Este trabalho apresenta um estudo do comportamento estrutural das ligações metálicas parafusadas viga-pilar com chapa de topo estendida. Enfatiza-se a fundamentação teórica, abordando os principais conceitos, os métodos de dimensionamento apresentados em normas internacionais e os principais sistemas de classificação de ligações existentes. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia capaz de aprimorar a análise numérica de ligações, com relação aos estudos anteriores, obtendo resultados com melhor representatividade do comportamento real das ligações. Desenvolve-se análise numérica, via Método dos Elementos Finitos (MEF), com a elaboração de diversos modelos numéricos tridimensionais de ligações parafusadas com chapa de topo estendida. Utilizou-se na modelagem numérica o código de pré-processamento TrueGrid® e o código de análise numérica ANSYS®. Os modelos foram desenvolvidos e validados a partir de resultados experimentais. Na análise dos resultados foram comparados os resultados numéricos obtidos com resultados experimentais previamente conhecidos. Faz-se uma abordagem das propostas de dimensionamento apresentadas por normas internacionais em comparação com os resultados numéricos. Através da variação de parâmetros, como espessura da chapa e diâmetro dos parafusos, observam-se os modos de falha das ligações, e a plastificação da chapa de topo e dos parafusos. Por fim, apresenta-se a conclusão do trabalho e sugestões para pesquisas futuras. / This work presents a study about the structural behavior of extended end-plate bolted beam-to-column steel connections. Emphasizes the theoretical foundation, addressing the main concepts, the design methods presented in international standards and the main classification systems for connections existing. The objective of this work is to present a methodology capable of improving the numerical analysis of connections, in comparison with previous studies, getting results with better representation of the actual behavior of the connections. It develops numerical analysis via Finite Element Method (FEM) with the development of various numerical models of three-dimensional bolted end plate connections. It was used in numerical modeling the preprocessing code TrueGrid® and the numerical analysis code ANSYS®. The models were developed and validated from experimental results. In the analysis of the results were compared the numerical results obtained with experimental results previously known. It approaches the design proposals presented by international standards in comparison with the numerical results. By varying the parameters such as end-plate thickness and bolts diameter, it was observed failure modes of the connections, as well as yielding mechanism at the end-plate and bolts. Finally, it presents the conclusion of the work and suggestions for future researches.

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.

O presente estudo avaliou a intercambiabilidade dos componentes protéticos de implantes de hexágono externo medindo-se a precisão da interface implante/pilar (I/P) com microscopia eletrônica de varredura. Foram utilizados dez implantes para cada uma de três marcas (SIN, Conexão, Neodent) com seus respectivos pilares (base metálica de CoCr , rotacional e não rotacional) e um de marca alternativa (Microplant) em um arranjo com todas as combinações de I/P possíveis. O valor de referência para a intercambiabilidade das várias marcas de componentes foi definido pela diferença do pilar original para com seu respectivo implante. Dessa maneira, a intercambiabilidade foi considerada válida quando o resultado para um determinado pilar colocado sobre um implante fosse igual ou menor que a diferença medida, quando o pilar da mesma marca do implante foi posicionado. Um grau de desajuste foi observado em todos os espécimes. De uma maneira geral, o pilar antirrotacional foi mais preciso do que o rotacional. Estes variaram de 0,6 16,9m, com mediana 4,6m, enquanto o antirrotacional foi de 0,3 12,9m, com mediana de 3,4m. Os espécimes com o pilar e o implante Conexão tiveram uma diferença maior que o conjunto original para SIN e NEO (p<0,05). Apesar de estes últimos apresentarem resultados semelhantes com seus respectivos pilares, quando trocados, não mantiveram a mesma precisão original. Os resultados sugerem que a marca alternativa seria a única que apresentaria compatibilidade com todos os sistemas, enquanto as outras marcas não seriam completamente intercambiáveis. / The present study evaluated the interchangeability of prosthetic components for external hexagon implants by measuring the precision of the implant/abutment (I/A) interface using scanning electron microscopy. Ten implants for each of three brands (SIN, Conexão, Neodent) were tested with their respective abutments (milled CoCr collar rotational and non-rotational) and that of an alternative manufacturer (Microplant) in randomly arranged I/A combinations. The degree of interchangeability between the various brands of components was defined using the original abutment interface gap with its respective implant as the benchmark dimension. Accordingly, when the result for a given component placed on an implant was equal to or smaller then that gap measured when the component of the same brand as the implant was positioned, interchangeability was considered valid. Some degree of maladjustment was observed on all specimens. Generally, the non-rotational component was more accurate than its rotational counterpart. The latter samples ranged from 0.6 16.9m, with a median of 4.6m; the former from 0.3 12.9m, with a median of 3.4m. Specimens with the abutment and fixture from Conexão had larger microgap than the original set for Sin and Neodent (p<0.05). Even though the latter systems had similar results with their respective components, their interchanged abutments did not reproduce the original accuracy. The results suggest that the alternative brand abutment would have compatibility with all systems while the other brands were not completely interchangeable.

O sistema de osseointegração desenvolvido por Branemark revolucionou o campo das reabilitações protéticas, incentivando os profissionais a indicar e realizar próteses do tipo overdentures. Estes dispositivos representam uma ótima alternativa para solucionar os problemas dos pacientes desdentados, insatisfeitos por diversos fatores. Várias são as associações entre os implantes e os sistemas de conexões empregados em overdentures. A literatura e a prática clínica fazem observar que na dependência do sistema de conexão empregado, há uma diferença no comportamento biomecânico, realizado por este conjunto: prótese/implante/conexão. Desta forma, é importante analisar como as tensões se distribuem sobre as estruturas que suportam estas cargas, uma vez que não existe o ligamento periodontal ao redor dos implantes que promove o mecanismo fisiológico, natural nos dentes. Assim, o objetivo desta investigação foi de avaliar, com o auxílio do método fotoelástico, o comportamento da distribuição das tensões em sobredentaduras (overdentures), suportadas por quatro implantes Ankylos®/ Dentsply®, utilizando-se o sistema protético de conexão de coroas cônicas Syncone®/ Dentsply®, onde se comparou duas formas de distribuição dos implantes, na primeira (CPM1) os implantes foram posicionados nas regiões de incisivos centrais e pré-molares e o segundo (CPM2) os implantes estavam posicionados nas regiões de caninos e pré-molares. Os modelos receberam cargas de forma crescente de 0,0 a 9,0 kg e, as tensões resultantes nas estruturas de suporte, foram analisadas fotoelasticamente. De acordo com a metodologia empregada nesta pesquisa, somos levados a concluir que: 1) Quando se associa o sistema Syncone® com overdenture ou sobredentadura, apoiada e retida sobre quatro implantes, sendo 2 localizados na região de incisivos centrais e 2 situados, diametralmente opostos, na região de segundos pré-molares na mandíbula - CPM1 - o rebordo residual é quem recebe a maior quantidade de tensões em relação aos implantes; 2) Quando se associa o sistema Syncone® com overdenture ou sobredentadura, apoiada e retida sobre 4 implantes, dispostos 2 a 2, bilateralmente e diametralmente opostos, nas regiões de caninos e pré-molares, na mandíbula (CPM2), as maiores tensões são transmitidas ao rebordo residual, sendo que os implantes suportes resultam mais preservados; 3) Comparativamente, o CPM2, aparenta ter transmitido menores tensões aos implantes que o CPM1; 4) Os implantes são preservados quanto à ocorrência de uma sobrecarga, durante a máxima intercuspidação dos arcos dentários, quando se emprega o sistema Syncone® associado à overdenture ou sobredentadura. / The osseo-integrated system develop by Branemark has revolutionized the prosthetic rehabilitation field, encourage the professionals to indicate and perform prostheses like overdentures. These devices represent an optimal alternative to solve the full dentures patient?s problems, dissatisfied for diverse factors. There are several associations between implants and prosthetic connectors employees for overdentures. The literature and the clinic practice may observe that according of the connection system employed, there is a difference into the biomechanical behavior, realized for this set: prostheses/implant/connection. From this forms, it is important to analyze how the tensions are distributing on the structures subject that support these loads, since it doesn\'t exist the periodontal ligament around the implants, what promotes the physiological mechanism of the natural teeth. Such, the purpose from this investigation was appraising, with the aid of the photoelastic method, the distribution way from the tensions at the overdentures, supported by four implants Ankylos®/ Dentsply, by using the prosthetic system of connection of conic crowns ? Syncone®/ Dentsply, were applied loads from 0,0 to 9,0kg, in crescent forms and, the tensions resulting on the support structures, have been analyzed by the photoelasthic method. Where two forms of distribution of the implantations were compared, first (CPM1) the implants were located at the regions of the central incisors and pre-molar, and as (CPM2) the implants were located at the regions of canines and pre-molar. The models had received loads of increasing form, from 0,0 to 9,0 kg and, the resultant tensions in the support structures, had been analyzed by the photoelastic method. In agreement with the methodology used in this research, we are led to conclude that: 1) When the overdenture is associated with Syncone® system, supported and retained by 4 implants, being 2 located in the region of central incisors and 2, diametrical opposing ones, in the region of the second pre-molar (CPM1) the residual alveolar ridge is who receives the biggest amount of tensions in relation to the implants; 2) When the overdenture is associated with Syncone® system, supported and retained by 4 implants, bilaterally and diametrical opposing ones, in the regions of canine and pre molar (CPM2), the biggest tensions were transmitted to the residual alveolar ridge, being the implants supports resulted more preserved; 3) Comparatively, the CPM2, seems to have transmitted less tensions to the implants than the CPM1; 4) The implants were preserved as the occurrence of an overload, during the maximum intercuspidação of the dental arcs, when the overdenture associated with Syncone® system has been used.

[pt] A flambagem das armaduras longitudinais em pilares de concreto armado pode ocorrer na região entre dois estribos consecutivos, ou pode envolver um certo número de estribos. As normas de projeto existentes não fornecem uma metodologia apropriada para o dimensionamento dos estribos em diferentes situações. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma formulação que permita analisar a flambagem das armaduras longitudinais em pilares de concreto armado submetidos a carregamento axial levando em conta o espaçamento entre os estribos, o diâmetro e arranjo dos estribos na seção transversal e o diâmetro das armaduras longitudinais. Para este propósito um método analítico para a avaliação da flambagem da armadura longitudinal é proposto, considerando-se as barras longitudinais restringidas pela rigidez axial ou à flexão dos estribos. Admite-se que a armadura longitudinal funciona como uma coluna esbelta. Consideram-se duas formas de modelagem da atuação dos estribos: como apoios elásticos discretos e como base elástica contínua. O presente trabalho trata a coluna com um ou mais modos de deformação, incluindo certas não- linearidades. São fornecidos cargas críticas e caminhos pós-críticos para tais casos. Como resultado deste estudo, apresenta-se uma proposta para dimensionamento racional dos estribos que permite estudar diferentes alternativas em um ábaco de utilização simples para projeto. Apresentam-se comparações com resultados experimentais da literatura em pilares de concreto armado. Isto permite uma avaliação crítica dos desenvolvimentos teóricos realizados e da forma proposta de dimensionamento racional dos estribos. / [en] Buckling of longitudinal reinforcement in reinforced concrete columns may occur in the region between two consecutive ties, or may involve a number of ties. The existing design code specifications do not provide an appropriate methodology for the design of the transversal reinforcement in different situations. The main objective of the present work is to develop a formulation to allow to analyze the buckling of longitudinal bars in reinforced concrete columns taking into account the tie spacing, the diameter and arrangement of the ties in the cross section and the longitudinal bar diameter. For this purpose an analytical method for the evaluation of the buckling load of longitudinal bars is described, as a function of the constraint imposed by the axial or flexural stiffness of the stirrups. The longitudinal bar is considered as a column deforming according to thin beam theory. The tie action is described either by a set discrete elastic supports or by a continuous elastic foundation. The theoretical analysis considers the column with one or more deformation modes, with some degree of nonlinearity, including the analysis of post-critical equilibrium paths. As a result of this study, rational criteria for spacing and sizing of transversal reinforcement are derived, allowing to study different alternatives in an abacus of simple use for design. Several comparisons with the results obtained experimentally by other authors in reinforced concrete columns are presented, allowing for an evaluation of the validity of the theoretical developments and the rational design methodology proposed herein.

Buscou-se por meio desta pesquisa avaliar a eficiência do reforço de ligações viga-pilar em estruturas de concreto pré-moldado. A técnica de reforço utilizada consiste na colagem de laminados de Polímero Reforçado com Fibra de Carbono (PRFC) em entalhes no concreto de cobrimento. Trata-se de uma técnica desenvolvida há cerca de dez anos, que apresentou, em pesquisas, desempenho superior às alternativas de colagem externa de mantas e laminados no tocante a reforço à flexão. Nenhuma referência ao uso desta ou de qualquer outra técnica para o reforço de ligações viga-pilar de estruturas pré-moldadas foi encontrada na pesquisa bibliográfica realizada. Entretanto, considera-se importante que esta opção seja apreciada ao se verificar comportamento insatisfatório de uma estrutura, haja vista a importância das ligações em seu desempenho global. Dado o caráter da pesquisa e o ineditismo da proposta, realizou-se um estudo experimental diversificado. Um ensaio piloto em modelo reduzido de pórtico com elementos de pilar e viga pré-moldados foi realizado. Por meio deste ensaio, verificou-se que o reforço promoveu significativa redução no deslocamento vertical da viga. Embora os resultados tenham sido promissores, destaca-se que o modelo reduzido impôs limitações, em relação ao comprimento para colagem do laminado e à distância do laminado ao canto da viga, que contribuíram para o seu arrancamento prematuro em uma das ligações. Realizou-se um ensaio em um modelo de ligação em escala real reforçado a momento fletor negativo e positivo. Em relação ao momento negativo, se alcançou um aumento de cerca de 100% na rigidez do modelo. Realizaram-se ensaios experimentais estáticos e dinâmicos em três modelos de pórtico cuja viga tinha escala real. Os resultados destes ensaios comprovaram a eficiência do reforço das ligações no aumento da sua rigidez , da frequência natural do pórtico e da resistência da estrutura. Observou-se também que o reforço promoveu redução da solicitação das armaduras principais da ligação. A simulação numérica dos ensaios dinâmicos permitiu a determinação indireta da rigidez das ligações de modo satisfatório e subsidiou a adoção de apoios elásticos na simulação dos ensaios estáticos que permitiram expandir a análise dos resultados experimentais em relação à fissuração e à distribuição de tensões. Por meio desta pesquisa comprovou-se a possibilidade de emprego da técnica de reforço proposta para a reabilitação de estruturas com deficiência relacionadas ao estado limite ultimo, já que o aumento de resistência foi alcançado, e também relacionadas aos estados limites de serviço, uma vez que as estruturas reforçadas apresentaram menores deslocamentos verticais e maiores frequências naturais. Destaca-se ainda uso eficiente da experimentação dinâmica que se prestou não somente à obtenção dos parâmetros modais da estrutura, mas também a uma avaliação realista das condições de contorno dos ensaios estáticos. / In this research, the strengthening of beam-to-column connections in precast concrete structures is evaluated. The strengthening technique used is internationally known as Near-Surface-Mounted and involves the bonding of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) strips into slits made in concrete cover. There are no references about the use of this or any else technique in the strengthening of connections in precast structures however it could be an option when the structure presents an unsatisfactory behavior. Because of the innovative characteristic of the purpose, experimental tests are required. A pilot test was performed in a frame with reduced dimensions. The frame had initially pinned connections that were strengthened. The strengthening provided a reduction in the beam deflection and the recovery of the initial stiffness of the frame. Although the promising results, the frame dimensions imposed limitations in relation to the strips bonding length and to the distance to the beam edge that contributed to the premature failure by splitting of strips and concrete. It was also performed a test in a strengthened semi-rigid connection. An increase in the connection stiffness was observed. Experimental static and dynamic tests were performed on three real scaled frame models. The results of these tests demonstrated the effectiveness of the strengthening in the increasing of stiffness, natural frequency and strength of the frame. It was also observed that the strengthening reduced the reinforcement strain. The numerical simulation of the dynamic tests allowed the indirect determination of the connections stiffness and supported the definition of boundary conditions in the simulation of the static tests that allowed a better understanding in relation to cracking and stress distribution. Through this research it was confirmed that the strengthening technique proposed is useful for rehabilitation of structures with disabilities related to ultimate limit state, since the increase in resistance was achieved, and also related to the serviceability limit states, since strengthened structures presented lower vertical displacements and higher natural frequencies. It is highlighted that the dynamic tests were important not only to obtain the modal parameters of the structure, but also to evaluate the real boundary conditions of the static tests.

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-03-22T19:49:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T15:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T15:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) jose carlos cirino leite junior.pdf: 4435177 bytes, checksum: 8e8f6eb9e0f91d4f07653b556647e567 (MD5) / Esta dissertação trata da punção em lajes protendidas com cordoalhas não aderentes, para pilares internos, calculadas através das normas ABNT NBR 6118:2007, ABNT NBR 6118:2014, EN 1992-1-1:2004 e ACI 318-11. Ao longo do trabalho, são apresentados dimensionamentos à punção através desses códigos a fim de se obter uma análise comparativa dos resultados. Além disso, são expostas três situações de provas de carga não destrutivas para punção, realizadas em lajes reais. Os casos, verificados a partir da comparação entre as quatro normas, servem de base para avaliações sobre o nível de segurança estrutural entre os dimensionamentos. Após as análises teóricas, conclui-se que, no geral, o EC2:2004 e a NBR 6118:2014 são os códigos que geram os resultados menos conservadores no cálculo das armaduras de punção. Já o ACI 318-11 e a NBR 6118:2007 obtêm os resultados mais conservadores para esse dimensionamento. Quando considerados os carregamentos máximos sem utilização de armadura de punção, a norma americana se destaca, obtendo valores comparáveis aos do EC2:2004 e da NBR 6118:2014. A NBR 6118:2007 resulta em dimensionamentos sempre mais conservadores. / This work studies the punching shear in prestressed slabs with unbonded tendons, for internal columns, calculated by ABNT NBR 6118:2007, ABNT NBR 6118:2014, EN 1992-1-1:2004 and ACI 318-11. Punching shear calculations will be presented in order to obtain comparative results analysis. Also, there are three situations presented of non-destructive load tests for punching shear, in real slabs. The cases, calculated using the four compared regulation codes, provide a basis for assessments of the conservatism level among the formulations. After the theoretical analysis, in general, it is concluded that EC2:2004 and NBR 6118:2014 are the codes that generate less conservative results in punching shear calculation. However, ACI 318-11 and the NBR 6118:2007 obtain the most conservative results for this design. Considering the maximum loads without the use of punching shear reinforcement ACI 318 generates values comparable to EC2 and NBR 6118:2014. The most conservative results are always generated by NBR 6118:2007.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBC.pdf: 11069989 bytes, checksum: b3c92f78ccad794ee5c2bb5f907f4814 (MD5) Previous issue date: 2007-02-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / The behaviour of prestressed precast beams is directly affected by the rotational stiffness of the end connections. Although the prestressed beam presents a linear behaviour in service, the effective behaviour of the precast beam depends on the interaction of the beam with the behaviour of its connections. The majority of the experimental investigations on semi-rigid connections in precast concrete structures are focused on the testing of isolated models of connections aiming to the characterization of their moment-rotation relationships. However, the effective behaviour of precast beams with semi-rigid connections can only be determined through tests of precast subframes, wherein the interaction of the beam with its connections can be evaluated. The present research presents a development of an experimental procedure for testing of precast subframes with semi-rigid connections, which integrates analytical equations, allowing estimate the partial restrained moment at the beam-column connections. Using this approach, this research presents the results of an experimental investigation. With the experimental inquiry of the prestressed beam behavior together with the beam-column connections of extremity, through physical tests, was possible esteem the partial restrained in the beam-column connections, despite in exploratory character. Were testing two models, being one compose for a prestressed beam with semi-rigid connections, and the other compose for a simply supported prestressed beam With the analyses of the experimental results for the studied models, the effective restrained of the connections, in other words, the capacity of restriction to the rotation of beam-column connections of extremity in the U.L.S, was esteem as being a value between 60% and 70%, presenting, thus, a good performance. Although these results are restricted to the negative moments, it gives credit that these connections possess one high potential for application in porches, because the detail used in the interface between the beam and the column made possible a bigger capacity of restriction to the rotation of the connection / O comportamento das vigas pré-moldadas de concreto protendido é diretamente afetado pela relação momento-rotação do apoio. Dessa forma, embora a viga protendida apresente um comportamento linear, o comportamento conjunto viga e ligações, é determinado pela não linearidade das ligações. Os estudos experimentais existentes sobre o comportamento das ligações semi-rígidas em estruturas pré-moldadas têm se restringido a caracterização da rigidez à flexão de maneira isolada, devido principalmente à falta de uma metodologia experimental que integre parâmetros teóricos de controle, como o fator de restrição à rotação &#945;R e o procedimento Beam-line. Na presente pesquisa, desenvolveu-se um procedimento experimental, através do qual foi possível integrar diversos equacionamentos teóricos, que levam em consideração diferentes parâmetros para a análise dos resultados. Com a investigação experimental do comportamento conjunto de uma viga pré-moldada de concreto protendido e de suas ligações viga-pilar de extremidade, a partir de ensaios físicos de dois modelos, foi possível estimar o engastamento parcial nas ligações viga-pilar. Foram ensaiados dois modelos, sendo um composto por uma viga protendida com ligações semirígidas, e o outro composto por uma viga protendida bi-apoiada, ainda que em caráter exploratório Com base nas análises dos resultados experimentais obtidos para os modelos estudados, o engastamento parcial efetivo da ligação, ou seja, a capacidade de restrição à rotação da ligação viga-pilar de extremidade, no Estado Limite Último, foi estimada como sendo um valor entre 60% e 70%, apresentando, assim, um bom desempenho. Embora tais resultados sejam restritos aos momentos negativos, acredita-se que essa ligação possui um elevado potencial para aplicação em pórticos, na medida em que o detalhe utilizado na interface entre a viga e o pilar possibilitou uma maior capacidade de restrição ao giro da ligação

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5921.pdf: 11584429 bytes, checksum: 4d7bb957789e3b6f82534465e38a31d4 (MD5) Previous issue date: 2014-04-14 / Among all of the existing structural systems, the steel-concrete composite elements outstands because it takes advantage of the properties of both materials in the same element. Unlike the system in reinforced concrete cast in situ, the steel-concrete composite system is not monolithic, and therefore the global behavior of the structure is mainly linked to the behavior of the connections. Currently, the beam-column connections have been the subject of theoretical and experimental studies to better understand their structural behavior. This concern has become even bigger with the introduction of requirements on steel-concrete composite connections in the Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008. In order to contribute to this subject, in this work is studied by numerical modeling, a detail of a composite beam-column connection with shear plate using numerical models. The numerical analysis performed in the computer package ANSYS® was divided in two phases: validation of the numerical model from experimental results and subsequent parametric analysis. Despite of the simplifications adopted in the numerical simulation, the results were satisfactory and representative of the experimental behavior, especially for Force vs. Displacement at the end of the beam. Once validated the numerical model, a parametric study was conducted in order to evaluate the influence of some parameters on the bearing capacity of connections, such as the concrete slab reinforcement ratio, the slab thickness and the steel beam depth. The results of the parametric analysis showed that the variation of the slab thickness was the parameter with more influence on the bearing capacity of the composite connection with shear plate. / Dentre os sistemas estruturais existentes destaca-se aquele formado por elementos mistos de aço e concreto. Este sistema utiliza as vantagens dos materiais estruturais mais utilizados na construção civil, o aço e o concreto, agrupando-os em um único elemento estrutural. Diferentemente do sistema em concreto armado moldado in loco, o sistema misto de aço e concreto não é monolítico e, portanto, o comportamento global da estrutura está principalmente atrelado ao comportamento das ligações. Atualmente as ligações viga-pilar têm sido alvo de estudos teórico-experimentais visando melhor compreender seu comportamento estrutural. No Brasil esta preocupação tornou-se ainda maior com a introdução de prescrições sobre ligações mistas de aço e concreto na norma brasileira ABNT NBR 8800:2008. Visando contribuir neste sentido, no presente trabalho é estudado, via modelagem numérica, um detalhe de ligação mista viga-pilar com chapa passante. A análise numérica realizada no pacote computacional ANSYS® foi dividida em duas etapas: validação do modelo numérico a partir de resultados experimentais com posterior análises paramétricas. Apesar das simplificações adotadas na simulação numérica, os resultados foram considerados satisfatórios e representativos do comportamento experimental, sobretudo da curva Força vs. Deslocamento na extremidade da viga. Uma vez validado o modelo numérico, o estudo paramétrico foi realizado com vistas a avaliar a influência de alguns parâmetros na capacidade resistente da ligação. Os parâmetros avaliados foram: taxa de armadura da laje de concreto, altura da laje e altura do perfil de aço da viga mista. Os resultados da análise paramétrica mostraram que a variação da altura da laje foi o parâmetro que mais influenciou na capacidade resistente da ligação mista com chapa passante.

[pt] As ligações viga-pilar desempenham uma função fundamental para a determinação do comportamento real de estruturas de aço. Portanto torna-se necessária uma avaliação muito criteriosa das reais características geométricas e mecânicas destas ligações, substituindo as tradicionais considerações idealizadas, rígida e flexível, pela modelagem semi-rígida.Atualmente um dos métodos mais utilizados para caracterização de ligações semi-rígidas se fundamenta no método das componentes, descrito pelo Eurocode 3, que consiste na determinação da resistência e rigidez dos elementos de maior influência no comportamento de uma ligação. Com a intenção de se desenvolver um estudo sobre as ligações semi-rígidas, inicialmente foi implementado computacionalmente um sistema de análise e dimensionamento capaz de avaliar o comportamento estrutural destas ligações a partir da informação das propriedades geométricas de ligações viga- pilar executadas com placa de extremidade, produzindo uma base de dados para um projeto estrutural mais seguro. Adicionalmente também foi executado um estudo sobre a otimização do dimensionamento de ligações semi-rígidas, através da criação de um sistema para determinação do modelo ótimo, utilizando-se algoritmos genéticos. Neste sistema, através da variação de parâmetros geométricos, determinados de acordo com a necessidade do usuário, obtém- se o modelo ideal de comportamento dentro de uma gama de soluções possíveis. Finalizando o presente estudo sobre ligações semi-rígidas, apresenta-se uma nova metodologia para consideração de ligações aparafusadas com placa de extremidade de altura variável, (header plate), que tradicionalmente são consideradas como flexíveis. Estas ligações foram analisadas através do método das componentes, determinando suas limitações de resistência à flexão e ao corte, juntamente com sua rigidez rotacional, efetuando-se modificações nas componentes apresentadas no Eurocode 3. / [en] The beam-to-column connections play fundamental role in the determination of the real behavior of steel structures. Therefore it is imperative to proper evaluate and consider the real geometric and mechanical properties of these connections, substituting the traditional idealized considerations, rigid and flexible, for the semi-rigid modelling approach. Nowadays one of the most used methods in the semi-rigid connection design is named the components method, described in the Eurocode 3. This method is based on the determination of the connection bending capacity and initial stiffness from the most relevant structural element parts. The main objective of this investigation was to evaluate the semi-rigid connection structural response. This was made by the development of a computer system capable to properly evaluate the behaviour of these connections. This program used the end plate beam-to-column connection material and geometric properties to fulfil this objective, producing a comprehensive database later to be used for more reliable structural project. Additionally an optimisation module was also implemented on the semi-rigid connection program, using genetic algorithms, where through the variation of certain geometric parameters, chosen in accordance to the user's requirements, the ideal connection structural behaviour could be determined from a range of pertinent solutions. Concluding the present study an alternative procedure is proposed for header plate connections where traditionally only shear was assumed to be transmitted. These connections were analysed according to the component method, to determine their bending and shear resistance, initial stiffness and rotation capacity, through modifications made on the relevant structural components presented in Eurocode 3 standard.