Flexural resistance of partially encased composite beams with concrete hollow core slabs and steel cellular profile in slim floor systems

Autor: Pereira Júnior, Sineval Esteves
Přispěvatelé: De Nardin, Silvana
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The slim floor systems are characterized by partially encased beam, usually asymmetrical steel profile, configuring a partially encased composite beam. This research aims to evaluate the structural behavior of partially encased composite beams with concrete hollow core slabs and steel cellular profile, under flexural condition. The main aspects evaluated were the flexural strength and failure modes. Numerical modeling of 46 partially encased composite beams under bending tests was developed in ABAQUS® software. Numerical models and procedures were validated from experimental tests of partially encased composite beams in slim floor systems published by several researchers. The main parameters evaluated were the diameter of the reinforcing bars, steel web and flange thicknesses, diameter and number of web openings in cellular profile, concrete topping thickness and the width of the slab. The numerical study revealed the contribution of reinforcing bar in the resistance of the steel-concrete shear connection and consequent increase of the bending resistance. The increase of the steel web and flanges thickness resulted in a significant increase in the strength capacity of the composite beam and reduced values of web thickness compromise the section capacity. The increase in the width of the slab and concrete topping thickness, the composite section presented increased strength and stiffness. Increasing the diameter of the web openings significantly reduced the stiffness and strength of the composite beam. In addition to the numerical program, an initial analytical model was developed to determine the bending moment. The results of the numerical analysis were compared with the equation proposed to determine the bending moment. The analytical model demonstrated coherence and satisfactory correlation with numerical results, and efficiency of the infill concrete in circular openings in the encased steel beam as a shear connector. Os pisos mistos de pequena altura se caracterizam pelo embutimento da laje na altura do perfil de aço, usualmente assimétrico, configurando uma viga mista parcialmente revestida. Neste estudo, o objetivo foi avaliar o comportamento estrutural de vigas mistas parcialmente revestidas formadas por lajes alveolares de concreto e perfil celular de aço, submetidas à flexão. Os principais aspectos avaliados foram a capacidade resistente à flexão e modos de falha. Para isso, modelagens numéricas de 46 vigas mistas parcialmente revestidas sob flexão em quatro pontos foram desenvolvidas no pacote computacional ABAQUS®. Os modelos numéricos foram validados utilizando resultados experimentais disponíveis na literatura. Os principais parâmetros avaliados foram o diâmetro da barra transversal, espessuras das mesas e alma, diâmetro e quantidade de aberturas na alma do perfil celular, espessura da capa estrutural e a largura da laje. Uma das revelações do estudo numérico foi que a barra transversal imersa no concreto contribui na capacidade resistente da conexão aço-concreto e consequente aumento da capacidade resistente à flexão. O aumento da espessura das mesas e alma resultou em acréscimo significativo da capacidade resistente da viga mista e valores reduzidos de espessura da alma comprometem a capacidade da seção. Com o aumento da largura da laje e da espessura da capa estrutural, a seção mista apresentou maior rigidez e capacidade resistente. O aumento do diâmetro das aberturas do perfil celular reduziu a rigidez de forma significativa e a capacidade resistente da viga mista. Além do programa numérico, foi desenvolvido um modelo analítico inicial, para determinação do momento resistente. Os resultados da análise numérica foram comparados com a equação proposta para determinação do momento resistente. O modelo analítico demonstrou coerência e boa correlação com os resultados numéricos, com eficiência do concreto passante nas aberturas do perfil celular como conector de cisalhamento.
Databáze: OpenAIRE
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