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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) The present work aims to investigate the web post buckling resistance of composite cellular beams. For this task, geometrical and physical non-linear analyses are developed in the ABAQUS® software. The computational model was calibrated considering physical models of composite cellular beams, with steel-concrete composite slabs, and steel-concrete composite beams with precast hollow-core slabs. Subsequently, the numerical models were unified to represent the composite cellular beams associated with precast hollow-core slabs. Two parametric studies were carried out, varying the cellular beams key parameters, such as the web-post width and the opening diameter. The first study evaluated the floor systems, considering steel-concrete composite and precast hollow core slabs. The second study investigated the composite action, varying the spacing, with one and two connecting lines, between the shear studs. In the first study, considering the section with double symmetry and precast hollow core slab, the predominant failure mode was web post buckling. For the section with asymmetry, the predominant failure mode was the combination of the plastic mechanism with the web post buckling accompanied (or not) by the shear stud rupture. In the analysis of the type of slab it was found that the composite cellular beams with precast hollow-core slabs presented greater resistance. The results of the first parametric study showed that the resistance of the composite cellular beams was not limited only by the resistance of the cellular profile, but also, of the slab, due to the shear resistance. On the other hand, in the second parametric study, a drop in global shear resistance was observed due to the absence of shear studs above the second opening, close to the support. The numerical models of composite cellular beams with hollow-core slab and concrete topping presented greater global shear resistance than the models without concrete topping. However, for those models with concrete topping, there were a greater number of observations in which the shear studs rupture occurred. Finally, the results of the second study were compared with a proposed equation, which takes into account the global shear resistance due to web post buckling, Vierendeel mechanism and composite action. The proposed analytical model showed an excellent correlation with the results of the numerical analyses, especially for the models in which the combination of the web post buckling with the plastic mechanism was identified. O presente trabalho tem como objetivo investigar a capacidade resistente à instabilidade no montante de alma de vigas celulares mistas. Para isso, análises não lineares físicas e geométricas foram desenvolvidas no software ABAQUS®. O modelo computacional foi calibrado considerando modelos físicos de vigas celulares mistas com lajes mistas e vigas mistas com lajes alveolares pré-fabricadas. Posteriormente, os modelos numéricos foram unificados para representar as vigas celulares mistas associadas às lajes alveolares pré-fabricadas de concreto. Dois estudos paramétricos foram então realizados variando parâmetros relevantes para vigas celulares como o comprimento do montante de alma e o diâmetro das aberturas. No primeiro estudo foi avaliada a influência do tipo de laje e nele foram consideradas lajes mistas e alveolares pré-fabricadas de concreto. O segundo estudo investiga a ação mista, variando o espaçamento, com uma e duas linhas de conexão, entre os conectores de cisalhamento tipo pino com cabeça. No primeiro estudo, considerando a seção com dupla simetria e laje alveolar, o modo de falha predominante foi a instabilidade no montante de alma. Para a seção com assimetria, o modo de falha predominante foi a combinação do mecanismo plástico com a instabilidade no montante de alma acompanhada (ou não) pela ruptura do conector de cisalhamento tipo pino com cabeça. Na análise da influência do tipo de laje foi constatado que as vigas mistas com lajes pré-fabricadas apresentaram maior capacidade resistente. Os resultados do primeiro estudo paramétrico mostraram que a capacidade resistente das vigas celulares mistas não é limitada apenas pela resistência do perfil celular de aço, mas também pelas características da laje, sobretudo sua resistência ao cisalhamento. Por outro lado, no segundo estudo paramétrico foi observado queda da capacidade resistente à força cortante global devido à ausência de conectores de cisalhamento tipo pino com cabeça acima da segunda abertura, próxima ao apoio. Os modelos numéricos de viga celular mista, com laje alveolar e capa de concreto, apresentaram maior capacidade resistente à força cortante global, do que os modelos sem capa. Entretanto, para esses modelos, houve um número maior de observações em que ocorreu a ruptura dos conectores de cisalhamento. Finalmente, os resultados do segundo estudo foram comparados com uma equação proposta que leva em consideração a capacidade resistente à força cortante global devido à instabilidade no montante de alma, mecanismo Vierendeel e ação mista. O modelo analítico proposto mostrou excelente correlação com os resultados da análise numérica sobretudo para os modelos em que foi identificada a combinação da instabilidade no montante de alma com o mecanismo plástico. FAPESP: 2018/22803-1

Entre os elementos que compõe uma estrutura, tem-se os elementos de superfície, que são aqueles em que a espessura é muito menor que as outras dimensões. As lajes são exemplos desses elementos. Dentre os diversos esforços que ela deve resistir, está a força cortante, que geram as tensões de cisalhamento no seu domínio. Em algumas peças, essas tensões de cisalhamento são resistidas pelo concreto não fissurado e pela armadura de cisalhamento. Em alguns casos, as peças não apresentam armadura para resistir à força cortante e então essa tensão deve ser resistida por outros fatores. Alguns desses fatores que influenciam na resistência a essa tensão de cisalhamento são altura do elemento, armadura longitudinal, resistência a compressão do concreto, tamanho das fissuras, entre outros. O presente trabalho pretende analisar, experimentalmente, qual é a influência da variação da altura das lajes (8, 11 e 14 cm) e da taxa de armadura. Para isso, foram estudadas 9 (nove) lajes distintas, variadas em função dos parâmetros acima citados. Em relação a variação de altura, conclui-se que o aumento dessa, mesmo com as mesmas taxas de armadura, contribuiu para o aumento da força última resistente. Mantida a altura, o aumento da taxa de armadura, com a inclusão de armadura superior, também resultou num aumento da resistência a força última da peça. Analisando os deslocamentos, notou-se, assim como esperado, que a laje de maior altura apresentou ser mais rigida. Among the elements that composes a strucuture, we have the surface elements, which are the ones the thickness is smaller than the other dimensions. Slabs are examples of these elements. Amid the many efforts it must resist, there is the shear force, which generates shear stress. In some components, this stress is hold up by uncracked concrete and reinforcements. In some cases, the components do not have reinforcements to resist the shear force and then the stress must be beared through other factors. Some of the factors that influence the resistance to this shear stress are thickness, longitudinal reinforcement, concrete compressive strength, crack size, and others. The present paper analyzes, experimentally, what is the influence in the variation in the height of the pieces (8, 11 e 14 cm) and in the reinforcement in the shear strength. For this, 9 slabs were studied, varied according to the parameters mentioned above. Regarding the height variation, it is concluded that the increase in height, even with the same reinforcement rates, contributed to the increase of the ultimate resistant force. Maintaining the height, increasing the reinforcement ratio, with the inclusion of superior reinforcement, also resulted in an increase in the ultimate strength of the part. Analyzing the displacements, it was noticed that, for the slab with the highest height, the part was the most rigid. Dissertação (Mestrado)