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In the last years, it was observed a great process of industrialization of construction and the in countries with emerging markets that triggered the search for building systems that could be more efficient. In this context, steel-concrete composite structures seem to be a formidable candidate to attend this demand. Another relevant question is the types of concrete slabs, one that is usually used in small buildings in the Brazilian market are the ribbed slabs, thus deserving also a detailed investigation on how this type of slab behaves in the context of composite structures. In the context of composite beams, Adherence connection, where the resistance is due to adhesion, friction, and interlocking between several interfaces, is a particularly promising solution. Thus the scope of this research was to evaluate the applicability of connections by adherence in the context of ribbed slabs type concerning its flexural behavior. For that, it was done a systematic literature review to understand the flexural behavior and functioning of adherence connections better. Besides, it was evaluated and discussed aspects of the structural behavior of distinct composite beams based only on the slab typology through an experimental program (Flexural and Dynamic tests), where the connection by Adherence was obtained by a checkered steel plate welded on top flange of the beams. From the systematic review, it was possible to do a qualitative analysis of principal aspects of these composite structures with linear steel connectors. From the experimental program, it was possible to evaluate the behavior of a new alternative for connection by adherence, with different types of slabs, ribbed and solid, composite beams with ribbed slabs showed better results, achieving until 83.32 % of level of interaction, while the beams with solid slabs obtained the maximum degree of interaction of 75.29 %. Regarding the dynamic tests, it was possible to measure the reduction in the bending rigidity of the composite beam after the static tests indirectly. Thus, from the experimental program and the systematic review, At last, it can be said that linear connectors formed by a checkered steel plate can be used in composite beams built with solid or ribbed slabs, being a viable option for structural engineering. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Nos últimos anos, observou-se um grande processo de industrialização da construção e nos países com mercados emergentes que desencadeou uma busca por sistemas construtivos mais eficientes. Nesse contexto, estruturas mistas de aço e concreto parecem ser uma opção formidável para atender a essa demanda. Outra questão relevante são os tipos de lajes de concreto. Um tipo de laje que normalmente e utilizada em pequenos edifícios no mercado brasileiro, são as lajes nervuradas, merecendo, assim, uma investigação detalhada sobre como esse tipo de laje se comporta no contexto de estruturas mistas. No contexto de vigas compostas, a conexão de aderência, onde a resistência é devida à adesão, atrito e intertravamento entre várias interfaces, é uma solução particularmente promissora. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a aplicabilidade das conexões por aderência no contexto do de lajes do tipo nervurada em relação ao seu comportamento à flexão. Para isso, foi realizada uma revisão sistemática da literatura para entender melhor o comportamento à flexão e o funcionamento das conexões por aderência. Além disso, foram avaliados e discutidos aspectos do comportamento estrutural de vigas mistas distintas, baseado na tipologia da laje, através de um programa experimental (ensaios de flexão e dinâmicos), onde a conexão por aderência foi obtida por meio de uma placa de aço xadrez soldada na mesa superior do perfil metálico. A partir da revisão sistemática, foi possível fazer uma análise qualitativa dos principais aspectos dessas estruturas mistas com conectores de aço lineares. A partir do programa experimental, foi possível avaliar o comportamento de uma nova alternativa de conexão por aderência, com diferentes tipos de lajes, nervuradas e maciças, as vigas mistas nervuradas apresentaram melhores resultados, atingindo até 83,32% do nível de interação, enquanto as vigas com lajes sólidas obtiveram o grau máximo de interação de 75,29%. Em relação aos ensaios dinâmicos, foi possível medir, indiretamente, a redução da rigidez à flexão da viga composta após os ensaios estáticos. Assim, a partir do programa experimental e da revisão sistemática, finalmente, pode-se dizer que conectores lineares formados por uma placa de aço xadrez podem ser utilizados em vigas compostas construídas com lajes sólidas ou nervuradas, sendo uma opção viável para a engenheiros estruturais.

The technical and economic development of structural alternatives in building construction is a continuous demand. Despite the large number of studies conducted each year, few are dedicated to establishing rigid methodological criteria in order to assess their relevance to the progress of science. Thus, the purpose of a systematic review (SR) may be to discuss data, opinions or practices, provide a survey of previous publications, critique the current work, or make summary projections about future discoveries. In this way, this paper presents a SR related of the structural behavior of Connections by Adherence, aiming to discuss concepts, major findings and research methods employed, which allowed us to infer that the connectors present sufficient shear resistance and ductility so that it can be applied to several types of composite structures, mainly in buildings construction. Furthermore, experimentally evaluates the applicability of connection by adherence between steel and concrete in the context of ribbed slabs. For this purpose, Push-out specimens were fabricated and performed in accordance with Eurocode-4 requirements, where the connection behavior is analyzed in terms of its load-slip relation and the failure modes are identified. All the results allow to induce that the Connector by Adherence made with checkered steel plate is appropriate to use in composite structures, as it certainly exhibited satisfactory performance in terms of ultimate shear resistance and ductility. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O desenvolvimento técnico e econômico de alternativas estruturais na construção civil é uma demanda contínua. Apesar do grande número de estudos realizados a cada ano, poucos se dedicam ao estabelecimento de critérios metodológicos rígidos, a fim de avaliar sua relevância para o progresso da ciência. Assim, o objetivo de uma revisão sistemática (RS) pode ser discutir dados, opiniões ou práticas, fornecer um levantamento de publicações anteriores ou fazer projeções resumidas sobre descobertas futuras. Dessa forma, este artigo apresenta uma RS relacionada ao comportamento estrutural das Conexões por Aderência, com o objetivo de discutir conceitos, principais evidências e metodologias de pesquisa empregados em estudos primários. Com isso, permitiu-se inferir que os conectores apresentam resistência ao cisalhamento e ductilidade suficientes para que possam ser aplicados a vários tipos de estruturas mistas de aço-concreto, principalmente na construção de edifícios. Além disso, avalia experimentalmente a aplicabilidade da conexão por aderência entre aço e concreto no contexto de lajes nervuradas. Para esse fim, modelos de Push-out foram fabricados e ensaiados de acordo com os requisitos do Eurocode-4, onde o comportamento da conexão é analisado considerando principalmente a relação carga x escorregamento (load x slip). Além disso, os modos de ruptura dos modelos foram investigados. Desse modo, todos os resultados permitiram induzir que o Conector por Aderência fabricado com chapa de aço tipo Xadrez é apropriado para uso em estruturas mistas de aço-concreto, pois certamente exibiu desempenho satisfatório em termos de resistência ao cisalhamento e ductilidade.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:45:12Z No. of bitstreams: 2 Bruno Costa Assuncao_pt1.pdf: 3953207 bytes, checksum: 3d55dad5e859e54d9271aae913511ea5 (MD5) Bruno Costa Assuncao_pt2.pdf: 12787104 bytes, checksum: 734abe3c214d4b2e1f556900a6ede3fd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:45:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Bruno Costa Assuncao_pt1.pdf: 3953207 bytes, checksum: 3d55dad5e859e54d9271aae913511ea5 (MD5) Bruno Costa Assuncao_pt2.pdf: 12787104 bytes, checksum: 734abe3c214d4b2e1f556900a6ede3fd (MD5) Previous issue date: 2018-05-02 The use of composite structures is continuously gaining space in construction. The timesaving s and waste reduction material are the primary motivators of this new trend. However, the ideal composite structure is based on the optimum performance of its composing elements namely, steel under tension and concrete under compression. In addition, shear connectors are used to ensure the desired composite action. These connectors ensure a mechanical force transfer between steel and concrete since the chemical and adhesion contributions are usually neglected. This is guaranteed in Eurocode 4 push-out tests recommendations, used for determining the shear connectors resistance, by the requirement of a cyclic phase to eliminate the chemical and adhesion contributions. The current investigation is centred on the development of a modified T-Perfobond based on a series of push-out tests. This novel shear connector is based on altering the angle between the connectors flange to the base profiles flanges, which in this study considered angles of 30°, 45° and 60°. Tests were also made with traditional Perfobond and T- Perfobond connectors to be used as reference. All shear connectors were made from the same profile W200x26.6. The selection of the adopted steel profile was based on earlier investigations that recommended that these shear connectors should have a flange thickness to enable the formation of plastic mechanisms before the concrete failure requiring that the shear connector flanges not to be welded to the base profiles flanges.In addition to the ultimate load capacity, the tests also evaluated their associated slip capacity since this characteristic plays a key part in classifying the connector´s ductility according to Eurocode 4. In this design code to be classified as ductile, the shear connectors must present relative slip greater than 6 mm at a load level corresponding to 90% of their ultimate load during the unloading phase. The shear connector with a 60º angle presented the most promising behaviour and led to new tests of this geometry be performed considering the presence of holes and holes with passing steel reinforcing bars. These characteristics represented a gain of ductility for the 60° angle modified T-Perfobond connectors that were classified as ductile according to Eurocode 4. A utilização das estruturas mistas vem cada vez mais ganhando espaço na construção civil. A economia de tempo e redução do material de despejo são os principais motivadores desta nova tendência construtiva. Porém, a estrutura mista ideal faz-se presente na otimização da solicitação dos seus elementos ou seja, aço sob tração e concreto sob compressão. Adicionalmente para garantir o comportamento conjunto dos materiais, são utilizados conectores de cisalhamento. Estes conectores trabalham principalmente através da aderência mecânica existente entre o aço e o concreto, já que as contribuições das parcelas de aderência química e aderência por atrito são usualmente desprezadas. Desta forma o ensaio tipo push-out recomendado no Eurocode 4 para determinação da resistência dos conectores de cisalhamento apresenta uma fase cíclica justamente para eliminar as contribuições destas parcelas. O presente trabalho considera a realização de ensaios push-out de conectores de cisalhamento do tipo T-Perfobond modificados. Esta alteração tem como base a variação do angulo entre a mesa destes conectores e a mesa dos perfis base, que no presente trabalho considerou ângulos de 30º, 45º e 60º, além de ensaios de conectores Perfobond e T-Perfobond tradicionais para serem usados como referência. Todos os conectores foram confeccionados a partir de um mesmo perfil W200x26,6. A escolha do perfil foi baseada em trabalhos anteriores em que a mesa do conector deve possuir espessura tal que permita a formação de rótula plástica antes da ruína do concreto e para tal não deve ser soldada a mesa do perfil base. Além da capacidade de carga, os ensaios avaliaram a capacidade de deslizamento dos conectores sendo esta propriedade de fundamental importância na classificação do conector quanto a sua ductilidade, segundo o Eurocode 4. Para serem classificados como dúcteis, os conectores precisam apresentar deslizamento relativo superior a 6mm para um nível de carga aplicada de 90% da carga máxima, já na fase de descarga. Dentre os ensaios realizados o conector com angulo de 60º apresentou o comportamento mais promissor, por isto, levou que novos ensaios desta geometria fossem ensaiados considerando a presença de furos e a de furos com barra de aço passando pelos mesmos. Estas características representaram um ganho de ductilidade nos conectores com ângulo de 60º proporcionando a sua classificação como conectores dúcteis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work presents the development of a parametric study on Crestbond shear connector through numerical modeling, evaluating its behavior with respect to strength and to the relative displacement between the concrete slab and the shear connector. The study covers the conception and improvement of numerical models for the parametric study, the development of an extensive research on the connector s parameters affecting its behavior, and an equation to predict the connector s ultimate strength, proposed at the end. The numerical models were created within the Finite Element software Abaqus, using nonlinear analysis and the concrete damaged plasticity model. The parametric study consisted on the analysis of 88 numerical simulations of push-out tests, as described on EN 1994-1-1:2004. The connection behavior was studied through these numerical tests. The obtained results allowed to define how each studied parameter influences the connector s behavior. It was also possible to define the desirable characteristics for the connector to be used in practice. In addition to these results, it was proposed a semi-empirical equation to evaluate the connector s ultimate strength which showed excellent correlation with most of the models, both experimental and numerical. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um estudo paramétrico do conector de cisalhamento tipo Crestbond por meio de modelagem numérica, avaliando o comportamento do conector quanto à capacidade resistente e ao deslizamento relativo entre conector e laje. O trabalho envolve o aperfeiçoamento e concepção de modelos numéricos para o estudo do conector, uma ampla investigação dos parâmetros que afetam o comportamento do conector, além da proposição de uma equação para a predição da sua capacidade resistente. Os modelos numéricos utilizados foram elaborados por meio do software de elementos finitos Abaqus, utilizando análise não-linear e o modelo de dano com plasticidade. O estudo paramétrico consistiu na análise de 88 simulações numéricas de ensaios tipo push-out, conforme a EN 1994-1-1:2004. Os resultados obtidos permitiram determinar como cada parâmetro estudado influencia o comportamento do conector e quais as características desejáveis para a aplicação do mesmo. Ao final do trabalho, propôs-se uma expressão semiempírica para a estimativa da carga máxima do conector que apresentou excelente correlação com grande parte dos modelos, tanto experimentais quanto numéricos.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:00:57Z No. of bitstreams: 1 Bruno Costa da Cruz.pdf: 6121658 bytes, checksum: 8f944f69080b335b8ce0ae6d4133fb87 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:00:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruno Costa da Cruz.pdf: 6121658 bytes, checksum: 8f944f69080b335b8ce0ae6d4133fb87 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 A continuous increase of the use of (steel & concrete) composite structures in constructions can be recently observed. This is mainly due to its faster execution time when compared to other construction alternatives. Additionally, these solutions optimize the structural characteristics of the involved materials: the steel tension capacity and the concrete compressive strength. The transfer of forces between these different materials greatly influences the composite structure performance, where typical solutions uses shear connectors at the concrete to steel interface. The Eurocode 4 defines an experimental test, denominated push-out, to determine the shear connectors strength and associated ductility capacity. Its performance is influenced by the concrete compressive strength, slab dimensions and adopted reinforcing bar area, steel profile dimensions, shear connectors geometry and disposition and by the mechanical characteristics of the connector, profile and reinforcing bars steels. All these aspects indicate that a great number of variables can influence the test. This study presents the development of a finite element model, based on the ANSYS program, to simulate push-out tests. The numerical results presented in this investigation were calibrated against experiments reported in the literature for stud and Perfobond shear connectors. The Perfobond connectors present a substantial shear capacity being influenced by several factors like: connector s hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes. Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos.

Denomina-se sistema misto aço-concreto aquele no qual um perfil de aço (laminado, dobrado ou soldado) trabalha em conjunto com uma laje de concreto, formando uma viga mista. A interação entre o concreto e o perfil de aço pode se dar por meios mecânicos, por atrito, ou, em alguns casos, por simples aderência. Uma das vantagens da utilização de vigas mistas em sistemas de pisos é o acréscimo de resistência e de rigidez propiciados pela associação dos elementos de aço e de concreto, o que possibilita a redução da altura dos elementos estruturais, implicando em economia de material. O presente trabalho tem por finalidade apresentar uma visão geral do comportamento estrutural das vigas mistas aço-concreto e proceder a um estudo mais detalhado do comportamento da ligação com conectores de cisalhamento tipo U em perfil formado a frio. É realizada a modelagem computacional do ensaio de cisalhamento direto (push-out test) com o intuito de determinar os fatores que mais influenciam na resistência e rigidez da ligação A modelagem computacional consiste na elaboração de um modelo numérico tridimensional para simular o ensaio de cisalhamento direto, do qual se obtém a curva força-deslocamento, a força última e as deformações e tensões ao longo do conector. Os resultados numéricos são confrontados com valores experimentais obtidos de ensaios realizados em laboratório para validação dos mesmos. Para a realização da modelagem computacional, foi utilizado o programa comercial ANSYS® 6.1, elaborado com base no Método dos Elementos Finitos, cujas ferramentas disponibilizadas permitem análises em regime de não-linearidade física e geométrica. Os modelos computacionais apresentam como variáveis de interesse a espessura e a altura do conector tipo perfil U formado a frio e a resistência do concreto utilizado na confecção das lajes treliçadas. Os resultados obtidos mostram que a espessura do conector é a variável que mais influência a resistência da ligação, porém a altura do conector também tem influência na resistência e, principalmente, na rigidez da ligação. In a composite system, a steel beam (laminated, welded or cold formed) is associated with a concrete slab, forming a composite beam. The interaction between concrete and steel can be mechanical, by friction or, in some cases, only by adherence. One of the major advantages of the composite beams is the increase in strength and stiffness due to association of steel and concrete that makes possible the reduction of the height of the structural elements, implicating in material economy. The present research has the purpose to present a general vision of the structural behavior of the composite steel-concrete beams and to proceed to a more detailed study of the behavior of the shear connectors made from cold formed steel. A modeling study of the push-out test is accomplished with the intention to find the factors that influences the resistance and rigidity of the connection. The numerical study consists in the elaboration of a three-dimensional numerical model to simulate the push-out test from which is obtained the force-displacement curve, ultimate load, deformations and tensions along the connector. The numeric results are compared with obtained experimental values of rehearsals accomplished at laboratory for validation of the same ones. For the accomplishment of the numeric modeling the computational program ANSYS® 6.1 was used, which uses non-linear material and geometric Finite Element Method models. The numeric models present as variables of interest the thickness, the height of the shear connectors made of cold formed steel and the resistance of the concrete used in the premolded slab with reinforced concrete lattice joist. Results showed that the thickness of the connector is the most important variable in the connection strength, however the height of the connector also has influence in the resistance and, mainly, in the rigidity of the connection.