Estudo do comportamento estrutural de vigas mistas tipo crestbeam com diferentes graus de conexão

Abstract

Nos elementos mistos de aço e concreto, o comportamento misto é obtido quando os dois materiais trabalham solidários, na maioria dos casos por meio de uma ligação mecânica, proporcionada por conectores de cisalhamento. A busca por conectores com melhor desempenho estrutural para pontes levou ao desenvolvimento de uma categoria de conectores denominada composite dowels, ou conectores de pinos mistos, que ainda permanecem como objeto de estudo. Este trabalho consiste em uma investigação sobre uma aplicação do Crestbond, um conector de pinos mistos desenvolvido no Brasil, numa tipologia de vigas mistas denominada Crestbeam, desenvolvida na UFV. A Crestbeam é uma viga mista com uma seção transversal monossimétrica em que a mesa de concreto armado é solidarizada a um perfil de aço T invertido que possui um conector Crestbond integrado à alma. Neste trabalho, foi realizada uma investigação do estado da arte dos composite dowels e uma análise numérica do comportamento estrutural das vigas Crestbeam. São descritos a evolução das geometrias, o comportamento estrutural, modelos mecânicos para dimensionamento nos estados limites último e de fadiga e indicações de novas investigações e perspectivas futuras. A análise numérica permitiu elucidar algumas questões relacionadas à influência de alguns parâmetros no desempenho estrutural da conexão com Crestbond e da própria Crestbeam. O modelo teórico proposto, para predição do comportamento da Crestbeam, apresentou boa correlação com o modelo numérico calibrado com resultados experimentais, com coeficiente de variação da ordem de 3%, evidenciando sua aplicabilidade para o projeto de vigas mistas Crestbeam sob carregamento estático. Palavras-chave: Crestbeam; Crestbond; Composite dowels; Vigas mistas; Análise numérica; Conexão parcial; Conectores de cisalhamento.

In steel-concrete composite elements, composite behavior is obtained when the two materials work together, in most cases by means of a mechanical connection, provided by shear connectors. The search for connectors with better structural performance for bridges led to the development of a category of connectors called composite dowels, which still remain the subject of study. This research consists of an investigation into an application of Crestbond, a composite dowels connector developed in Brazil, in a type of composite beam called Crestbeam, developed at UFV. The Crestbeam is a composite beam with a monosymmetrical cross-section in which the reinforced concrete slab is attached to an inverted T steel section which has a Crestbond connector integrated into the web. This work investigates the state of the art of composite dowels and performs a numerical analysis of the structural behavior of Crestbeams. The evolution of geometries, structural behavior, mechanical models for design in the ultimate and fatigue limit states and indications of further research and future prospects are described. The numerical analysis provided insights into some issues related to the influence of certain parameters on the structural performance of the Crestbond connection and Crestbeam itself. The proposed theoretical model for predicting the behavior of the Crestbeam showed good correlation with the numerical model calibrated with experimental results, with a coefficient of variation of around 3%, demonstrating its applicability for the design of Crestbeam composite beams under static loading. Keywords: Crestbeam; Crestbond; Composite dowels; Composite beams; Numerical analysis; Partial shear connection; Shear connectors.