Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental do comportamento estrutural das ligações viga mista-pilar com cantoneiras de assento e alma. No estudo teórico foi desenvolvido, com base nos EUROCODES 3 e 4, um procedimento para avaliação do comportamento das ligações mistas com cantoneiras de alma e assento e com chapa de topo. O trabalho de investigação experimental, abrangendo modelos submetidos a carregamentos monotônico e cíclico, foi realizado no Instituto Superior Técnico (IST), Portugal, em que o objetivo principal foi avaliar a influência da força axial de compressão no pilar para o comportamento do painel da alma do pilar, e conseqüentemente no comportamento global da ligação mista localizada em nó de extremidade. Nos ensaios experimentais foram analisadas as rotações e deformações no painel da alma do pilar sem e com enrijecedor na alma do pilar. Adicionalmente, a eficiência da ancoragem das barras de armadura longitudinal foi verificada. Paralelamente à investigação experimental, um estudo numérico de ligações mistas foi realizado por meio do modelo em elementos finitos, o qual mostrou-se representativo, tornando-se uma ferramenta para análises paramétricas. / This work presents a numerical and experimental study of the structural behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections. In the theoretical study, basing in EUROCODES 3 and 4, an analytic procedure for evaluation the static behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections was developed. The experimental test program, enclosing monotonic tests and a cyclic test, was carried out at the Instituto Superior Técnico of Lisbon (IST), where the main objective was to evaluate the effect of column axial load on column web panel and consequently in the global behavior of single-sided composite joint. In the tests, the panel zone rotations and deformations were analyzed for stiffened and unstiffened column web. In addition, the efficiency of the main rebar was verified. Finally, a thorough of finite element model, a numerical study of composite joints was developed. This model was found to be representative and reliable as a tool to futures parametric analyses.

Este estudo fundamenta-se na análise numérica, via elementos finitos, de pontes em vigas mistas; considera-se a interação de todos os elementos que compõem a estrutura na transferência dos esforços até os apoios. Inicialmente apresenta-se um estado da arte sobre o projeto, execução e análise de pontes em vigas mistas, identificando as simplificações e deficiências existentes no cálculo destas estruturas. O estudo do comportamento estrutural de tabuleiros mistos foi abordado do ponto de vista tridimensional, sendo para isto modelados e analisados tabuleiros com 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 e 26 m. de vão mediante a utilização do programa ANSYS, versão 5.4. Foi estudada a influência que a presença de contraventamentos, espessura da laje, vão e posição da carga móvel na seção transversal exercem na distribuição de cargas nas vigas, sendo para isto considerado comportamento elástico-linear. Realizou-se também uma abordagem ao estudo da redundância estrutural de tabuleiros mistos considerando as não linearidades física e geométricas do conjunto. Foi verificado que tabuleiros sobre duas e quatro vigas mantêm o equilíbrio estático após que uma das vigas sofre fratura, sem experimentar grandes deslocamentos (inferiores ou ligeiramente superiores ao limite L/500). / This work is based in the numerical analysis, by finite elements, of bridge decks with composite beams; in this study the interaction of all the elements that compose the structure is considered in the transference of the efforts to the supports. lnitially, a state of the art on the design, construction and analysis of composite bridge decks is presented, identifying the simplifications adopted, lack of information at the present on the subject and aspects that need further studies on this bridges. The study of the structural behavior of composite bridge decks was approached from a three-dimensional point of view, modeling and analyzing composite decks with 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 and 26 m of span by using the software ANSYS, version 5.4. The influence that the bracing system, thickness of the slab, span and live load position on the deck, over the load distribution in the composite beams, considering linear-elastic behavior, was studied. An approach to the study of the structural redundancy of composite bridge decks was also made, considering the physical and geometric nonlinearities of the structure. lt was verified that decks consisting of two and four composite beams maintain the static equilibrium after the fracture of one of the beams, without large displacements (inferior or lightly superior to the limit L/500).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5306.pdf: 6510064 bytes, checksum: b7a3095b2eb1b62ba399cfe3a2684382 (MD5) Previous issue date: 2013-07-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / This report investigates the structural behavior, procedures for analysis and design of externally prestressed steel-concrete composite beams. Based upon the requirements outlined in ABNT NRB 8800:2008 for conventional composite beams and in the literature review, a systematic procedure was developed to design of externally prestressed steel-concrete composite beams requested the positive bending moment. Was analyzed the main modes of global collapse, especially the ultimate limit state design (ELU), which may occur in this type of structure. Also, elaborated a parametric study aimed to analyze the influence of variation in the level of prestressing and the eccentricity of tendons, as well as the constructive methodology (pretensioning and posttensioning) adopted for the the prestressing steel profile that makes up the of steel-concrete composite beam. The parametric study showed that in both methods the predominant failure mode occurs in 2nd Stage of construction. In models of composite beams analyzed with application of pretensioned when the tendon is positioned above the bottom flange of the profile steel the failure mode occurred for the combined bending and axial compression .As for the composite beams evaluated with posttensioned, independent of the position of the tendon, the failure mode occurred in function of the bending moment more than the allowable flexural strength. However, it is noted that the level of prestressing can be adequately calculated to ensure that there is no loss of carrying capacity of the structure. It was also observed that regardless of the constructive methodology adopted, higher eccentricities result in higher bearing capacity for the steel beam, as exposed in the literature review. While in Brazil is largely unexplored, there was widespread interest in the international literature on the subject in question and their variances, giving rise to theoretical and experimental. Also been mentioned as potential applications in the design of new structures and the renovation and rehabilitation of existing structures. / O presente trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e dimensionamento de vigas mistas de aço e concreto protendidas externamente. Embasado nas prescrições expostas na norma ABNT NRB 8800:2008 para vigas mistas convencionais e na revisão bibliográfica, um procedimento de cálculo foi desenvolvido para o dimensionamento de vigas mistas de aço e concreto protendidas externamente e solicitadas a momento fletor positivo. Foram analisados os principais modos de colapso globais, com destaque nos estados limites de últimos (ELU), que podem ocorrer nesse tipo de estrutura. Além disso, elaborou-se um estudo paramétrico que teve como objetivo analisar a influência da variação do nível de protensão e da excentricidade dos cabos de protensão; bem como da metodologia construtiva (pré-tração e pós-tração) adotada para a protensão do perfil de aço que compõe a viga mista de aço e concreto. O estudo paramétrico demonstrou que em ambas as metodologias o modo de colapso predominante ocorre na 2ª Etapa de construção. Nos modelos de vigas mistas analisados com aplicação de pré-tração quando o cabo está posicionado acima da mesa inferior do perfil de aço o modo de falha ocorreu por flexo-compressão. Já para as vigas mistas avaliadas com pós-tração, independe da posição do cabo, ocorre em função do momento fletor solicitante superar o momento fletor resistente da seção. No entanto, observa-se que o nível de protensão pode ser adequadamente dimensionado de maneira que não provoque a perda da capacidade de suporte da estrutura. Observou-se ainda que independente da metodologia construtiva adotada, maiores excentricidades resultam em maior capacidade resistente para a viga de aço, corroborando os estudos expostos na revisão bibliográfica. Embora no Brasil seja pouco explorado, observou-se um amplo interesse na literatura internacional sobre o tema em questão e suas variâncias, dando origem a pesquisas teóricas e experimentais. Também se aponta como potencialidades de aplicação em projetos de novas estruturas bem como na recuperação e reabilitação de estruturas existentes.

Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental do comportamento estrutural das ligações viga mista-pilar com cantoneiras de assento e alma. No estudo teórico foi desenvolvido, com base nos EUROCODES 3 e 4, um procedimento para avaliação do comportamento das ligações mistas com cantoneiras de alma e assento e com chapa de topo. O trabalho de investigação experimental, abrangendo modelos submetidos a carregamentos monotônico e cíclico, foi realizado no Instituto Superior Técnico (IST), Portugal, em que o objetivo principal foi avaliar a influência da força axial de compressão no pilar para o comportamento do painel da alma do pilar, e conseqüentemente no comportamento global da ligação mista localizada em nó de extremidade. Nos ensaios experimentais foram analisadas as rotações e deformações no painel da alma do pilar sem e com enrijecedor na alma do pilar. Adicionalmente, a eficiência da ancoragem das barras de armadura longitudinal foi verificada. Paralelamente à investigação experimental, um estudo numérico de ligações mistas foi realizado por meio do modelo em elementos finitos, o qual mostrou-se representativo, tornando-se uma ferramenta para análises paramétricas. / This work presents a numerical and experimental study of the structural behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections. In the theoretical study, basing in EUROCODES 3 and 4, an analytic procedure for evaluation the static behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections was developed. The experimental test program, enclosing monotonic tests and a cyclic test, was carried out at the Instituto Superior Técnico of Lisbon (IST), where the main objective was to evaluate the effect of column axial load on column web panel and consequently in the global behavior of single-sided composite joint. In the tests, the panel zone rotations and deformations were analyzed for stiffened and unstiffened column web. In addition, the efficiency of the main rebar was verified. Finally, a thorough of finite element model, a numerical study of composite joints was developed. This model was found to be representative and reliable as a tool to futures parametric analyses.

Este estudo fundamenta-se na análise numérica, via elementos finitos, de pontes em vigas mistas; considera-se a interação de todos os elementos que compõem a estrutura na transferência dos esforços até os apoios. Inicialmente apresenta-se um estado da arte sobre o projeto, execução e análise de pontes em vigas mistas, identificando as simplificações e deficiências existentes no cálculo destas estruturas. O estudo do comportamento estrutural de tabuleiros mistos foi abordado do ponto de vista tridimensional, sendo para isto modelados e analisados tabuleiros com 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 e 26 m. de vão mediante a utilização do programa ANSYS, versão 5.4. Foi estudada a influência que a presença de contraventamentos, espessura da laje, vão e posição da carga móvel na seção transversal exercem na distribuição de cargas nas vigas, sendo para isto considerado comportamento elástico-linear. Realizou-se também uma abordagem ao estudo da redundância estrutural de tabuleiros mistos considerando as não linearidades física e geométricas do conjunto. Foi verificado que tabuleiros sobre duas e quatro vigas mantêm o equilíbrio estático após que uma das vigas sofre fratura, sem experimentar grandes deslocamentos (inferiores ou ligeiramente superiores ao limite L/500). / This work is based in the numerical analysis, by finite elements, of bridge decks with composite beams; in this study the interaction of all the elements that compose the structure is considered in the transference of the efforts to the supports. lnitially, a state of the art on the design, construction and analysis of composite bridge decks is presented, identifying the simplifications adopted, lack of information at the present on the subject and aspects that need further studies on this bridges. The study of the structural behavior of composite bridge decks was approached from a three-dimensional point of view, modeling and analyzing composite decks with 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 and 26 m of span by using the software ANSYS, version 5.4. The influence that the bracing system, thickness of the slab, span and live load position on the deck, over the load distribution in the composite beams, considering linear-elastic behavior, was studied. An approach to the study of the structural redundancy of composite bridge decks was also made, considering the physical and geometric nonlinearities of the structure. lt was verified that decks consisting of two and four composite beams maintain the static equilibrium after the fracture of one of the beams, without large displacements (inferior or lightly superior to the limit L/500).