Este trabalho consiste em um estudo do comportamento de nós de pórtico de ligações viga-pilar de concreto armado submetidos a ações cíclicas. O trabalho é composto por duas etapas: uma de investigação experimental e outra de cunho teórico. A etapa experimental teve como base os ensaios realizados em cinco modelos físicos de ligações viga-pilar. Os resultados desses ensaios permitiram a observação de diversos aspectos do comportamento estrutural dos nós de pórtico frente às ações cíclicas e a avaliação da influência de algumas variáveis. Neste trabalho, as variáveis escolhidas foram a variação do carregamento aplicado e o detalhamento da armadura transversal na região do nó. Os principais efeitos das ações cíclicas sobre as cinco ligações ensaiadas foram: aumento generalizado dos deslocamentos globais, perda de resistência e de rigidez dos elementos estruturais, propagação e aumento da abertura das fissuras inicialmente formadas, tendência de uniformização das deformações dos estribos do nó ao longo dos ciclos e maior deterioração do nó de pórtico em relação aos elementos viga e pilar. Na etapa teórica, foram empregados essencialmente dois tipos de modelos: i) modelos derivados das idealizações dos modelos clássicos de biela e tirante. ii) modelos simplificados que empregam conceitos da Mecânica do Dano e da Fratura, para a avaliação dos efeitos de perda de rigidez (dano) e das deformações permanentes (plasticidade) na resposta global da ligação viga-pilar. Por fim, foram feitas comparações entre os resultados experimentais e teóricos, chegando-se a importantes conclusões sobre o comportamento mecânico do nó frente às cargas cíclicas e sobre a eficiência dos modelos teóricos em simular a resposta do nó de pórtico e da ligação como um todo. As comparações mostraram que, dentro de certos limites, os modelos teóricos fornecem resultados satisfatórios frente aos resultados experimentais / The present thesis studies the behavior of frame joints in reinforced concrete beam-column joints subjected to cyclic loads. The thesis is divided into two parts: an experimental study and a theoretical-based study. The experimental study is based on laboratory tests on five physical models of beam-column joints. The results of this experimental study permitted the observation of various aspects of the structural behavior of frame joint subjected to cyclic load and estimating the influence of certain variables the affect the behavior of such joints. In the present thesis, the variables studied are the applied load and reinforcement detailing at the joint location. The effects of cyclic loads on the tested joints were: an increase in the overall deformation, loss of strength and stiffness of structural elements, crack propagation and increase in crack width of previously formed cracks, a tendency towards a uniform strain distribution in the transverse reinforcement at the joint section and a more rapid deterioration of frame joints compared to beam/column joints. At the theoretical level, two types of models were used to study the behavior of the joint: i) a model derived from the idealization of the classical strut-tie model, and ii) a simplified damage and fracture mechanics-based model for estimating the effects of the loss of stiffness (damage) and permanent strains (plasticity) on the overall response of the beam column joint. To reach any conclusion on the mechanical behavior and the efficiency of existing theoretical models employed in the design of reinforced beam-column joints and other joints subjected to cyclic loading, a comparative study between the theoretical and experimental results was carried out. The results show that within certain limits, the theoretical models employed are in good agreement with experimental results

Este trabalho consiste em um estudo do comportamento de nós de pórtico de ligações viga-pilar de concreto armado submetidos a ações cíclicas. O trabalho é composto por duas etapas: uma de investigação experimental e outra de cunho teórico. A etapa experimental teve como base os ensaios realizados em cinco modelos físicos de ligações viga-pilar. Os resultados desses ensaios permitiram a observação de diversos aspectos do comportamento estrutural dos nós de pórtico frente às ações cíclicas e a avaliação da influência de algumas variáveis. Neste trabalho, as variáveis escolhidas foram a variação do carregamento aplicado e o detalhamento da armadura transversal na região do nó. Os principais efeitos das ações cíclicas sobre as cinco ligações ensaiadas foram: aumento generalizado dos deslocamentos globais, perda de resistência e de rigidez dos elementos estruturais, propagação e aumento da abertura das fissuras inicialmente formadas, tendência de uniformização das deformações dos estribos do nó ao longo dos ciclos e maior deterioração do nó de pórtico em relação aos elementos viga e pilar. Na etapa teórica, foram empregados essencialmente dois tipos de modelos: i) modelos derivados das idealizações dos modelos clássicos de biela e tirante. ii) modelos simplificados que empregam conceitos da Mecânica do Dano e da Fratura, para a avaliação dos efeitos de perda de rigidez (dano) e das deformações permanentes (plasticidade) na resposta global da ligação viga-pilar. Por fim, foram feitas comparações entre os resultados experimentais e teóricos, chegando-se a importantes conclusões sobre o comportamento mecânico do nó frente às cargas cíclicas e sobre a eficiência dos modelos teóricos em simular a resposta do nó de pórtico e da ligação como um todo. As comparações mostraram que, dentro de certos limites, os modelos teóricos fornecem resultados satisfatórios frente aos resultados experimentais / The present thesis studies the behavior of frame joints in reinforced concrete beam-column joints subjected to cyclic loads. The thesis is divided into two parts: an experimental study and a theoretical-based study. The experimental study is based on laboratory tests on five physical models of beam-column joints. The results of this experimental study permitted the observation of various aspects of the structural behavior of frame joint subjected to cyclic load and estimating the influence of certain variables the affect the behavior of such joints. In the present thesis, the variables studied are the applied load and reinforcement detailing at the joint location. The effects of cyclic loads on the tested joints were: an increase in the overall deformation, loss of strength and stiffness of structural elements, crack propagation and increase in crack width of previously formed cracks, a tendency towards a uniform strain distribution in the transverse reinforcement at the joint section and a more rapid deterioration of frame joints compared to beam/column joints. At the theoretical level, two types of models were used to study the behavior of the joint: i) a model derived from the idealization of the classical strut-tie model, and ii) a simplified damage and fracture mechanics-based model for estimating the effects of the loss of stiffness (damage) and permanent strains (plasticity) on the overall response of the beam column joint. To reach any conclusion on the mechanical behavior and the efficiency of existing theoretical models employed in the design of reinforced beam-column joints and other joints subjected to cyclic loading, a comparative study between the theoretical and experimental results was carried out. The results show that within certain limits, the theoretical models employed are in good agreement with experimental results

O presente trabalho trata do estudo do comportamento de chumbadores grauteados inseridos em concreto com fibras de aço em ligações viga-pilar de estruturas de concreto pré-moldado. Este estudo é importante para se entender e poder quantificar a influência da rigidez deste componente no comportamento de ligações semirrígidas de estruturas de concreto pré-moldado. O objetivo do trabalho é estudar o mecanismo do chumbador no concreto com fibras de aço em ensaios específicos e avaliar também o comportamento de uma ligação viga-pilar de concreto pré-moldado utilizando estas fibras no consolo e no dente da viga. Nesta pesquisa foi realizado um programa experimental no Laboratório de Estruturas da EESC, uma análise numérica com o emprego do software DIANA® e uma comparação com formulações analíticas existentes para o cálculo da força última destes componentes. Foram ensaiados nove modelos experimentais para avaliar especificamente o mecanismo resistente do chumbador, variando-se os diâmetros das barras, sua inclinação e a porcentagem de fibras de aço no concreto. Além destes modelos, foi realizado ensaio de uma ligação viga-pilar de concreto pré-moldado para avaliar a rigidez da ligação com chumbador inserido em concreto com fibras de aço. Nos ensaios experimentais dos chumbadores observou-se que modelos com concreto com fibras de aço apresentam rigidez até 25% maior se comparado ao modelo com concreto convencional. Verificou-se que o graute utilizado para solidarizar os chumbadores exerce significativa influência na capacidade última do modelo, podendo diminuir em cerca de 30% a capacidade de carga. A ligação viga-pilar de concreto pré-moldado utilizando concreto com fibras de aço no consolo e no dente da viga se comportou de maneira satisfatória, não apresentando fissuração na interface dos diferentes concretos. Na comparação dos modelos ensaiados com as formulações teóricas extraídas de trabalhos de referência verificou-se que, para os modelos específicos de chumbador, a formulação existente é representativa. Para a ligação viga-pilar, alguns ajustes na formulação analítica se fizeram necessários para considerações de efeitos de grupo e de borda observados e decorrentes da utilização de dois chumbadores na ligação proposta neste trabalho. / This research deals with the study of the behavior of grouted dowels embedded in concrete with steel fibers. This study is important to understand and quantify the stiffness transmitted by this component in a semi-rigid connection of precast concrete structures. The objective is to study the mechanism of the dowel in the concrete with steel fibers and evaluate the mechanical behavior of a precast beam-column connection using this type of concrete on the corbels and in the dapped-end beam. In this research, an experimental program in the EESC Structures Laboratory was carried out, as well as a numerical analysis with the use of DIANA® software and a comparison with existing formulations to calculate these components. Nine models were experimentally tested to specifically evaluate the dowel resistant mechanism by varying the diameters of the bars, the declination and the percentage of steel fibers in concrete. Furthermore, an experimental test was performed in order to evaluate the behavior of the connector. The results indicate that for the dowels with concrete and steel fibers, the ultimate capacity of the connection occurs by failure of the connector (excessive deformation of the bars), while in conventional concrete this capability is associated with the rupture of the concrete and that the concrete with steel fibers decreases by 25% the deformability of the models. The grout has a significant impact on the ultimate capacity of the model, which may increase in less than 30%. In the analysis of the beam-column connection, it is possible to observe that the proposed connection exceeds by more than 20% the ultimate capacity compared to traditional beam-column connections. In comparing the theoretical models tested with the formulations shown by previous studies, it was found that for specific models dowels, the existing formulation is representative. For the beam-column connection, adjustment was performed in the previous formulation considerations group and edge effects that occur due to the use of two dowels on the tested connection.

Esta pesquisa consiste de uma investigação acerca do comportamento estrutural de ligações entre viga de seção I e pilar de seção tubular circular em situações de pilar de canto e de pilar solicitado por quatro vigas simultaneamente (pilar central). A associação entre a viga de seção I e o pilar de seção tubular circular remete à análise de ligações com comportamento complexo. A partir da análise numérica, via Método dos Elementos Finitos com os softwares ANSYS® e TrueGrid® foi avaliado o comportamento momento-rotação e parâmetros como resistência, rigidez inicial e ductilidade das ligações. Foram analisadas as tipologias de ligação soldada e ligação com a presença do diafragma externo como mecanismo de enrijecimento. Avaliou-se a influência de 6 variáveis, sendo o comprimento da viga, a espessura do pilar, a força aplicada nas vigas dispostas ortogonalmente, a compressão axial do pilar, a espessura do diafragma e o diâmetro dos parafusos do diafragma totalizando 20 modelos numéricos. O aumento da espessura da seção do pilar e a força aplicada simultaneamente nas 4 vigas representou uma melhoria na resistência e rigidez inicial das ligações soldadas. A redução do diâmetro dos parafusos do diafragma foi a principal variável capaz de influenciar negativamente as propriedades de rigidez inicial e resistência das ligações com o diafragma. Todos os modelos analisados apresentaram comportamento semi-rígido segundo o Eurocode 3 (2005). O dimensionamento analítico pelo Eurocode 3 (2005) e por Winkel (1998) apresentou boa aproximação com os resultados da análise numérica. A obtenção da resistência das ligações com diafragma pelo método das componentes apresentou resultados, em média, 20% inferiores ao verificado na modelagem numérica. A utilização do diafragma como mecanismo de enrijecimento das ligações mostrou-se eficiente. As ligações soldadas apresentaram maior ductilidade comparada às com diafragma. O aumento da espessura do pilar nas ligações soldadas demonstrou-se uma alternativa eficaz no enrijecimento das ligações. / This research consists of an investigation above the structural behavior of connections between I-beam and circular hollow section (CHS) columns in situation of corner columns and column loaded by 4 beams simultaneously (inside columns). The association between the I-beam and the CHS column presupposes the analysis of connections with a complex structural behavior. Based on a numerical analysis, using the Finite Element Method with ANSYS® and TrueGrid® softwares, the connection parameters like strength, stiffness and ductility was evaluated. The typologies of welded connections and connections with an external diaphragm was analyzed. An amount of 6 variables (beam length, column thickness, force applied on the beams, compression of the column, diaphragm thickness and bolt diameter) was analyzed in a total of 20 numerical specimens. The increase of the column thickness and the force applied simultaneously on the 4 beam ends culminated on a substantial improvement on strength and stiffness of the welded connections. The reduction of the diaphragm bolts diameter was the main reason for the negatively influence on strength and stiffness properties of the diaphragm connections. All specimens presented a semirigid behavior according to the Eurocode 3 (2005). The analytical design, based on the Eurocode 3 (2005) and Winkel (1998), obtained good results in terms of connections strength compared with the numerical analysis. The obtainment of the connections strength with the component method demonstrated results 20% less than numerical analysis. The external diaphragm as a stiffening mechanism showed effective. The welded connections presented more ductility than the diaphragm ones. The increase on the column thickness demonstrated an effective alternative for the connection stiffening.

Este trabalho é uma contribuição ao estudo da ancoragem de barras de aço da armadura longitudinal em ligações de elementos fletidos de concreto armado em edifícios usuais. São investigadas importantes pesquisas que mostram os avanços em relação ao entendimento do tema nas últimas décadas. É proposto um método de aferição dos modelos constitutivos dos materiais, concreto e aço, no programa de elementos finitos ADINA para verificações de projeto seguindo recomendações da NBR 6118:2003 e MC CEB-FIP 1990. São realizadas análises numéricas de modelos bidimensionais em ligações viga-pilar de extremidade os quais são comparados a modelos experimentais e retirados de projetos já existentes. Os parâmetros de análise são o momento de fissuração e a força de tração a ancorar na seção mais solicitada da viga, conferidos com valores calculados por métodos analíticos e/ou expressões normativas, as tensões e deformações máximas em pontos ao longo do trecho ancorado das armaduras de longitudinais da viga e a influência da força normal. Os resultados revelam que as simplificações e hipóteses assumidas para a concepção dos modelos numéricos são consistentes / This work contributes to the study of anchorage of longitudinal reinforcement steel bars in connections of flexural elements in reinforced concrete buildings. Some important researches are investigated showing the advances of the subject in the last decades. An evaluation method of material’s constitutive models, steel and concrete, using the Finite Element Analysis in the software ADINA is proposed, to project verifications according to NBR 6118:2003 and MC CEB-FIP 1990 recommendations. Comparisons between numerical analysis by using a two-dimensional model of exterior beam-column connections and experimental analysis and using existing projects are made. The analysis parameters are the cracking moment and the anchored steel bar tension force in the most requested beam section, compared to the values calculated by analytical methods and/or design expressions, the maximum stresses and strains in points along to anchored steel bar of the beam longitudinal reinforcement and the influence of the normal force. The results show that the assumed simplifications and hypothesis for the numerical model conception are consistent

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma técnica de incremento da resistência e da rigidez à flexão de ligações de elementos de concreto pré-moldado, com aplicação de laminados de polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC). O procedimento adotado consiste na colagem dos laminados de PRFC em entalhes no concreto de cobrimento, de acordo com a técnica conhecida como \"near-surface mounted\" (NSM), de modo a incorporar à ligação novos elementos resistentes à tração. Para solidarizar a ligação e possibilitar a transferência de esforços de compressão entre os elementos de concreto existentes, preenchem-se os espaços vazios (grauteamento) com argamassa fluida à base de cimento Portland. Foram desenvolvidos modelos em escala reduzida, com o intuito de representar os mecanismos resistentes de uma ligação viga-pilar composta por encaixe de dente Gerber e consolo, com uso de chumbador, almofada de apoio e graute. Esse tipo de ligação é muito utilizado na construção de galpões e tem, na sua concepção original, comportamento essencialmente de articulação. Em uma etapa preliminar, realizaram-se ensaios para a caracterização da aderência segundo a configuração de reforço proposta. Os resultados dessa análise subsidiaram a fixação do comprimento de laminado a ancorar e a escolha do tipo de resina a empregar para colagem do reforço. Os modelos representativos da técnica de reforço proposta foram preparados, cada um deles, pela montagem de um elemento de pilar-consolo com elementos de viga nos respectivos chumbadores e almofadas. Foram também preparados modelos de referência para o estudo da influência da almofada de apoio e do grauteamento no comportamento resistente e da deformabilidade da ligação. Nesses modelos, as juntas eram perfeitamente conjugadas, isto é, os trechos de viga foram concretados com um elemento pré-moldado de pilar-consolo posicionado dentro da fôrma, sem disposição de almofadas. Todos os modelos de ligação foram reforçados e submetidos a ensaios estáticos. Esses ensaios consistiram na aplicação de carregamento cíclico alternado de curta duração, solicitando-se os modelos a momento fletor positivo ou negativo. Este trabalho também apresenta procedimento executivo de ensaios dinâmicos para avaliação da rigidez dos modelos de ligação em três condições: modelo íntegro reforçado, modelo reforçado fissurado (após aplicação de carregamento de aproximadamente 30% do carregamento de ruptura da ligação, em ensaio estático) e modelo reforçado rompido. Com o reforço, a ligação apresentou comportamento semi-rígido e adquiriu resistência à flexão compatível à de estrutura monolítica armada com barras de PRF. / This work presents the development of a technique for flexural strengthening and stiffness increasing of precast beam-to-column connections by the embedding of FRP strips into grooves made on the concrete cover. According to this technique, the tension in the connection is transferred by the Near-Surface Mounted (NSM) FRP strips. To allow the transference of compression efforts among the concrete elements, the empty spaces are filled out with grout. Small-scale specimens were developed to represent the resistant mechanisms of pined beam-to-column connection composed by elastomeric cushion and dowels. Preliminary experimental tests on bond behavior of NSM strips were carried out. The results analysis conducted the decision about the adhesive type and bond length to be employed in the beam-to-column connection specimens. Each specimen was made of the assembly of a column section connected to beam sections through their respective dowels and cushions. The connection specimens were reinforced by embedding CFRP strips in the lateral concrete cover and filling out the spaces between beams and column. In addition, control specimens were prepared to study the influence of the cushion and grout in the connection performance. In those models, the joints were conjugated perfectly, which means that the beam sections were laid inside the wooden forms and cast together with a precast column section with no cushions between them. Experimental static and dynamic tests were done. The tests results show that strengthened connection exhibits semi-rigid behavior and acquires flexural strength compatible to monolithic structure reinforced with FRP bars.

Este trabalho é uma contribuição ao estudo da ancoragem de barras de aço da armadura longitudinal em ligações de elementos fletidos de concreto armado em edifícios usuais. São investigadas importantes pesquisas que mostram os avanços em relação ao entendimento do tema nas últimas décadas. É proposto um método de aferição dos modelos constitutivos dos materiais, concreto e aço, no programa de elementos finitos ADINA para verificações de projeto seguindo recomendações da NBR 6118:2003 e MC CEB-FIP 1990. São realizadas análises numéricas de modelos bidimensionais em ligações viga-pilar de extremidade os quais são comparados a modelos experimentais e retirados de projetos já existentes. Os parâmetros de análise são o momento de fissuração e a força de tração a ancorar na seção mais solicitada da viga, conferidos com valores calculados por métodos analíticos e/ou expressões normativas, as tensões e deformações máximas em pontos ao longo do trecho ancorado das armaduras de longitudinais da viga e a influência da força normal. Os resultados revelam que as simplificações e hipóteses assumidas para a concepção dos modelos numéricos são consistentes / This work contributes to the study of anchorage of longitudinal reinforcement steel bars in connections of flexural elements in reinforced concrete buildings. Some important researches are investigated showing the advances of the subject in the last decades. An evaluation method of material’s constitutive models, steel and concrete, using the Finite Element Analysis in the software ADINA is proposed, to project verifications according to NBR 6118:2003 and MC CEB-FIP 1990 recommendations. Comparisons between numerical analysis by using a two-dimensional model of exterior beam-column connections and experimental analysis and using existing projects are made. The analysis parameters are the cracking moment and the anchored steel bar tension force in the most requested beam section, compared to the values calculated by analytical methods and/or design expressions, the maximum stresses and strains in points along to anchored steel bar of the beam longitudinal reinforcement and the influence of the normal force. The results show that the assumed simplifications and hypothesis for the numerical model conception are consistent

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissASS.pdf: 3030488 bytes, checksum: a4d23b016b1767d42942fdad295c0fe1 (MD5) Previous issue date: 2006-09-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / The behaviour of reinforced concrete precast beams is strongly influenced by the flexural stiffness of its beam-column connections, wherein there is interdependence between the nonlinearity of the moment-curvature relationship along the beam and the non-linearity of the moment-rotation relationship of the beam-column connections. In most of the existing researches on semi-rigid connections in precast structures, the main focus lays on the characterization of the flexural stiffness by performing experimental tests on isolated models of beam-column connections instead of tests on sub-frames, comprising beam and connections. In this research an experimental procedure was developed, wherein different theoretical equations based on the fixity factor of the connections were combined, allowing the integration between the stiffness of the reinforced concrete beam with the flexural stiffness of the beam-column connections. Therefore, by using this procedure it was possible to evaluate the semi-rigid behaviour of the beam-column connection, highlighting the possibility of carrying out just one test for the precast beam with its connections. The analyses of the experimental results indicate that the studied connection was capable of absorbing around 53% of the elastic beam-end moment at the ULS, compared with the situation of a full restrained connector, implying the increase of 170% of the positive mid-span moment of the beam. This level of semi-rigid behaviour for the beam-column connection can affect the global stability of skeletal precast concrete structures with more than five storeys in height. For this reason, the present research shows the need for further studies with the purpose of enhancing the analysis and the design of precast concrete structures for multi-storey buildings. / O comportamento das vigas pré-moldadas de concreto armado é fortemente influenciado pela rigidez à flexão das ligações viga-pilar, existe uma interdependência entre a não linearidade da relação momento-curvatura ao longo da viga pré-moldada com a não linearidade da relação momento-rotação nas ligações viga-pilar. A maioria das investigações experimentais existentes sobre ligações semi-rígidas em estruturas pré-moldadas, tanto na literatura nacional quanto internacional, têm enfatizado seus estudos na caracterização da rigidez à flexão de maneira isolada, não realizando ensaios do comportamento conjunto das vigas pré-moldadas com as suas ligações. Desenvolve-se nesta pesquisa um procedimento experimental onde se procurou integrar diversos equacionamentos teóricos com base no fator de restrição aos giros na ligação, os quais permitiram integrar parâmetros de rigidez da ligação e da viga. Desta forma, com base nos resultados experimentais em um único ensaio de um modelo de viga com ligações viga-pilar, foi possível se estimar o engastamento parcial nas ligações viga-pilar. A partir dos resultados experimentais, a ligação viga-pilar foi capaz de absorver cerca de 53% dos momentos elásticos na extremidade da viga, havendo assim um acréscimo de 170% no momento positivo no centro da viga para a situação de projeto no ELU. Este engastamento parcial pode afetar sensivelmente a estabilidade global de estruturas pré-moldadas com mais de 5 pavimentos. Por esta razão, o presente estudo aponta para a necessidade de mais pesquisas nesta área, com o objetivo de possibilitar projetos mais adequados e seguros de estruturas pré-moldadas em esqueleto para múltiplos pavimentos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMNK.pdf: 4268420 bytes, checksum: 50c2feaa3b1252323d08d023d64588ae (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / The present research deals with the study of continuity in slab-beam-column connections in precast concrete structures, wherein an experimental investigation about the contribution of longitudinal reinforced bars, passing on the side of the column in the top of the slab, on the connector flexural stiffness. For this study, a beam-to-column connection was selected, comprising concrete corbel with dowel bars and continuity reinforced bars passing trough the column and fulfilling of grout in the interface of the connection. Two tests were carried out for the characterization of the moment-rotation relationship of two different connection prototypes, one with 100% of the continuity reinforced bars passing trough the column and another with 50% trough the column and 50% in the laterals. The experimental results indicate that bars passing on both sides of the column enhanced the moment-rotation relationship for the second prototype, being even more significant for the serviceability stage. However, rotations at the beginning of plasticization of the moment-rotation curve were close for the two prototypes. The results indicate that the transverse reinforcement between the slab and the beam was capable of mobilizing the external longitudinal bars at the same time of the internal longitudinal bars, passing through the column. Additionally, this reinforcement arrangement provided an increase of the cracking control within the connection zone at the end of the beam / No presente trabalho foi estuda a continuidade em ligações laje-viga-pilar em estruturas pré-moldadas de concreto com a realização de uma investigação experimental quanto à contribuição da parcela de armadura passante nas laterais do pilar na capa da laje, tanto para a rigidez à flexão quanto para o controle da fissuração. Para objeto de estudo, selecionou-se uma ligação viga-pilar com consolo de concreto e chumbador, com armadura de continuidade passante no pilar por meio de bainhas lisas preenchidas com graute. Foram realizados ensaios para a caracterização das ligações com dois modelos experimentais, sendo um com 100% da armadura de continuidade passando dentro do pilar e o segundo com 50% dentro do pilar e 50% nas laterais. Os resultados experimentais mostraram que as barras laterais ao pilar contribuíram para aumento da rigidez à flexão, principalmente para a fase de serviço, inferior à carga de projeto. Entretanto, as rotações relativas ao início da plastificação da relação momento-rotação foram próximas para os dois modelos. Acredita-se que o detalhamento empregado para armadura de costura entre a viga e a laje permitiu que as armaduras longitudinais dentro e fora do pilar fossem mobilizadas de forma conjunta, tanto na fase de serviço quanto para a fase de projeto, promovendo um controle efetivo da fissuração na região da ligação

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5038.pdf: 12517869 bytes, checksum: 373976ca3c8851e35a4dbd3dd53ff661 (MD5) Previous issue date: 2013-02-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / This study aimed to analyze the structural behavior of a beam-column connection with embedded steel member for precast concrete with no current use still in Brazil. Based on the literature review about hidden corbels found in international technical references, a type of hidden corbel with embedded steel section (so called billet) was selected for this research. Although there are many different analytical models for the design of the billet within the available technical literature, the focus of this research was on the revised models found in the most recent design manuals PCI (2010) and FIB (2011). In addition to the analytical study an experimental investigation was conducted, wherein isolated column members with billet corbels were tested primarily to a full scale test of a sub-frame with two beams six meters long and with a central column assembled in cruciform shape. For the isolated model, named PI Model (Isolated steel corbel), the behavior of the steel corbel and its interaction with the column were evaluated. For the full scale test, named LI Model (connection zone model), the behavior of the connection zone and the behavior of the beam were studied interacting together. For both the theoretical and the experimental studies, the selected billet consisted of a rectangular hollow section of 200 mm x 100 mm x 10 mm in height, width and thickness, respectively. For the PI Model test, the billet showed a rigid behavior and it was capable of resist an applied load of 700 kN with no damage within the concrete of the column. For the case of LI Model, the experimental study analyzed the behavior of the whole connection zone, comprising both the steel corbel and the end of the beam near the corbel. For this case, the connection behaved as rigid until the applied shear force at the connection reached between 239,5 kN and 238,3 kN, for which the flexural stiffness of the connection acted as rigid, with fixity factors of 1.0 and 0.96, for the left and right connections, respectively. The failure of the model occurred at the cast in place topping of the composite beam when the shear force reached 473.5 kN. The comparison between the experimental results with the theoretical values demonstrated that the isolate billet showed compatible resistance with the expected but that the region of the beam top end showed premature failure due to lack of reinforcement in the region of the end of the beam. It is believed that this effect occurred because of the fact that the detailing followed from studies conducted in the UK is suitable for hinged connections while the connection analyzed in this research comprised of continuous negative reinforcing bars passing through the columns within the cast in place topping of the composite precast beam. Finally, this study presents further recommendations for improvements of the reinforcement detailing of the precast beam. / O estudo teve como objetivo principal analisar o comportamento estrutural de uma ligação viga-pilar com Consolo Metálico Embutido para estruturas pré-moldadas de concreto com uso ainda não corrente no Brasil. Após uma revisão bibliográfica sobre os principais consolos metálicos embutidos encontrados nas referências técnicas internacionais, escolheu-se um tipo de consolo metálico embutido que emprega um perfil metálico (chamado tarugo metálico). A revisão bibliográfica permitiu encontrar na literatura técnica e acadêmica vários modelos analíticos para o dimensionamento do perfil metálico, mas o estudo no presente trabalho se concentrou nos modelos revisados encontrados nos manuais do PCI (2010) e da FIB (2011). Além do estudo analítico, foram realizados ensaios exploratórios primeiramente em consolos no pilar isolado e em seguida foi ensaiado um modelo em escala real com duas vigas de seis metros e um pilar central. No primeiro modelo, denominado modelo de ensaio PI (Pilar Isolado), estudou-se o comportamento isolado do consolo e sua interação junto ao pilar. No segundo modelo, denominado modelo de ensaio LI (Ligação), estudou-se o comportamento da região da ligação e de interação com a viga. Para o estudo teórico-experimental, o tarugo metálico escolhido teve perfil retangular vazado de 200 mm x 100 mm x 10 mm de altura, largura e espessura respectivamente. No ensaio do modelo PI, o consolo metálico apresentou um comportamento rígido e foi capaz de suportar uma carga aplicada de 700 kN sem danos dentro do concreto do pilar. Já no caso do modelo LI, o estudo experimental analisou o comportamento conjunto da ligação, envolvendo tanto o consolo metálico quanto a extremidade da viga próximo ao consolo. Para este caso, a ligação se comportou como rígida para uma força cortante entre 239,5 kN e 238,3 kN, para a qual se estimou um momento de engastamento variando entre 1,0 e 0,96 para a ligação da esquerda e direita, respectivamente. Ocorreu ruptura por cisalhamento na capa de concreto na extremidade da viga quando a força cortante na seção atingiu 473,5 kN. A comparação dos resultados experimentais com os valores teóricos de cálculo demonstrou que o consolo isolado apresentou resistência compatível com o esperado, mas que a região da capa na extremidade da viga apresentou uma falha prematura devido à falta de armadura de costura na região da extremidade da viga. Acredita-se que este efeito tenha ocorrido em virtude do fato de que o detalhamento seguido a partir de estudos realizados no Reino Unido seja indicado para ligações articuladas, enquanto a ligação analisada consistiu de uma ligação com continuidade na armadura negativa. Por esta razão, este estudo apresenta recomendações para melhorias no detalhamento da viga.