[pt] Este estudo tem por objetivo avaliar o comportamento estrutural de um sistema de vigamento de piso tipo stub-girder, modificado para melhor aproveitamento dos perfis em sua fabricação. O estudo é baseado em formulações não lineares a partir do método dos elementos finitos (MEF), com uso do software ANSYS. Através do software FTOOL foi criado um modelo simplificado para a análise estrutural e o cálculo das resistências nominais foi feito com base na norma canadense CAN-S16-10 da Canadian Standards Association. Além disso, foram avaliadas as cargas de máximas e de serviço do sistema, bem como os deslocamentos associados a estes carregamentos. Com base nos resultados obtidos, foram feitas recomendações de projeto do sistema e foram avaliadas as condições de economia de material e possibilidade de utilização na prática de construção de edificações de andares múltiplos. Com vistas à fase de construção, é feita a discussão sobre a possibilidade de obtenção de um método construtivo industrializado, já que o sistema de fabricação é caracterizado pela rapidez de produção e montagem, que são facilitadas pelo fato deste sistema permitir a reutilização de pequenos comprimentos de perfis que sobram no processo normal de fabricação. / [en] This study s purpose was to evaluate the structural behavior of a stub-girder floor-system, which was modified to better utilize the steel profiles in its manufacturing process. The study is based on nonlinear analysis through the use of the finit element method (FEM), employing the software ANSYS. For the structural analysis, a simplified model was created through the use of the software FTOOL and the nominal resistances was obtained based on the canadian CAN-S16-10 Standard, by the Canadian Standards Association. Furthermore, the working and tensile loads were evaluated, as were the displacements associated to them. Based on the results, designs recommendations were made and the conditions of economy of material, as well the possibility of the system s practical use in multi-storey buildings were discussed. With regards to the construction phase, a discussion was made on the possibility of obtaining an industrialized construction method, since the manufacturing process is characterized by the fast production and assembly, which are facilitade by the fact that this system allows the reuse of small lenghts of remaining profiles from the normal manufacturing process.

[pt] Propostas mais antigas para nominalizações sentencias se concentram nas gerundivas do inglês, analisando-as como nominalizações a partir de sentenças (Lees, 1960; Chomsky, 1970), enquanto investigações mais recentes variam em analisá-las como estruturas sentencias podadas (Frank e Kroch, 1994) ou nominalizações a partir de diferentes domínios (Abney, 1987; Alexiadou, 2001; Panagiotidis e Grohmann, 2005; Kornfilt e Whitman, 2011). Em comum, essas propostas observam a subordinação (sentencial) como gatilho para o processo de inserção de um elemento nominalizador na estrutura sintática. Enfrentam, contudo, dificuldades no tratamento da complexidade interna das estruturas resultantes, apresentando problemas de violação de c-seleção e de definição adhoc da defectividade dos traços das categorias envolvidas. O presente trabalho lança a hipótese de que as nominalizações sentenciais emergem da hibridação das categorias funcionais C e D, contestando a ideia clássica de que tais categorias constituem (tão somente) conjuntos estanques de traços. A hipótese abre caminho para uma análise das gerundivas do inglês como estruturas dominadas por uma categoria funcional híbrida, nesse caso C(interseção)D (complementizador interseção com determinante). A análise proposta pode se aplicar translinguisticamente, podendo ainda abarcar diferentes tipos de nominalização dentro de uma mesma língua. / [en] Early studies on nominalization focus on English gerunds as sentential nominalizations (Lees, 1960; Chomsky, 1970), while recent investigations vary in analysing them as pruned clauses (Frank and Kroch, 1994) or nominalizations of different syntactic domains (Abney, 1987; Alexiadou, 2001; Panagiotidis and Grohmann, 2005; Kornfilt and Whitman, 2011). In common, these proposals understand (clausal) subordination as a trigger for insertion of a nominalizer element into the syntactic structure. They face however, difficulties in dealing with the internal complexity of the resulting structures, while challenging principles of c-selection and appealing to ad-hoc definitions for the defectiveness of the involved categories. The present study raises the hypothesis that sentential nominalizations result from hybridization of the functional categories C and D, rejecting, thus, the classical idea that these functional elements are formed only by rigid, solid sets of formal features. This hypothesis paves the way for an analysis of English gerundives as structures headed by a hybrid functional category, in this case, C(intersection)D (complementizer intersection determinant). This analysis might apply crosslinguistically while explaining different types of intra-language nominalizations.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural de um sistema misto pré-fabricado através de um estudo teórico-experimental. O modelo estrutural é composto por dois perfis I laminados que são ligados através de conectores localizados na alma do perfil I e preenchidos por concreto armado. Foi realizado um estudo teórico baseado na análise linear elástica e formulações não lineares através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o uso do software ABAQUS avaliando o comportamento estrutural submetido à flexão no eixo não-múltiplo. Foi analisado o comportamento carga x deslocamento, bem como a carga última do sistema. Foi desenvolvido um programa experimental no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio, para avaliar o comportamento estrutural do sistema proposto, quando submetido à flexão, a fim de validar os resultados obtidos na análise numérica. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados obtidos computacionalmente e os teóricos calculados com base na norma ABNT NBR 8800:2008. Por fim, foram avaliadas as condições econômicas para implementação do sistema e analisada a eficiência estrutural visando um método construtivo industrializado. / [en] This study aims to evaluate the structural behavior of a pre-fabricated composite system by developing a theoretical and experimental study. The structural model consists of a rolled double I section connected by its webs and filled with reinforced concrete. A theoretical study, based on linear and nonlinear static analysis considering the Finite Element Method (FEM), was done using ABAQUS software. Based on this study, an experimental programme was developed at the Structure and Materials Laboratory of PUC-Rio, to evaluate the structural behavior of the proposed system submitted to a bending test, in order to validate the numerical results obtained in the numerical analysis. The experimental results were compared to the numerical results and the design recommendations of the Brazilian standards ABNT NBR 8800:2008. Finally, the economic conditions for the implementation of the system and its structural efficiency were evaluated, aiming to industrialization of construction.

Este trabalho aborda o estudo de pilares preenchidos flexo-comprimidos e algumas ligações viga-pilar preenchido. Para ambos, são realizadas experimentações com modelos físicos e numéricos, sendo que para os pilares preenchidos um amplo estudo paramétrico foi desenvolvido. Ao todo, foram ensaiados 13 pilares preenchidos flexo-comprimidos, cujos valores de força última são comparados com aqueles provenientes da simulação numérica via programa CFT e, os demais resultados, comentados e discutidos. Aferido, o programa CFT foi utilizado no estudo paramétrico com o intuito de avaliar a influência de parâmetros como resistência dos materiais, excentricidade da força axial, eixo de flexão e relação lado/espessura na capacidade resistente do pilar preenchido. Quanto às ligações viga-pilar, foram ensaiadas 4 tipologias de ligação, sendo duas compostas por chapas de extremidade e parafusos passantes e duas soldadas, sendo uma delas enrijecida por cantoneiras soldadas no interior do perfil tubular. Discutem-se os resultados, sobretudo quanto ao comportamento momento-rotação das tipologias investigadas. As ligações também foram investigadas via simulação numérica e os resultados obtidos permitiram elaborar diretrizes para o aprimoramento de tais simulações. Por fim, são apresentadas as conclusões pertinentes a este trabalho e recomendações para novas pesquisas / This research thesis presents a study of concrete filled steel columns subjected to combined bending and compression and beam-column connections. In both cases, tests were conducted on physical and numerical models, resulting in the development of a wide range of parametric studies for the case of the concrete filled steel columns. 13 concrete filled steel columns were tested under combined bending and compression loads whose ultimate values were compared to ultimate forces obtained from numerical simulations using the CFT computer program. After calibration, the computer program was used in the parametric study with the aim of verifying the influence of parameters, such as the material strength, eccentricity of the axial force, bending axis and breadth/thickness relation, on the ultimate load carrying capacity of the concrete filled steel columns. With respect to the beam-column connections, four types of connections were tested, two of them composed of endplate and bolts, while the other two were welded, with one of them stiffened by an angle steel placed inside the steel tube. The obtained results are discussed, giving more emphasis to the bending moment-rotation behaviour of the tested specimens. The beam-column connections were also investigated numerically. The obtained results permit the laying out of important directives for the improvement of such numerical simulation tools as the one employed in the present thesis. Lastly, pertinent conclusions relative to this thesis and recommendations for future research are presented

No mercado mundial existe uma visível tendência de tornar as obras mais industrializadas e racionalizadas com o objetivo de reduzir os desperdícios, acelerar a velocidade de execução das obras e garantir maior qualidade às mesmas. A adoção de elementos estruturais com certo grau de industrialização pode trazer benefícios em relação aos custos, à mão de obra, ao tempo de execução e ao impacto ambiental. Neste contexto, as estruturas mistas de aço e concreto satisfazem essa necessidade, pois tanto os elementos de aço quanto os elementos de concreto podem ser pré-fabricados, ficando apenas as etapas de içamento e montagem a serem realizadas na obra, reduzindo o uso de fôrmas e escoramentos. Os pisos mistos de aço e concreto de pequena altura caracterizam-se pelo embutimento da laje de concreto na altura do perfil de aço, sendo a principal vantagem, em relação ao piso misto convencional, a redução da altura total do composto. Portanto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento de pisos mistos de aço e concreto de pequena altura com laje alveolar em concreto protendido por meio de ensaios de cisalhamento direto (push-out test) e de flexão. Na solução proposta, a transferência de esforços entre o perfil de aço e a laje alveolar foi feita por meio de conectores tipo pino com cabeça e concreto moldado no local. Os resultados demonstraram-se promissores em termos de comportamento do piso misto de pequena altura, aumentando significativamente a rigidez do sistema em relação à viga de aço isolada. Em complemento, foi desenvolvida uma simulação numérica dos modelos físicos ensaiados utilizando o pacote computacional DIANA®, fundamentado no método dos elementos finitos, na qual o modelo numérico representou adequadamente o comportamento dos pisos mistos de pequena altura, permitindo análises paramétricas. / On the world market, there is a visible tendency to turn buildings construction more industrialized and rationalized in order to reduce waste, accelerate the construction speed and ensure higher quality to them. The adoption of structural elements with a degree of industrialization can bring benefits regarding costs, labor, construction time and environmental impact. In this context, steel and concrete composite structures satisfy this need, since steel and concrete elements can be prefabricated, with only lifting and mounting steps to be performed on site, reducing use of formwork and shoring. A type of slim floor system consists in precast concrete hollow core slabs supported on the lower flange of steel beams. The major advantage of this solution, compared to conventional composite beam, is reducing the overall height of the floor. Therefore, this study aims to analyze the behavior of slim floor with prestressed concrete hollow core slabs through push-out and bending tests. In the proposed solution, the transfer of forces between steel beam and hollow core slabs was made by stud bolts and cast on site concrete. The obtained results proved to be promising in terms of slim floor behavior, significantly increasing the system stiffness regarding the isolated steel beam. In addition, a numerical modeling of the studied slim floor system was developed, using finite element based software DIANA®, in which the numerical model adequately represented the behavior of the composite beam, allowing parametric analysis.

Este trabalho trata do estudo de um novo perfil metálico a ser empregado como fôrma em lajes mistas (laje com fôrma de aço incorporada). A fôrma é obtida pelo dobramento a frio de chapa zincada e serve para suportar o concreto fresco e sobrecargas durante a fase de construção e para atuar como armadura positiva da laje após a cura do concreto. A pesquisa foi realizada em duas etapas: (i) a análise teórica do perfil de aço isolado de modo a identificar modos de instabilidade e respectivos esforços críticos, referentes à fase de construção, isto é, concreto não colaborante, e (ii) a análise teórica e experimental da laje mista, através do ensaio de protótipos, tendo como propósito determinar a formulação para o dimensionamento baseada no método semiempírico denominado \"método m-k\". Tal método permite determinar equações lineares, sendo \"m\" e \"k\" os coeficientes angular e linear da reta. A análise teórica do perfil de aço foi realizada com o auxílio do programa CUFSM. Na análise experimental foram utilizados 14 protótipos agrupados conforme a espessura da fôrma de aço (0,08 mm 6 protótipos e 1,25 mm 8 protótipos) e variando a altura da laje em 110 mm e 170 mm. Outros dois protótipos também foram ensaiados, ambos com armadura adicional e fôrma de espessura 0,08 mm, onde um continha mossas em sua fôrma e outro não. A determinação das constantes m - k resultou na equação de dimensionamento que fundamenta-se no cisalhamento longitudinal, que é o estado-limite último dominante no projeto de lajes mistas. / This work studies a new steel profile to use as deck in composite slabs (slab with embedded steel deck profile). The deck is obtained by cold-formed and serves to support the fresh concrete and overloads during the construction stage and to act as positive reinforcement of the slab after the wet concrete. Research comprises two steps: (i) theoretical analysis of isolated steel deck profile to identify buckling modes and their critical stress, associated to the construction stage, i.e., not cooperating concrete, and (ii) theoretical and experimental analysis of the composite slab, through of test prototypes, with the purpose to determine the formulation to design based in semiempirical method called \'\"m-k method\". The method allows determining linear equations, where \"m\" and \"k\" are angular and linear coefficients of the function. The theoretical analysis of the steel profile was performed with the aid of CUFSM program. In the experimental prototypes analysis used 14 grouped according to the thickness of the sheeting (0.08 mm - 1.25 mm prototypes and 6 - 8 prototypes) and varying slab height at 110 mm and 170 mm. Two other prototypes were also tested, both with additional armor and thick mold 0.08 mm, where one had dents in your pan and the other not. The determination of the constants m - k resulted in the scaling equation is based on longitudinal shear, which is the state limit last dominant in the design of composite slabs.

Este trabalho trata do estudo de um novo perfil metálico a ser empregado como fôrma em lajes mistas (laje com fôrma de aço incorporada). A fôrma é obtida pelo dobramento a frio de chapa zincada e serve para suportar o concreto fresco e sobrecargas durante a fase de construção e para atuar como armadura positiva da laje após a cura do concreto. A pesquisa foi realizada em duas etapas: (i) a análise teórica do perfil de aço isolado de modo a identificar modos de instabilidade e respectivos esforços críticos, referentes à fase de construção, isto é, concreto não colaborante, e (ii) a análise teórica e experimental da laje mista, através do ensaio de protótipos, tendo como propósito determinar a formulação para o dimensionamento baseada no método semiempírico denominado \"método m-k\". Tal método permite determinar equações lineares, sendo \"m\" e \"k\" os coeficientes angular e linear da reta. A análise teórica do perfil de aço foi realizada com o auxílio do programa CUFSM. Na análise experimental foram utilizados 14 protótipos agrupados conforme a espessura da fôrma de aço (0,08 mm 6 protótipos e 1,25 mm 8 protótipos) e variando a altura da laje em 110 mm e 170 mm. Outros dois protótipos também foram ensaiados, ambos com armadura adicional e fôrma de espessura 0,08 mm, onde um continha mossas em sua fôrma e outro não. A determinação das constantes m - k resultou na equação de dimensionamento que fundamenta-se no cisalhamento longitudinal, que é o estado-limite último dominante no projeto de lajes mistas. / This work studies a new steel profile to use as deck in composite slabs (slab with embedded steel deck profile). The deck is obtained by cold-formed and serves to support the fresh concrete and overloads during the construction stage and to act as positive reinforcement of the slab after the wet concrete. Research comprises two steps: (i) theoretical analysis of isolated steel deck profile to identify buckling modes and their critical stress, associated to the construction stage, i.e., not cooperating concrete, and (ii) theoretical and experimental analysis of the composite slab, through of test prototypes, with the purpose to determine the formulation to design based in semiempirical method called \'\"m-k method\". The method allows determining linear equations, where \"m\" and \"k\" are angular and linear coefficients of the function. The theoretical analysis of the steel profile was performed with the aid of CUFSM program. In the experimental prototypes analysis used 14 grouped according to the thickness of the sheeting (0.08 mm - 1.25 mm prototypes and 6 - 8 prototypes) and varying slab height at 110 mm and 170 mm. Two other prototypes were also tested, both with additional armor and thick mold 0.08 mm, where one had dents in your pan and the other not. The determination of the constants m - k resulted in the scaling equation is based on longitudinal shear, which is the state limit last dominant in the design of composite slabs.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3487297 bytes, checksum: 440345c34c1ab5834f45b26ae9b87375 (MD5) Previous issue date: 2014-09-12 / 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.

[pt] Um dos métodos adotados para a caracterização das ligações mistas semirrígidas é o método das componentes descrito no Eurocode 3 e no Eurocode 4. O modelo de componentes desenvolvido nesse método considera para a contribuição mista à incorporação da componente da barra de armadura, aspectos relativos ao concreto e a resistência do conector. Porém, o modelo é baseado em suposições ainda não totalmente estudadas quanto à resposta estrutural da parcela mista da ligação, principalmente em regiões de momento negativo. Todo esse aspecto tem limitado o uso do método para o projeto de estruturas mistas. Esse fato motivou a concepção e o desenvolvimento de um programa experimental para investigar as ligações em estruturas mistas, por meio de testes de pull out, considerados os modos de falha devido a ruptura da barra, da ancoragem da barra e da solda dos conectores. Adicionalmente, foi realizada uma investigação da influência da solda dos conectores devido a falha desse elemento no decorrer de alguns ensaios. Os resultados dos ensaios desenvolvidos permitiram que conclusões gerais pudessem ser determinadas e possibilitaram um maior conhecimento sobre a solda e seus impactos ao sistema. A correta utilização de soluções de ligações mistas pode aumentar a competitividade do sistema estrutural, propiciando construções mais econômicas e eficientes. / [en] One of the methods adopted for the characterization of the composite semirigid joints is the method of the components described in Eurocode 3 and Eurocode 4. The model developed in the method considered for the composite contribution the incorporation of reinforcement bar components, aspects related to the concrete and the connector strength. However, the model is based on not fully validated assumptions as to structural response of the composite portion of the joint, mainly negative moment areas. All this aspect has limited the use of the method for the design of composite structures. This fact encouraged to the conception and development of an experimental program to investigate joints in composite structures, by means of pull out tests, considering the failure modes due to rupture of the reinforcement bar, of the anchorage of the bar, and of the weld connectors. Additionally was made a research of the weld connectors influence due to failure of this element in the course of a few pull out tests. The results of the tests developed have allowed general conclusions could be determined and made possible a better understanding of the weld and its impacts to the system. The correct use of composite joints solutions can increase the competitiveness of the structural system, providing more economical and efficient buildings

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. / 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: connectors hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes.