da porção mista da ordem de 16%, quando a diferença entre a resistência característica do concreto for de 17,7%. A influência da área da seção de aço na área da seção de concreto depende diretamente da relação entre D e t, pois o aumento da espessura t provoca uma diminuição na área de concreto da seção mista e consequentemente reduz a área de contribuição de resistência do concreto.
Na Figura 138 pode-se observar que o aumento da relação entre a seção de aço e a seção de concreto, devido à alteração do diâmetro da seção de aço, reduziu a carga máxima. Isto pode ser explicado pela diminuição da área da seção transversal do concreto, devido à diminuição do diâmetro da seção de aço, enquanto a espessura do tubo é mantida.
