Analysis and design of steel scaffolds for shoring of concrete structures

Autor: Soeiro, Marcos Andrew Rabelo
Přispěvatelé: Holanda, Áurea Silva de, Parente Junior, Evandro
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
Popis: It is well-known that most accidents with concrete structures occur in the construction phase, mainly due to stability failure of their shoring systems. These accidents can cause injuries, loss of life, significant construction delays, and finantial losses. Scaffolds are temporary structures that support construction loads, such as fresh concrete, steel, formwork and workers. First of all, finite element models composed of bars were created in order to study the structural behavior of steel scaffolds. Material and geometric nonlinear analyses were performed and the numerical results were compared with experimental results found in literature, showing good agreement. These analyses showed the importance of the boundary conditions and of the consideration of initial imperfections. Then, it was presented a methodology to verify the safety of steel scaffolding systems used in the construction of high-clearance concrete structures. The NBR 15696:2009 and BS 5975:2008 standards were adopted for the determination of external loads and initial imperfections. The internal forces were obtained from geometric nonlinear analyses. These forces were used to verify the safety of the steel members according to NBR 8800:2008. Three-dimensional and two-dimensional structural models (i.e. space and plane frames) were adopted. The results showed that, in some cases, it is possible to use plane models to analyze the scaffolding system, but, in other cases, it is necessary to use three-dimensional models. It was also noted that the scaffoldings failure occurs, in general, under combined compression and bending of the steel bars and also that the shear forces are not critical to the failure of these structures. Verifica-se que a maioria dos acidentes com estruturas de concreto ocorrem durante a etapa de construção, devido principalmente à falha na estabilidade de seus escoramentos. É importante ressaltar que esses acidentes podem ocasionar perdas de vidas, atrasos significativos nas obras, danos materiais e perdas financeiras. Os escoramentos são estruturas provisórias responsáveis por resistir aos esforços e ações provenientes das etapas de execução da estrutura de concreto, incluindo o lançamento do concreto, o peso das fôrmas e armação, peso próprio do concreto, trabalhadores, equipamentos, além de possíveis sobrecargas. Inicialmente foram elaborados modelos de elementos finitos de barra para o estudo do comportamento de torres de escoramento. Foram realizadas análises não lineares físicas e geométricas e os resultados numéricos foram comparados com resultados experimentais disponíveis na literatura obtendo-se uma boa concordância. Estas análises mostraram a importância das condições de contorno e da consideração das imperfeições iniciais. Em seguida foi apresentada uma metodologia para verificação da segurança de torres metálicas utilizadas no escoramento de estruturas de concreto com pé-direito elevado. As normas NBR 15696:2009 e BS 5975:2008 são utilizadas na determinação das ações externas e imperfeições iniciais. Os esforços internos são obtidos utilizando análises não lineares geométricas. Os esforços obtidos nestas análises são utilizados para verificação da segurança das barras de acordo com a NBR 8800:2008. Foram considerados modelos estruturais 3D (pórtico espacial) e 2D (pórtico plano). Estes estudos mostraram que em alguns casos é possível utilizar modelos planos para analisar a torre sem prejuízo nos resultados, mas em outros casos é necessário utilizar modelos tridimensionais. Verificou-se também que a falha das torres ocorre normalmente devido a flexo-compressão das barras e que o esforço cortante tem pouca importância na verificação da segurança.
Databáze: OpenAIRE
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