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Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3487297 bytes, checksum: 440345c34c1ab5834f45b26ae9b87375 (MD5) Previous issue date: 2014-09-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the development of a parametric study on Crestbond shear connector through numerical modeling, evaluating its behavior with respect to strength and to the relative displacement between the concrete slab and the shear connector. The study covers the conception and improvement of numerical models for the parametric study, the development of an extensive research on the connector s parameters affecting its behavior, and an equation to predict the connector s ultimate strength, proposed at the end. The numerical models were created within the Finite Element software Abaqus, using nonlinear analysis and the concrete damaged plasticity model. The parametric study consisted on the analysis of 88 numerical simulations of push-out tests, as described on EN 1994-1-1:2004. The connection behavior was studied through these numerical tests. The obtained results allowed to define how each studied parameter influences the connector s behavior. It was also possible to define the desirable characteristics for the connector to be used in practice. In addition to these results, it was proposed a semi-empirical equation to evaluate the connector s ultimate strength which showed excellent correlation with most of the models, both experimental and numerical. / Este trabalho consiste no desenvolvimento de um estudo paramétrico do conector de cisalhamento tipo Crestbond por meio de modelagem numérica, avaliando o comportamento do conector quanto à capacidade resistente e ao deslizamento relativo entre conector e laje. O trabalho envolve o aperfeiçoamento e concepção de modelos numéricos para o estudo do conector, uma ampla investigação dos parâmetros que afetam o comportamento do conector, além da proposição de uma equação para a predição da sua capacidade resistente. Os modelos numéricos utilizados foram elaborados por meio do software de elementos finitos Abaqus, utilizando análise não-linear e o modelo de dano com plasticidade. O estudo paramétrico consistiu na análise de 88 simulações numéricas de ensaios tipo push-out, conforme a EN 1994-1-1:2004. Os resultados obtidos permitiram determinar como cada parâmetro estudado influencia o comportamento do conector e quais as características desejáveis para a aplicação do mesmo. Ao final do trabalho, propôs-se uma expressão semiempírica para a estimativa da carga máxima do conector que apresentou excelente correlação com grande parte dos modelos, tanto experimentais quanto numéricos.

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos. / A continuous increase of the use of (steel & concrete) composite structures in constructions can be recently observed. This is mainly due to its faster execution time when compared to other construction alternatives. Additionally, these solutions optimize the structural characteristics of the involved materials: the steel tension capacity and the concrete compressive strength. The transfer of forces between these different materials greatly influences the composite structure performance, where typical solutions uses shear connectors at the concrete to steel interface. The Eurocode 4 defines an experimental test, denominated push-out, to determine the shear connectors strength and associated ductility capacity. Its performance is influenced by the concrete compressive strength, slab dimensions and adopted reinforcing bar area, steel profile dimensions, shear connectors geometry and disposition and by the mechanical characteristics of the connector, profile and reinforcing bars steels. All these aspects indicate that a great number of variables can influence the test. This study presents the development of a finite element model, based on the ANSYS program, to simulate push-out tests. The numerical results presented in this investigation were calibrated against experiments reported in the literature for stud and Perfobond shear connectors. The Perfobond connectors present a substantial shear capacity being influenced by several factors like: connectors hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes.

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos. / A continuous increase of the use of (steel & concrete) composite structures in constructions can be recently observed. This is mainly due to its faster execution time when compared to other construction alternatives. Additionally, these solutions optimize the structural characteristics of the involved materials: the steel tension capacity and the concrete compressive strength. The transfer of forces between these different materials greatly influences the composite structure performance, where typical solutions uses shear connectors at the concrete to steel interface. The Eurocode 4 defines an experimental test, denominated push-out, to determine the shear connectors strength and associated ductility capacity. Its performance is influenced by the concrete compressive strength, slab dimensions and adopted reinforcing bar area, steel profile dimensions, shear connectors geometry and disposition and by the mechanical characteristics of the connector, profile and reinforcing bars steels. All these aspects indicate that a great number of variables can influence the test. This study presents the development of a finite element model, based on the ANSYS program, to simulate push-out tests. The numerical results presented in this investigation were calibrated against experiments reported in the literature for stud and Perfobond shear connectors. The Perfobond connectors present a substantial shear capacity being influenced by several factors like: connectors hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-27T17:05:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-27T18:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T18:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcel Willian Reis Sales - 2014.pdf: 4208639 bytes, checksum: b181bf240488740db8489468fb605743 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Composite beams of steel and concrete are studied for some time. The mechanism of transfer of longitudinal shear stresses on the interface between the beam and the slab usually occurs by means of shear connectors. In this case, the set of two materials behavior depends on the strength and rigidity of the connector on the interface, being well known for connectors with pin-type head associated with massive concrete slab. However, there is little information on shear connectors with pin-type head associated with hollowcore slab concrete. This study aims to determine, by means of direct shear tests, the resistance of connectors with pin-type head when associated with cellular slab and precast concrete presence of cover concrete. Hollow core slabs are analyzed with two different heights and concrete cover of 40 mm in thickness. Is also varied the strength of concrete fill and rate of shear reinforcement at the link. The results are compared with normative prescriptions and suggestions for other jobs. At the end, we propose the modification of an expression commonly used to evaluate the resistance of stud bolt and alveolar slab so as to adapt it to the situation of cellular concrete slab with hood. / As vigas mistas de aço e concreto são estudadas há bastante tempo. O mecanismo de transferência de tensões de cisalhamento longitudinais pela interface entre a viga e a laje normalmente se dá por meio de conectores de cisalhamento. Nesse caso, o comportamento conjunto dos dois materiais depende da resistência e da rigidez do conector na interface, sendo bem conhecido para os conectores do tipo pino com cabeça associados com laje maciça de concreto. Entretanto, há pouca informação sobre conectores de cisalhamento do tipo pino com cabeça associados com laje alveolar de concreto pré-moldado. Este trabalho tem por objetivo determinar, por meio de ensaios de cisalhamento direto, a resistência de conectores do tipo pino com cabeça quando associados com laje alveolar de concreto pré-moldado e presença de capa de concreto. São analisadas lajes alveolares com duas alturas diferentes e capa de concreto de 40 mm de espessura. Também é variada a resistência do concreto de preenchimento e a taxa de armadura transversal à ligação. Os resultados são comparados com prescrições normativas e sugestões de outros trabalhos. Ao final, é proposta a modificação de uma expressão normalmente utilizada para avaliar a resistência do conector tipo pino com cabeça e laje alveolar de modo a adequá-la à situação de laje alveolar com capa de concreto.