Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4538639 bytes, checksum: 981ce0eef0681003af97d1a8046c66ee (MD5) Previous issue date: 2013-08-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this work was to study two kinds of intermolecular hydrogen bonding, the non-usual that is represented by the interaction between acetylene and the HX species (C2H2 --- HX) and the usual that is represented by the interaction between hydrogen cyanide and HX species, with X = F, Cl, CN, and HCCH. This interaction promotes changes in the structural, electronic and vibrational properties of the species involved. In this work, we employe d not onlycomputational-quantum methods MP2/6-311 + + G (d, p) and DFT/B3LYP/6-311 + + G (d, p) in order to study the structural, electronic and vibrational properties of those two types of intermolecular hydrogen bonding, but also we employed QTAIM and NBO methods to complement our research. The results have shown no significant differences between the two correlated methods employed for both types of hydrogen bonded complexes, leading us to suggest the use of the DFT/B3LYP method for studies of similar systems to those studied here, due to the lower computational demand. The increase in bond length of the HX species are enhanced due to formation of more linear complexes than T-complexes, in both calculation levels. The intermolecular bond length values in the complex HCN --- HX are smaller than in the complexes HCCH --- HX, and the values from MP2 and DFT/B3LYP are very close in each individual type of hydrogen complex, suggesting that the linear complexes are more stabilized by the formation of hydrogen bonding than the T-complexes, which can be proved by the values of the binding energy of hydrogen in HCN --- HX. Concerning the redshift effect in the harmonic vibrational mode of species HX, due to the formation of intermolecular bond, the values obtained for linear complexes hydrogen are higher than for the corresponding T-complexes, considering both calculation levels. Values were evaluated from the increase in the intensity values of the stretch mode HX bond formation due to intermolecular and, according to the model CCFOM, the term load flow is responsible for the effect on the increase of HX intensity. We also highlight the new vibrational modes, emphasizing the stretch mode of the intermolecular bond. From studies employing QTAIM, it was possible to obtain the values of electron density and the Laplacian electron density and evaluate these parameters in critical points in HX and intermolecular hydrogen bonding, thus confirming the formation of hydrogen bonded complexes. We evaluated the energy difference between π orbitals and lone pair of nitrogen (in HCN), for the species receiving proton and sigma antibonding for the hydrogen of HX, using the method of natural bond orbital variation. / O objeto de estudo deste trabalho foi a ligação de hidrogênio intermolecular de dois tipos, a não-usual representada pela interação entre o acetileno e espécies HX (C2H2---HX) e a usual representada pela interação entre o ácido cianídrico e espécies HX, com X=F, Cl, CN e HCCH. Esta interação provoca mudanças nas propriedades estruturais, eletrônicas e vibracionais das espécies envolvidas. Neste trabalho empregamos os métodos quântico-computacionais MP2/6-311++G(d,p) e DFT/B3LYP/6-311++G(d,p) para estudar as propriedades estruturais, eletrônicas e vibracionais dos dois tipos de ligação de hidrogênio intermolecular, além de complementar nossa investigação empregando os métodos QTAIM e NBO. Os resultados não mostraram diferenças significativas entre os dois métodos correlacionados empregados para ambos os tipos de complexos de hidrogênio, nos levando a sugerir o emprego do método DFT/B3LYP para estudos de sistemas semelhantes aos aqui estudados, devido a menor demanda computacional. Os valores de incremento no comprimento de ligação das espécies HX são mais acentuados devido à formação dos complexos lineares do que dos complexos-T, em ambos os níveis de cálculo. Os valores de comprimento de ligação intermolecular nos complexos HCN---HX são menores do que nos complexos HCCH---HX, sendo os valores MP2 e DFT/B3LYP bem próximos em cada tipo individual de complexo de hidrogênio, sugerindo que os complexos lineares são mais estabilizados pela formação da ligação de hidrogênio do que os complexos-T, fato que pode ser comprovado pelos valores da energia de ligação de hidrogênio em HCN---HX. Com respeito ao efeito redshift no modo vibracional harmônico das espécies HX, devido à formação da ligação intermolecular, os valores obtidos para os complexos de hidrogênio lineares são maiores do que para os correspondentes complexos-T, considerando ambos os níveis de cálculo. Foram avaliados os valores do incremento nos valores de intensidade do modo de estiramento de HX devido à formação da ligação intermolecular e, de acordo com o modelo CCFOM, o termo de fluxo de carga é o responsável pelo efeito no aumento da intensidade de HX. Foram ainda destacados os novos modos vibracionais, dando ênfase ao modo de estiramento da ligação intermolecular. Dos estudos empregando a QTAIM foi possível obter os valores da densidade eletrônica e do Laplaciano da densidade eletrônica e avaliar os valores desses parâmetros nos pontos críticos de ligação em HX e na ligação de hidrogênio intermolecular, comprovando dessa forma a formação dos complexos de hidrogênio. Com os estudos empregando o método dos orbitais naturais de ligação foi avaliada a diferença de energia entre os orbitais π (no acetileno) e o orbital do par de elétrons livres do nitrogênio (em HCN), para as espécies receptoras de próton, e o orbital sigma antiligante do hidrogênio em HX.

Na construção de novas estruturas ou mesmo durante sua recuperação, a velocidade de construção influencia de maneira significativa, não apenas nos custos, mas também pelo potencial efeito nocivo (ruído, poluição, problemas no transito de veículos e pessoas, etc.) advindo da construção. Assim, para a construção, é desejável um período de construção tão breve quanto possível. As estruturas mistas de aço e concreto correspondem satisfatoriamente a essa necessidade, pois tanto os elementos de aço quanto os de concreto podem ser pré-fabricados industrialmente, ficando apenas as etapas de içamento e montagem a serem realizadas in-loco. Correntemente, entretanto, as ligações entre aço e concreto utilizadas em estruturas mistas, não estão bem adaptadas à utilização de lajes pré-fabricadas, pois tendem a diminuir a rapidez de montagem e a durabilidade do pavimento. Desta forma, a necessidade de desenvolvimento de novos tipos de ligações se evidencia. Ligações por aderência, na qual a resistência se dá pelo atrito entre varias interfaces, constitui-se de uma solução particularmente promissora. O conhecimento atual a respeito deste tipo de ligações é incompleto, e necessita ser complementado de maneira a possibilitar a utilização das ligações por aderência na prática. A presente pesquisa teve como objetivo analisar e discutir o comportamento das ligações por aderência aço concreto, por meio da ligação entre lajes pré-fabricadas e vigas de aço de seção I através de ensaios estáticos. Em complemento, ensaios dinâmicos não destrutivos visando à observação do comportamento vibracional do protótipo provocado por impacto, foram realizados a fim de avaliar a influência do estado de danificação na frequência natural da viga mista, após o ensaio monotônico. Complementando a avaliação experimental, a simulação numérica dos protótipos experimentais foi realizada utilizando o pacote computacional Fx + Diana® e uma análise paramétrica desenvolvida. Os resultados obtidos na presente investigação para a ligação proposta se demostraram promissores, para todos os conectores analisados, L, R e RP, especialmente no que se refere à resistência ao cisalhamento da ligação. Ressalta-se que o modelo numérico desenvolvido foi capaz de estimar satisfatoriamente a capacidade resistente dos protótipos experimentais e o deslizamento na carga máxima. / For new structures, or even retrofitting old ones, the speed of construction has a significant impact not only on costs but also by potential harmful effects (noise, pollution, traffic of vehicles and people, etc.) provoked during the process. In this way, it is desirable a construction period as short as possible. Steel concrete composite structures respond satisfactorily to this need, since they have steel and concrete elements that can be industrially pre-fabricated, and only lifting and assembly are developed in-loco. Currently, however, the connections between steel and concrete used in composite structures are not well adapted to the use of precast concrete slabs, reducing the speed of assembling and also the durability of the produced floor. So, the need for the development of new types of connections becomes evident. Connections based on adherence, where the resistance comes from friction at interface, are a promising solution. Due to the lack of knowledge regarding this type of connections, additional studies must be conducted to make possible the use of connections by adherence. Present research aimed to analyze and discuss the behavior of connections by adherence between steel and concrete, through the combination of precast concrete slabs and steel beams with I cross sections. The connections are studied by means of experimental tests considering static loads. Additionally, dynamic tests are also carried out, aiming to observe the vibration produced by impact after static loads. The influence of damage provoked by static test on the natural frequencies of the beams was also investigated. The results obtained in the experimental program showed the good performance of the proposed connection and the feasibility of applying this solution to future composite structures. A nonlinear numerical analysis using commercially available software based on finite elements method was also performed, showing a good agreement with the experimental results.

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.

A pesquisa em questão é direcionada ao estudo de uma ligação provisória entre o pilar e a viga pré-moldada para que possa servir de suporte durante a execução da ligação de estrutura, que consiste na utilização de barras de aço salientes do pilar e da viga, traspassando entre si, finalizada por concreto com adição de fibras. O uso de consolo metálico formado por perfil tipo \"U\" e dente metálico constituído de um perfil de seção retangular vazado foi o método proposto para a ligação provisória, na qual a montagem da viga no pilar se dá pelo encaixe dos elementos. O modelo adotado como dente metálico é denominado \"Cazaly Hanger\". Para avaliar o comportamento da ligação estudada foram analisados os modelos analíticos referentes aos elementos da ligação e, posteriormente, foi montado um pórtico estrutural com a ligação provisória em estudo, para analisar o seu comportamento sob um carregamento estático e monotônico. Inicialmente foi aplicada uma força referente a 71,75% da capacidade da ligação, no meio do vão da viga e excêntrico ao seu eixo para analisar a torção na ligação, simulando uma possível força acidental que venha a ocorrer durante a montagem dos elementos. Na segunda etapa foi aplicada uma força a 1/2,94 do vão da viga a fim de determinar a capacidade do dente metálico e, na terceira e última etapa, o carregamento foi aplicado a 1/7,14 do vão da viga, na extremidade oposta a força aplicada na etapa 2, para determinar a capacidade de suporte do consolo metálico. Os resultados dos ensaios mostraram que a capacidade resistida pelo dente metálico foi 33% maior que o determinado no modelo analítico e, o estado limite último do consolo metálico constituído por perfil \"U\" foi caracterizado pela deformação excessiva da alma, na região superior do consolo. Pode-se concluir que o modelo de cálculo usado no trabalho foi coerente com os resultados encontrados para o dente metálico, mas, para os consolos metálicos, os valores teóricos não foram compatíveis com os resultados encontrados no modelo prático. / The research is directed to the study of a beam-column temporary connections to provide support during the execution of structure connection, which consist on using steel bars protruding from the column and beam finalized by addition of concrete with fibers. The use of steel \"U\" shaped corbel in the column and a steel hangers rectangular hollow core section in the beam was proposed for temporary connection method, in which the erecting the beam in the columns occurs by the nest of the elements. To evaluate the behavior of the studied connections it was analyzed the analytical models of connections and, after were building a structural portico with the connection to analyze their behavior under static and monotonic loading. Initially it was applied a load corresponding to 71,75% of the connection capacity, mid-span of the beam and its eccentric to check the torsion moment on the connection, simulating a possible live load that may occur during assembly of the elements. In the second stage was applied a load of 1/2,94 span beam to determine the capacity of steel hanger rectangular hollow core section and the third and last step the load was applied at 1/7,14 span of the beam, the end opposite the load applied in step 2, to determine the ability of the steel \"U\" shaped corbel. The results showed that the steel hanger inserted capacity was 33% higher than determined in the analytical model and the ultimate limit state of the steel \"U\" shaped corbel was characterized by excessive deformation of vertical plate, in the upper region of corbel. Can conclude that the calculation model used in the study was consistent with the results found for the steel hangers rectangular hollow core section, but for the steel \"U\" shaped corbel, the theoretical values were not consistent with the results found in practical model.

No presente trabalho, utiliza-se concreto com fibras de aço, traspasse de armaduras e chaves de cisalhamento para desenvolver uma ligação viga-pilar capaz de resistir a ações cíclicas e dinâmicas e que possa ser empregada na pré-moldagem de estruturas de casas de força de usinas hidrelétricas. Para atingir este objetivo, inicialmente foram realizados ensaios de caracterização dos materiais, cujos resultados mostraram aumentos de 34% na resistência à tração na flexão, 16% na resistência à compressão e 33% na tenacidade, comprovando os efeitos benéficos das fibras de aço nas propriedades mecânicas do concreto. Em seguida, foram realizados ensaios de tração em tirantes, cujos resultados sugeriram que um comprimento de 15Ø é suficiente para que a emenda desenvolva as tensões de aderência de modo adequado; e ensaios de cisalhamento, cujos resultados mostraram que a ligação viga-pilar resiste a tensões de cisalhamento direto de até 0,77 MPa. Na sequencia, foram realizados ensaios cíclicos em dois modelos cruciformes para caracterização da ligação (um monolítico e outro de concreto pré-moldado, o qual empregava concreto com 1% de fibras na região da ligação), sendo o carregamento aplicado em cinco níveis de força, cada um com dez ciclos de carregamento e descarregamento. Os resultados desses ensaios mostraram que a ligação do modelo em concreto pré-moldado apresentou 85% da resistência do modelo monolítico e ruptura governada por flexão. Por fim, os ensaios dinâmicos foram realizados nos modelos cruciformes em três diferentes situações (íntegros, fraturados e após ruptura da ligação) para estimar o coeficiente de amortecimento, o qual sofreu uma redução de 31% após o ensaio cíclico. Simulações computacionais foram realizadas para complementar a investigação realizada neste trabalho. Elas mostraram representação aceitável da rigidez, mas não da resistência do modelo. / In the present work, steel fiber reinforced concrete, splicing bars and shear keys are used in order to develop a beam-column connection able to support cyclic and dynamic loadings and which can be used in precasting power houses structures of power plants. To achieve this goal, tests were carried out to characterize the materials, which showed increases of 34% in flexural tensile strength, 16% in compressive strength and 33% in toughness factor, confirming the beneficial effects of steel fibers in mechanical properties of the concrete. Then, tensile tests were carried out on rods, whose results suggested that a length of 15Ø can assure appropriate development of bond stresses through the splice; and shear tests, whose results showed that the beam-column connection resists to shear stresses of up to 0,77 MPa on shear key. After, cyclic tests were performed in two cruciform models in order to characterize the beam-column connection (one monolithic and the other precast concrete, which employed 1% steel fiber reinforced concrete in connection region, being the loading applied in five loading levels, each one in 10 cycles of loading and unloading. Results of these tests showed that precast beam-column connection presented 85% of the strength presented by the monolithic model and bending failure. Finally, dynamic tests were performed in cruciform models in three different situations (uncracked, cracked and after failure) for estimating the damping ratio, which was reduced by 31% after cycles. Computer simulations were performed to complement the research developed in this work. They showed acceptable representation of stiffness, but the strength of the model.

Este trabalho tem por objetivo investigar as ligações viga-pilar misto preenchido, no tocante à transferência de forças de cisalhamento na região de ligação. O estudo engloba uma investigação experimental com ensaios do tipo push-out com carregamento centrado no núcleo de concreto e uma simulação numérica no pacote computacional DIANA visando obter dados de comportamento do mecanismo de transferência de forças de cisalhamento, aplicado à região de ligação viga-pilar. Foram utilizados modelos com 800 mm de altura e seção quadrada de dimensão (200 x 200 x 6,3) mm obtida a partir da composição de dois perfis U (200 x 100 x 6,3) mm. A resistência à compressão média do concreto de preenchimento foi de 50 MPa. Ao todo, foram ensaiados 3 modelos de ligação, utilizando chapas de extremidade e barras rosqueadas como mecanismo de ligação viga-pilar. Como elementos para transferência de forças entre o tubo de aço e o núcleo de concreto foram usados conectores tipo pino com cabeça ou cantoneiras. Os resultados experimentais mostraram a eficiência das barras rosqueadas e dos conectores de cisalhamento na transferência dos esforços de cisalhamento na ligação viga-pilar e na interface perfil de aço e concreto. A simulação numérica teve concordância satisfatória com os resultados experimentais obtidos. / In the design of concrete-filled steel tubular columns, the concrete and the steel tube must work together in order to achieve the overall resistance, stiffness and stability requirements. It is important that exists an adequate mechanism to transfer the forces from the steel beam to the steel tube, and then to the concrete core. This work presents a study on shear transfer in connections involving concrete-filled steel tubular columns and steel beams. The work was divided in two parts, being the first an experimental analysis with push-out tests, and the second one a numerical simulation of the tests, using the software DIANA. The tested specimens were 800 mm height , with square section (200 x 200 x 6,3mm) obtained from two welded U-shape profiles. A concrete with compressive strength of 50 MPa was used as a filling for the columns. Altogether, three connections with steel end plates and passing bars were tested. Two types of shear connectors between steel column and concrete core were used: stud-bolts and angles, and a reference specimen without connectors was also tested. The results showed the efficiency of the shear connectors in the tranference of forces.

Este trabalho apresenta uma análise da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, focando os esforços nas paredes transversais do colarinho. No programa experimental foram ensaiados dois protótipos submetidos à flexão com grande excentricidade: um com interface pilar-colarinho lisa e o outro com interface rugosa por meio de chaves de cisalhamento. Foi adotado um detalhamento diferenciado para as armaduras verticais principais concentrando as mesmas próximas aos cantos, bem como foi adotada, para o colarinho, uma espessura inferior à recomendada pela literatura técnica. Com os resultados experimentais foi possível analisar a resistência dos protótipos, as deformações das armaduras e os deslocamentos das paredes. Foi realizada uma análise dos resultados experimentais com um modelo de cálculo da literatura técnica, no que diz respeito às forças resultantes nas armaduras verticais principais e nas armaduras horizontais principais situadas nas paredes transversais do colarinho, considerando duas situações distintas de comportamento para as paredes transversais: flexo-tração e tração. Em função dos resultados foi verificado que as armaduras verticais situadas próximo aos cantos contribuíram efetivamente para a resistência do protótipo com interface lisa. Comprovou-se que as paredes transversais foram submetidas a uma flexo-tração e que o modelo teórico aplicado considerando 15% de flexão e 85% de tração apresenta os melhores resultados, se comparados com os valores obtidos experimentalmente. / This research presents an analysis of socket base connections of precast concrete structures, with emphasis on the e orts of transverse walls. In the experimental program were tested two prototypes subjected to bending with great eccentricity: one with smooth interface, and other with rough interface through shear keys. It adopted a different detail for main vertical reiforcement, concentrating them around the corner, and was adopted for the socket, a thickness less than that recommended by the technical literature. Based on experimental results were performed the analysis of the strenght of prototypes, the deformations of the reinforcement, and the deflection of the walls. It was performed an analysis of experimental results with a design model of the technical literature regarding to the forces resulting in main vertical and horizontal reinforcement located on the transverse walls of socket, considering two different situations of behavior to transverse walls: bending-tension and tension. Analyzing the results, it was verified that the vertical reinforcement located near the corners effectively contributed to the strength of the prototype with smooth interface. It has been proved that the walls were subjected to a bending tension and that the theoretical model applied with 15% of bending and 85% of tension gives the best results, when compared with the values obtained experimentally.

Este trabalho consiste na análise experimental da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, com profundidade de embutimento reduzida em relação a recomendada pela NBR 9062:(1985). No programa experimental, foram ensaiados dois protótipos sob ação de força com grande excentricidade, variando-se o tipo e condição de interface: um com interface lisa e outro com interface rugosa. Em ambos os modelos, procurou-se eliminar a adesão na interface da ligação para representar a situação mais adequada de projeto. Com os resultados experimentais, foi possível analisar o comportamento da cada modelo no que diz respeito as deformações nas armaduras, os deslocamentos no cálice, a configuração das fissuras ocorridas durante o ensaio e a resistência última alcançada por cada modelo. Foi apresentada também uma análise comparativa entre estes modelos e os analisados em trabalho anterior sobre o mesmo tema, sendo que nestes os cálices possuíam profundidades de embutimento recomendados pela norma brasileira. Aplicou-se também os principais modelos de projeto encontrados na literatura com o objetivo de verificar a eficácia de cada um no que diz respeito a capacidade resistente da ligação, comparando-a aos obtidos experimentalmente. Com base em todas estas análises, pôde-se concluir que com a redução da profundidade de embutimento a capacidade resistente do protótipo também diminuiu e os modelos de projeto que melhor representaram os protótipos com comprimento de embutimento maior, não forneceram bons resultados para os cálices com profundidade reduzida / This research is an experimental analysis of column-foundation connection through socket of precast concrete structures, with the reduced depth of the socket comparing to that recommended by the NBR 9062:(1985). The experimental program included two models submitted to normal load with large eccentricity, changing the type and the condition interface: one model had smooth interface and other had rough interface. At both models, it was tried to eliminate the bond on the interface to represent the more appropriate situation of design. With the experimental results, it was possible to analyze each model behavior concerning reinforcements deformation, the socket displacement, cracks configuration during the tests and the maximum strength reached by each model. A comparative analysis was made of these models with those studied at a previous research, that had a depth of the socket recommended by the brazilian normalization. The main design models found at the technical literature were also applied to verify the efficiency of each one for strength capacity of the connection, comparing the results with those obtained experimentally. Based on all analysis, it was possible to conclude that with the depth reduction of the socket, the strength capacity also reduced and the design models that better represented the sockets with the recommended depth no more represented the reduced one

O trabalho apresenta a análise do comportamento da base de pilares de concreto pré-moldado na ligação com cálice de fundação, dando-se continuidade a estudos anteriores sobre este tipo de ligação. A pesquisa visa preencher a falta de informações sobre o comportamento da base de pilares na região de embutimento, já que praticamente não existem recomendações sobre o assunto. É realizada uma investigação experimental, com a construção de dois modelos, em que os cálices de fundação foram aproveitados de pesquisas anteriores. Os modelos possuem interface de contato lisa, com comprimento de embutimento diferente e foram submetidos a força normal com grande excentricidade. São apresentadas simulações numéricas pelo Método dos Elementos Finitos, com a consideração das não linearidades físicas, geométricas e de contato. É feita uma análise comparativa entre os modelos físicos e numéricos, sendo observados os deslocamentos, deformações na armadura longitudinal e transversal, fissuração e fluxo de tensões. Os resultados apresentados mostram que a ruína dos modelos ocorreu pela plastificação da armadura longitudinal tracionada, localizada fora da região de embutimento e que a armadura transversal foi pouco solicitada. São feitas recomendações sobre a ancoragem da armadura longitudinal e ao final do trabalho é sugerido um modelo de bielas e tirantes que represente o comportamento da base de pilares na região de embutimento / The study presents the analysis of precast concrete column base in the connection socket. This research follows previous studies on this connection type. The research aim to fill out the lack of information about column base in the embedded length, because almost do not exist recommendations about this subject. An experimental investigation was developed with the construction of two models, which connection sockets were reused from previous researches. The models have smooth contact interface with different embedded lengths and the axial load with great eccentricity was applied in the models. Numeric simulations are presented by using the Finite Element Method adopting non-linear physical, geometric, and contact. A comparative analysis was done between the tests and numeric models that were observed the displacements, longitudinal and transversal reinforcement strain, cracking, and stress flow. The results show that the ruin of the models occurred for large strain in longitudinal tensioned reinforcement located out of embedded length. The transversal reinforcement presents little strain. Recommendations are made for anchorage of longitudinal reinforcement and at the end of the research an analytical model for column base behavior is suggested for connecting foundation by socket

Neste trabalho, ligações entre vigas pré-moldadas de concreto e pilares mistos preenchidos foram propostas com a finalidade de transferir momento de flexão e força cortante das vigas para os pilares mobilizando os núcleos de concreto. Foi realizado um estudo numérico-experimental das ligações onde foi avaliada a viabilidade e a eficiência destas na transferência dos esforços. Em uma primeira fase, modelos compostos por pilar misto e consolo metálico (modelos 1 e 2) foram confeccionados, testados experimentalmente e modelados numericamente (método dos elementos finitos) para avaliar a eficiência do consolo na transferência da força cortante. Observou-se que a transferência da força cortante do consolo para o tubo metálico foi eficaz. O consolo se comportou de maneira previsível e suportou cargas elevadas. O uso de conectores de cisalhamento internos aos pilares aumentou a capacidade de carga e o desempenho dos mesmos. Na etapa seguinte da pesquisa foram confeccionados dois modelos, compostos por: pilar, viga pré-moldada, laje e consolo formando pórticos. Em um destes modelos (modelo 4) uma caixa metálica foi incorporada à viga pré-moldada e parafusado ao consolo metálico com a finalidade de transferir os momentos positivos, enquanto que outro modelo foi confeccionado e estudado sem este elemento (modelo 3). Nestes modelos foi avaliada a capacidade de transferência do momento de flexão (positivo e negativo) e forças cortantes com a ligação submetida a ciclos de carga. No modelo 3, a ligação transferiu de forma eficiente o momento negativo, porém o desempenho para o momento positivo não foi satisfatório, com baixa resistência e rigidez ao longo dos ciclos de carga. No modelo 4 foi observado considerável aumento da resistência e rigidez se comparado com o modelo anterior. Entretanto, a caixa metálica incorporada à viga pré-moldada não foi capaz de fazer com que a ligação resistisse aos momentos positivos como a mesma eficiência que resistiu aos negativos e houve degradação de suas características estruturais ao longo dos ciclos de carga. / In this work, connections of precast concrete beam to concrete-filled steel tube column were proposed to transfer the bending moment and shear forces from the beam to the composite column, mobilizing the concrete core. Was performed a numerical and experimental study of the proposed connections to evaluate the feasibility and effectiveness of them in the transfer of bending and shear forces from the beam to the column. In a first stage, models composed by column and steel corbel (models 1 e 2) were numerically and experimentally tested aiming the efficiency of the connection in shear transfer. It was observed that the transfer of shear to the steel tube was guaranteed. The corbel behaved in a predictable way and supported high loads. The use of shear connectors in the column increased the load capacity and improved the connection performance. In next stage of the research work, two models were prepared, composed by: column, precast concrete beam, steel corbel and slabs constituting frames. In one of these models (model 4) a steel box was incorporated into the precast beam and bolted to the steel corbel in order to transfer the positive moments, whereas another model was built and studied without this device (model 3). In this models were evaluated the efficiency in the transfer of bending moments (positive and negative) and shear forces with the models subjected to a cyclic loads. In the model 3, the connection transferred efficiently the negative bending, but the performance for the positive bending was not satisfactory, with reduced strength and stiffness over the load cycles. In model 4 was observed considerable increase in strength and stiffness compared with the previous model. However, the device incorporated in the precast beam was unable to make the connection resist to the positive moments with the same efficiency observed when subjected to the negative moments and a degradation of their structural characteristics was observed during the loading cycles.