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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior As vigas mistas de slim floor fazem parte de um tipo de sistema de piso que possui como principal característica a viga de aço embutida na laje de concreto, resultando em uma redução na altura total do piso, quando comparado a sistemas mistos convencionais. Nos sistemas slim floor, existem múltiplas interfaces de contato entre aço e concreto e diversos meios para ativar o comportamento misto entre os elementos. Particularmente, nos sistemas que utilizam vigas de aço com aberturas na alma, o comportamento estrutural é normalmente governado pelos meios de conexões de cisalhamento presentes no concreto confinado nas aberturas, combinado com uma barra de aço passante, mais a aderência que ocorre nas interfaces entre os elementos de aço e concreto. Neste trabalho, os meios de conexão utilizados nos estudos realizados se baseiam no sistema I-TECH, com aberturas trapezoidais na alma, e no sistema SCSFB, com aberturas circulares na alma. Assim, avaliou-se o comportamento estrutural à flexão de vigas mistas de slim floor com aberturas na alma a partir de modelos de elementos finitos que foram criados com o auxílio do programa computacional Abaqus, e da metodologia proposta por Paes (2003). Os modelos numéricos foram validados de acordo com os experimentos de vigas mistas de slim floor feitos por Ju, Chun e Kim (2009), com aberturas trapezoidais, e Chen, Limazie e Tan (2015), com aberturas circulares. A comparação entre as análises indicou boa concordância com os resultados experimentais. Portanto, os modelos numéricos são capazes de representar o comportamento estrutural à flexão das vigas mistas de slim floor. Após a validação, um extenso estudo de variação de parâmetros foi conduzido para investigar a influência que os diversos parâmetros, relacionados aos meios de conexão, possuem no comportamento estrutural da viga mista de slim floor com aberturas na alma. Com esses estudos, constatou-se que os meios de conexão, em especial as aberturas na alma, exercem significativa influência na ativação do comportamento misto entre os elementos da viga mista de slim floor, e constituem características de projeto relevantes ao desempenho do sistema de piso. Composite floor systems with slim floor beams mainly consist of a steel profile encased in the concrete slab, thus reducing the overall floor depth compared to conventional composite systems. In these systems, there are several shear transfer mechanisms at the contact interfaces between the concrete slab and the encased steel beam to achieve a composite behavior of the materials. In slim floor systems with openings in the web, the shear connection mechanisms consist of concrete dowels passing through web openings with embedded steel reinforcing tie-bars and the bond strength at the contact interfaces between the steel beam and concrete slab. In the design of these systems the connection strength is a critical factor. In this research, the chosen slim floor beams were based on the I-TECH system, with trapezoidal web openings, and the SCSFB system, with circular web openings. Finite element models were created to evaluate the flexural structural behavior of the slim floor beams with web openings. The numerical models were calibrated and validated against experimental tests. The comparison indicated that the analyses results of the finite element models agree with the experimental tests, and are able to predict the structural behavior of the composite slim floor beams. An extensive parametric study was conducted to investigate the influences of the parameters related to the shear transfer mechanisms on the structural behavior of slim floor beams with web openings. Through the studies it was found that shear connections, especially the web openings of the steel profile, have a significant influence on the composite behavior between the elements of the slim floor beams and are relevant design features to the performance of the entire floor system.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais As vigas alveolares são obtidas a partir de perfis de aço laminados padronizados, tipo I ou H. Esses perfis são cortados ao meio, no sentido longitudinal, de modo que as duas metades possam ser reposicionadas e soldadas mais afastadas uma da outra. Dessa maneira, obtém-se peças com uma série de aberturas na alma, com maior altura da seção transversal e com inércia superior, mantendo-se o mesmo peso do perfil de aço original. A colocaçlão de uma laje de concreto sobre a viga alveolar de aço proporciona vantagens construtivas e econômicas. Neste trabalho é apresentado um modelo analítico para o dimensionamento de vigas alveolares mistas. Sua capacidade de resposta frente aos diferentes modos de colapso foi verificada com auxílio de um modelo numérico. O modelo de elementos finitos apresentado e aprimorado neste trabalho foi inicialmente desenvolvido com auxílo do programa ABAQUS, no âmbito do Grupo de Pesquisa de Estruturas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa - Brasil. Foram desenvolvidos estudos de caso com o objetivo de avaliar a capacidade do modelo analítico de representar os estados-limites típicos de vigas alveolares mistas, com base na comparação dos resultados obtidos com auxílio do modelo analítico e por meio do modelo numérico. Para desenvolvimento desses estudos considerou-se a variação de algumas características geométricas e mecânicas das vigas alveolares mistas que influenciam o seu comportamento estrutural, tais como: a geometria dos alvéolos, a relação entre vão e altura expandida da viga alveolar de aço, o grau de interação e a utilização de enrijecedores de alma. O modelo numérico deste trabalho é capaz de representar o comportamento estrutural de vigas alveolares mistas de aço e concreto de forma adequada, uma vez que apresentou cargas máximas, variação da rigidez e modos de colapso compatíveis com aqueles observados em estudos experimentais realizados por outros autores. O modelo analítico desenvolvido também é capaz de representar de forma satisfatória o comportamento estrutural de vigas alveolares mistas de aço e concreto, visto que os seus resultados foram próximos aos obtidos por meio dos modelos de elementos finitos para diferentes modos de colapso e parâmetros de projeto. Castellated beams are obtained from hot-rolled I or H steel sections. These profiles are split longitudinally following a defined pattern, in a way that the high points of the two halves can be welded together, obtaining a beam with regular web openings. This beam presents greater depth and higher moment of inertia, while maintaining the original profile weight. The placement of a concrete slab on the top of the castellated beam provides constructive and economic advantages. This work presents an analytical model for the design of composite castellated beams. The analytical model’s response to different failure modes was verified using a numerical model. The finite element model presented and improved in this work was initially developed with ABAQUS, within the Research Group for Structural Engineering of the Post-graduate Program on Civil Engineering at the Universidade Federal de Viçosa - Brazil. Case studies were performed in order to assess the analytical model’s capability to represent the typical limit states of the composite castellated beams, based on the comparison of the results obtained with the analytical model and those obtained by the numerical model. The variation of some geometrical and mechanical characteristics of the composite castellated beams that influence their structural behavior was done on the development of the case studies, such as the openings geometry, the span/depth ratio, the degree of connection and the use of web stiffeners. The numerical model proposed in this work is able to appropriately represent the structural behavior of composite castellated beams of steel and concrete, since it presented failure loads, stiffness variation and failure modes compatible with those observed in the experimental studies carried out by other authors. The analytical model developed is also capable of satisfactorily representing the structural behavior of the composite castellated beams of steel and concrete, since the results obtained using this analytical model were close to those obtained using the finite element models for different failure modes and design parameters.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-09-17T19:46:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2015-10-15T15:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Made available in DSpace on 2015-10-15T15:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Previous issue date: 2015 CAPES Atualmente, com o avanço da tecnologia de corte e solda, vigas com aberturas sequenciais na forma circular, denominadas vigas celulares, vêm sendo bastante utilizadas como vigas de edificações. As vigas alveolares podem ser projetadas como mistas quando existir uma conexão de cisalhamento entre o perfil de aço e a laje de concreto, podendo assim vencer vãos ainda maiores que os da viga mista convencional, dado ao aumento de rigidez proporcionado pela geometria do perfil alveolar. A NBR 8800:2008 e as normas internacionais não abordam vigas de aço e vigas mistas de aço e concreto com perfis celulares, o que contribui para que o seu uso seja limitado, havendo a necessidade de mais pesquisas sobre o comportamento estrutural e dimensionamento dessas vigas. Este trabalho visa apresentar metodologias e desenvolver ferramentas computacionais para o dimensionamento das referidas vigas. A aferição do programa computacional é realizada utilizando exemplos numéricos disponíveis na literatura e as metodologias de dimensionamento foram avaliadas por meio da comparação de seus resultados com resultados experimentais da literatura. Adicionalmente, foi realizado um estudo paramétrico para analisar a influência da geometria do perfil celular na carga última e no modo de colapso de uma série de vigas mistas com perfis celulares e laje mista de aço e concreto. Como resultado, as metodologias estudadas mostram que a utilização de vigas mistas com perfil de aço celular é vantajosa quando a razão entre vão e altura do perfil original, L/d, é maior que 20. Currently with the advancement of welding and cutting technology, beams with circular openings, called cellular beams, have been widely used. The cellular beams can be designed as composite beams when a shear connection exists between the steel section and the concrete slab, and thus achieve even greater spans than conventional composite beam, given the increased stiffness provided by the alveolar section geometry. The NBR 8800:2008 and international standards do not address cellular steel beams and cellular composite steel and concrete beams, which contributes to its use is limited, there is a need for more research on the structural behavior and design of these beams. This paper presents methodologies and develops computational tools for the design of such beams. The calibration of computational program was carried out using numerical examples available in the literature and design methodologies were evaluated by comparing its results with experimental results from the literature. In addition, a parametric study was performed to evaluate the influence of the cellular beam geometry on the ultimate load and failure mode of a series of composite cellular beams with composite slab. As a result, the methodologies studied show that the use of composite cellular beams is advantageous when the ratio between span and height, L/d, is greater than 20.

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O desenvolvimento técnico e científico fez surgir sistemas estruturais mistos, entre eles os pilares mistos preenchidos, com grande aplicação em edifícios altos. Como a estrutura mista tem um bom comportamento estrutural aliado a uma redução de custos com materiais, mão-de-obra e tempo de execução, ela tem tido um crescente avanço na utilização em países europeus, americanos e asiáticos. Buscando contribuir com o avanço tecnológico estrutural, este trabalho analisou experimentalmente o comportamento estrutural de pilares mistos esbeltos preenchidos axialmente comprimidos, em situação de incêndio, obtendo a influência de variáveis como: nível de carga e resistência à compressão do concreto de preenchimento. Foram analisados pilares esbeltos de seção quadrada preenchidos com concreto de resistência usual e alta resistência, submetidos a diferentes níveis de carregamentos axiais, a saber 30, 50 e 70% da carga última de ruptura. Os resultados dos tempos de resistência ao fogo foram comparados com os resultados previstos pelo EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) e também, com resultados disponíveis na literatura. Verificou-se, ao final do trabalho, um aumento no tempo de resistência ao fogo de pilares mistos preenchidos em comparação com pilares de aço sem preenchimentos. Abstract: The technical and scientific development has given origin to mixed structural systems, including the columns filled with great application in high buildings. As the mixed structure has a good structural behavior combined with a reduction of costs of materials, manpower and time of execution, it has had a breakthrough in use in European, American and Asian countries. Seeking to contribute to the structural technological advancement, this study experimentally examined the structural behavior of slender columns filled, axially compressed, on fire, getting the influence of variables such as level of load and resistance to compression of the concrete to be filled. We analyzed slender columns of square section filled with concrete of usual resistance and high resistance, submitted to different levels of axial loads, namely 30, 50 and 70% of the last load of collapse. The results of time for fire resistance were compared to results expected by EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) and with results available in the literature. It was verified, at the end of work, an increase in time of fire resistance of columns filled in comparison with steel pillars without fills. Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Leandro Palermo Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Na construção civil, o uso racional do aço e concreto na composição de seções estruturais é uma forma economicamente e estruturalmente viável, principalmente em edifícios de múltiplos andares. Dentre o vasto campo denominado "estruturas mistas aço concreto", podemos caracterizar os pilares mistos parcialmente revestidos como um perfil de aço estrutural do tipo "I" ou "H" revestido com concreto, armadura longitudinal e transversal, e conectores de cisalhamento nas mesas e alma. Na determinação da resistência dos pilares mistos, parte-se da hipótese básica de que há interação completa entre os dois materiais, e que não haja escorregamento relativo entre as duas superfícies. Tendo em vista estes aspectos, neste trabalho são apresentados modelos numéricos tridimensionais de pilares mistos com o objetivo de simular o seu comportamento estrutural. As simulações foram feitas utilizando o programa ANSYS versão 9.0, com base no Método dos Elementos Finitos (MEF). Com o objetivo de validar a estratégia de análise foram construídos modelos numéricos comparando os resultados obtidos com os provenientes de análise experimental, extraídos de trabalhos apresentados por outros pesquisadores. A partir desta análise numérica foi aplicado o método simplificado proposto pela ABNT/NBR:14323/99 no dimensionamento de um pilar misto parcialmente revestido, comparando os resultados analíticos com os provenientes da análise numérica via MEF, e identificando as regiões de aplicação de cargas e transferência de esforços na interface aço concreto. Abstract: The rational use of the steel and concrete in buildings, in the composition of structural sections is a economically form and structural viable, mainly in multi storey buildings. Among the vast field called "steel-concrete composite structures", we can characterize the composite columns encased like a profile of structural steel of the type "I" or "H" covered with concrete, longitudinal and transversal bars, and shear connectors in flange and web. For determination of the strength of the composite columns, it starts of the basic hypothesis that there is complete interaction among the two materials, and that there is not relative relationship among the two surfaces. Despite these aspects, this work presents three-dimensional numeric models of composite columns with the goal of simulating shearing structural behavior. The simulations were made using the software ANSYS version 9.0, based on the Finite Element Method (FEM). With the purpose of validating the analysis strategy numeric models it were built comparing the results obtained with the coming of experimental analysis, extracted from works presented by other researchers. From this numerical analysis it was applied the simplified method proposed by ABNT/NBR:14323/99 for the design of a partially encased composite column, comparing the analytical results with the coming of numerical analysis using FEM, and identifying the regions of loads application and transfer in the interface steel-concrete. Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-05-17T18:44:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2017-05-10T14:46:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Made available in DSpace on 2017-05-10T14:46:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) O emprego cada vez mais corrente da análise dinâmica de estruturas tem crescido bastante, de acordo com o surgimento de novas tecnologias construtivas. Estruturas cada vez mais esbeltas têm sido concebidas graças ao crescente conhecimento a respeito do comportamento dos materiais e da otimização da sua utilização. Essa tendência de projeto tem gerado sistemas estruturais com características dinâmicas associadas a valores de freqüências naturais cada vez mais baixos e mais próximos das freqüências de atividades humanas, tais como: andar, correr e saltar. Como conseqüência desses fatores, cargas dinâmicas oriundas das atividades humanas rítmicas podem levar uma estrutura a um nível de solicitação próximo da ressonância, fazendo com que os deslocamentos, esforços e acelerações sejam intensificados, provocando o desconforto no usuário. Assim sendo, esta investigação objetiva o estudo do comportamento de pisos mistos açoconcreto, quando submetidos às atividades rítmicas correspondentes a ginástica aeróbica e saltos à vontade. A análise fundamenta-se na modelagem computacional dos sistemas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). No modelo computacional desenvolvido, são empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa Ansys. As vigas são simuladas por elementos finitos, onde são considerados os efeitos de flexão e de torção. A laje de concreto é simulada por meio de elementos finitos de casca. Na modelagem do carregamento dinâmico foram utilizados resultados experimentais que consideram os efeitos de multidão e, ainda, parâmetros de projeto propostos por recomendações internacionais. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações máximas (acelerações de pico), são confrontados e comparados com os limites propostos por recomendações internacionais, sob o ponto de vista do conforto humano, para diferentes tipos de ocupação. Os resultados alcançados neste trabalho indicam que os pisos mistos analisados são submetidos a níveis de aceleração elevados que certamente podem vir a causar problemas, pois ultrapassam critérios de conforto humano The application of dynamic analysis in structures is growing together with the new technologies of construction. Knowledge about the behavior of materials and its consequent optimized usage allow making structures more and more slender. This tendency of design are leading to structures systems with natural frequencies much and much lower and, therefore closer to the frequency of the dynamic excitation associated to the human beings activities, such as: walking, running and jumping. As a consequence, dynamic loads due to human rhythmic activities can be enough to cause frequencies near the resonance, making the system sufficiently vulnerable to the effects of vibrations, exceeding the recommended limits for human comfort, resulting in discomfort for people. This work intends to study the behavior of composite floor systems (steel-concrete), subjected to human rhythmic activities like aerobic activities and free jumps. For such, analysis in composite floor models will be done using the Finite Element Method (FEM). It was considered the usual techniques of discretization using the computer program Ansys. The beams are simulated by finite elements considering flexion and torsion effects. The concrete floors are simulated by elements with membrane capability. The dynamics loads were modeling using diferents metodologies. One of these, uses experimental parameters that considere effects produced by crowds, and other, use parameters from international recomendations. Later, the results obtained, in terms of the maximums accelerations (peaks accelerations), are confronted and compared to those supplied by the technical literature available about the subject, from the point of view of human comfort. The results obtained in this study show that composite floors analyzed are submitted to high accelerations that can be cause problems, because exceed the limits associated to the human comfort.