Lajes Pre Steel Framing

Vigas mistas constitudas por perfis de ao formados a frio e lajes de vigotas pr-moldadas

Composite beams constituded by cold-formed steel profiles and slabs made by precast joist with lattice reinforcement

Daniela Lemes David (1); Daniel de Lima Arajo (2); Maximiliano Malite (3)

(1) Doutoranda em eng. de estruturas, Daniela Lemes David, Escola de Engenharia de So Carlos-USP

email: [email protected]

(2) Professor doutor, Daniel de Lima Arajo, Escola de Engenharia Civil-UFG email: [email protected]

(3) Professor doutor, Maximiliano Malite, Escola de Engenharia de So Carlos-USP

email: [email protected]

Departamento de Eng. de Estruturas, Av. Trabalhador So- Carlense, 400. So Carlos-SP. CEP:13566-590 Resumo

As vigas mistas em perfis formados a frio e lajes de vigotas pr-moldadas treliadas apresentam particularidades em relao s vigas mistas em perfis laminados e soldados como, por exemplo, o tipo de conector de cisalhamento, a reduzida capacidade de rotao da viga de ao e a dificuldade construtiva para a adoo da taxa de armadura transversal recomendada pelas normas. O presente trabalho aborda os resultados experimentais obtidos em ensaios de cisalhamento direto realizados com conectores de cisalhamento em perfil U formado a frio e laje com vigotas treliadas, com avaliao da influncia da altura e espessura do conector e da taxa de armadura na resistncia e na rigidez, bem como o comportamento estrutural de vigas mistas simplesmente apoiadas com foco na influncia do tipo de laje e grau de conexo.

Palavras-Chave: viga mista ao-concreto, conector de cisalhamento, perfil formado a frio, laje de vigotas pr-moldadas

Abstract

Composite beams constituted by cold-formed steel profiles and slabs made by lattice reinforcement joist present some particularities when compared to the ones constituted by hot-rolled and welded profiles. For example, related to shear connectors type, reduced steel beams rotation capacity, and constructive difficulty for the adoption of the transverse reinforcement ratio recommended by codes. The present work approaches the experimental results obtained in push-out tests with cold-formed steel channels as connector and slab made by lattice reinforcement joist, evaluating the influence of the connectors height, thickness and reinforcement ratio on resistance and rigidity, as well as the structural behavior of simple supported composite beams with focus in the influence of the slab type and connection degree.

Keywords: steel-concrete composite beam, shear connector, cold-formed stee lprofiles, slabs made by precast joist with lattice reinforcement

1o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produo em Concreto pr-moldado.

1

1 Introduo No Brasil, a pequena gama disponvel de perfis laminados e o custo relativamente

elevado dos perfis soldados, tm impulsionado o emprego dos perfis formados a frio nos edifcios de pequeno porte, em associao com as tradicionais lajes de vigotas pr-moldadas, constituindo um sistema misto cujo comportamento estrutural ainda pouco conhecido.

Como tal concepo no usual no exterior, as normas estrangeiras no trazem procedimentos especficos para o dimensionamento de vigas mistas constitudas por perfis formados a frio, o mesmo acontecendo com a norma brasileira. Tem-se observado que essas estruturas vm sendo projetadas desprezando-se qualquer contribuio do concreto na resistncia dos elementos ou baseando-se em extrapolaes e adaptaes do que existe para estruturas mistas de perfis soldados e laminados.

Dentre os poucos trabalhos sobre vigas mistas em perfis formados a frio, pode-se citar MALITE (1993), HANAOR (1999), TRISTO (2002) e DAVID (2003).

Devido falta de informaes a respeito do comportamento das vigas mistas com lajes de vigotas treliadas com preenchimento em EPS ou lajotas cermicas, tem sido usual no preencher com material de enchimento a regio prxima viga, considerando assim a largura colaborante da laje como se fosse uma laje macia, como pode ser visualizado na Figura 1.

Figura 1 Viga mista com laje pr-moldada sem enchimento na regio da viga de ao O presente trabalho aborda os resultados experimentais obtidos em ensaios de

cisalhamento direto realizados com conectores de cisalhamento em perfil U formado a frio e laje com vigotas treliadas, com avaliao da influncia da altura e espessura do conector na resistncia e na rigidez, bem como o comportamento estrutural de vigas mistas simplesmente apoiadas com foco na influncia do tipo de laje e grau de conexo. 2 Vigas mistas e conectores de cisalhamento

O comportamento de vigas mistas baseado na ao conjunta entre a viga de ao e a laje de concreto. Para que isto ocorra necessrio que na interface ao-concreto desenvolvam-se foras longitudinais de cisalhamento. A aderncia natural entre os dois materiais e as foras de atrito presentes no so, normalmente, consideradas no clculo, tornando necessrio o uso de conectores de cisalhamento para transmitir o cisalhamento na interface.

No existindo qualquer ligao na interface, os dois componentes se deformam independentemente e cada superfcie da interface estar submetida a diferentes tenses normais, o que provocar um deslizamento relativo entre elas. Considerando que a viga


2

de ao esteja interligada ao concreto por meio de conectores de cisalhamento com resistncia suficiente para deformarem-se como um nico elemento, no existir deslizamento relativo e haver apenas uma linha neutra na seo transversal. Essa interao denominada interao completa.

Existe um comportamento intermedirio entre as duas situaes anteriores, interao parcial, no qual haver um certo deslizamento relativo entre as duas superfcies, porm as deformaes no sero independentes. O efeito do deslizamento afeta tanto a distribuio de tenses normais na seo transversal quanto a distribuio do fluxo de cisalhamento longitudinal e, conseqentemente, a deformabilidade das vigas.

Admitindo a plastificao total da seo transversal, quando a resistncia dos conectores maior ou igual resistncia da viga metlica ou da laje de concreto, o grau de conexo total, sendo o equilbrio horizontal atingido quando as foras resistidas pela laje e pela viga metlica se igualam. Neste caso, a resistncia dos conectores no influencia diretamente a resistncia flexo da viga mista. Quando a resistncia dos conectores menor que a menor resistncia oferecida por qualquer dos dois elementos, a resistncia da laje de concreto passa a ser limitada pela resistncia dos conectores. Neste caso, os conectores controlam a capacidade resistente flexo da viga mista, sendo a conexo parcial, BRADFORD et al (1995).

O ndice que permite avaliar o grau de conexo, g, determinado pela relao entre o somatrio das resistncias individuais dos conectores situados entre a seo de momento fletor mximo e a seo adjacente de momento nulo e o menor valor entre a resistncia oferecida pela laje e a resistncia oferecida pela viga metlica. Quando g 1 a conexo completa e quando g


3

H = 120, 140, 160mm16

5 m

m

375A

800

150

900

375

390

H

40

Corte AA

A

Conector

4408mm

50

390 4,2mm

8mm

6mm3,4mm

375

h

h = 80, 100, 120mm

365

100

365

120 220 120

800

220 120

Conectores

2U 250 x 75 x 25 x 4,75

Chapa 180 x 280 x 12,5

3

325

50

EPS

390

0 5m

m a

cad

a

Armaduratransversal

Figura 2 Detalhamento dos corpos-de-prova dos ensaios de cisalhamento direto

40 500 500 525

AA

Corte AA

900 Armadura de distribuio 5mm

Conector

200

120

.

Figura 3 Viga mista com laje de vigotas pr-moldadas


4

Tabela 1 - Caractersticas dos modelos de cisalhamento direto

Corpos de prova

Perfil utilizado no Conector

Espessura da laje (mm)

fcm 1) (MPa)

Escm2) (MPa)

Srie A L 50x2,65 100 30,40 41.850 Srie B L 50x4,75 100 24,80 38.250 Srie C U 75x40x2,65 100 25,90 36.092 Srie D U 75x40x4,75 100 26,70 32.154 Srie E L enrijecida 50x20x2,65 100 23,00 39.825

MA

LITE

(199

3)

Srie F L enrijecida 50x20x4,75 100 26,60 36.268 CP a2-1* U 75x50x2,00 120 25,32 24.905 CP a2-2* U 75x50x2,00 120 37,87 22.325 CP a3-1* U 75x50x3,75 120 24,76 23.015 CP a3-2* U 75x50x3,75 120 34,69 24.875 CP b2-1* U 100x50x2,00 120 20,88 23.125 CP b2-2* U 100x50x2,00 120 28,21 20.320 CP b3-1* U 100x50x3,75 120 21,54 21.225 CP b3-2* U 100x50x3,75 120 24,18 21.975

DA

VID

(200

3)

(car

reag

emen

to se

m c

ontro

le d

e de

sloc

amen

to)

CP b3-3* U 100x50x3,75 120 27,69 20.145 CP A22* U 75x50x2,25 120 41,73 33.095 CP A22-1 U 75x50x2,25 120 41,73 33.095 CP A22-2 U 75x50x2,25 120 48,33 30.189

CP A3 U 75x50x3,75 120 40,93 30.710 CP A3** U 75x50x3,75 120 40,93 30.710 CP A4* U 75x50x4,75 120 36,94 28.872 CP A4-1 U 75x50x4,75 120 36,94 28.872 CP A4-2 U 75x50x4,75 120 43,32 31.814 CP B22 U 100x50x2,25 140 48,33 30.189 CP B3* U 100x50x3,75 140 42,47 30.361 CP B3 U 100x50x3,75 140 42,47 30.361

CP B3** U 100x50x3,75 140 43,32 31.814 CP B4 U 100x50x4,75 140 43,32 31.814

CP C22 U 125x50x2,25 160 45,5 31.332 CP C3 U 125x50x3,75 160 45,5 31.332

CP C3** U 125x50x3,75 160 48,33 30.189

DA

VID

(200

5)

( car

reag

emen

to c

om c

ontro

le d

e de

sloc

amen

to)

CP C4 U 125x50x4,75 160 40,93 30.710 1) Valor mdio da resistncia compresso do concreto 2) Valor mdio do mdulo de elasticidade secante * Carregamento monotnico ** Presena de armadura transversal adicional Dimenses dos conectores ensaiados por MALITE (1993), mm:

50

50

50 100

50

100

20

10040

75

Dimenses dos conectores ensaiados por DAVID (2003) e DAVID (2005), mm:

75

10050 100 100

100

50

125

50


5

Tabela 2 - Caractersticas das vigas

Vigas Perfil metlico (mm) Tipo de laje Conectores (mm) Grau de interao

fcm 1) (MPa)

Escm 2) (MPa)

V 2Ue 200x75x25x2,65 - - - - - VM1 2Ue 200x75x25x2,65 Laje macia U 100x50x3,75 1 26,90 27.640 VM2 2Ue 200x75x25x2,65 Laje treliada U 100x50x3,75 1 29,69 24.980 VM3 2Ue 200x75x25x2,65 Laje treliada U 75x50x3,75 0,84 24,14 19.210

1) Resistncia compresso mdia, no dia do ensaio 2) Mdulo de elasticidade secante mdio, no dia do ensaio

Nos ensaios de cisalhamento direto foram aplicados dois tipos de carregamento. Em

alguns corpos-de-prova indicados na Tabela 1 o carregamento foi monotnico. Nos demais corpos de prova o carregamento foi inicialmente cclico, 25 ciclos com carregamento entre 5% e 40% da fora mxima prevista, sendo em seguida aplicado carregamento monotnico at a ruptura, conforme recomendao atual do Eurocdigo 4 (2001).

Para medida do deslizamento relativo entre a laje e o perfil, foram utilizados transdutores de deslocamento posicionados prximos aos conectores.

Nos ensaios de flexo, as vigas foram simplesmente apoiadas com carregamento concentrado no meio do vo. A instrumentao constituiu-se por transdutores de deslocamento, posicionados prximos aos conectores e sob as vigas para se medir respectivamente o deslizamento relativo entre a viga metlica e a laje e o deslocamento vertical, e extensmetros eltricos, colados na seo transversal no meio do vo, no ao e no concreto, para medida das deformaes especficas

4 Resultados e discusses 4.1 Conectores

Pelos ensaios de cisalhamento direto percebeu-se que o ganho de resistncia foi mais influenciado pelo aumento da espessura do conector, sendo que a altura do conector, resistncia do concreto e armadura transversal adicional, pouco influenciaram.

Com base na recomendao do Eurocdigo 4 (2001), o conector deve ser classificado como dctil se o valor caracterstico da capacidade de deformao (deslizamento relativo ltimo convencional) uk for igual ou superior a 6mm. Tal exigncia foi atendida apenas para os conectores com a relao altura/espessura superior a 25. As Figuras 5 e 6 apresentam as curvas fora versus deslizamento para alguns conectores .

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Deslizamento relativo (mm)

For

a po

r co

nect

or (k

N)

CP A3

CP A4-1

CP B4

Figura 5 Relao h/t < 25

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Deslizamento relativo (mm)

For

a po

r co

nect

or (k

N)

CP C22

CP A22*

CP B3*

Figura 6 Relao h/t>25


6

A Tabela 3 apresenta um resumo dos resultados experimentais para os conectores em perfil U.

Tabela 3 Resultados experimentais e tericos

Corpos de prova

qmx (kN)

uk (mm)

qAISC (kN)

qmx /qAISC (kN)

qProposta (kN)

qmx/ qproposta (kN)

Modo de falha

Srie A 124,00 2,23 124,48 1,00 129,58 0,96 3 Srie B 178,00 2,20 192,34 0,93 165,64 1,07 1 Srie C 123,00 2,45 106,70 1,15 111,07 1,11 3 Srie D 186,00 2,38 182,98 1,02 157,57 1,18 1 Srie E 118,00 2,20 105,62 1,12 109,95 1,08 3 Srie F 170,00 1,76 193,97 0,88 167,04 1,02 1

CP a2-1* 77,00 6,55 72,06 1,07 88,94 0,87 1 CP a2-2* 79,00 2,30 107,79 0,73 102,98 0,77 1 CP a3-1* 126,50 7,03 183,52 0,69 124,18 1,02 1 CP a3-2* 131,00 3,35 185,12 0,71 152,81 0,86 1 CP b2-1* 87,50 9,60 59,43 1,47 77,83 1,12 3 CP b2-2* 94,00 9,10 80,29 1,17 84,80 1,11 3 CP b3-1* 137,00 - 114,94 1,19 111,23 1,23 1 CP b3-2* 141,00 4,39 129,03 1,09 119,91 1,18 1 CP b3-3* 155,50 6,70 147,76 1,05 122,86 1,27 1 CP A22* 127,00 6,70 131,40 0,97 140,43 0,90 3 CP A22-1 149,00 4,80 131,40 1,13 140,43 1,06 3 CP A22-2 142,50 10,80 136,25 1,05 144,35 0,99 1

CP A3 187,50 4,40 203,01 0,92 184,43 1,02 3 CP A3** 198,50 11,50 203,01 0,98 184,43 1,08 1 CP A4* 165,00 2,50 249,91 0,66 200,87 0,82 1 CP A4-1 159,00 2,90 249,91 0,64 200,87 0,79 1 CP A4-2 225,00 1,50 277,85 0,81 228,33 0,99 1 CP B22 162,50 9,80 136,25 1,19 144,35 1,13 1 CP B3* 176,00 9,10 210,00 0,84 186,80 0,94 1 CP B3 148,50 11,80 210,00 0,71 186,80 0,79 1

CP B3** 188,50 4,30 219,36 0,86 193,12 0,98 1 CP B4 227,50 2,30 277,85 0,82 228,33 1,00 2

CP C22 166,00 - 133,17 1,25 142,68 1,16 3 CP C3 179,50 4,30 221,96 0,81 196,41 0,91 2

CP C3** 225,50 9,20 227,08 0,99 198,70 1,13 1 CP C4 260,00 6,40 257,14 1,01 218,06 1,19 1

Mdia 0,99 1,00 Desvio Padro 0,17 0,12 Coeficiente de Variao 17,39% 11,83%

Para os corpos-de-prova da Srie A a F e CP a2-1* a CP b3-3*, os valores uk se referem a qmx. - : no medido 1 : deslizamento excessivo 2 : ruptura na solda 3 : ruptura do conector na regio da dobra, prxima a solda

q

uuk

kqqmx uk =0,9 u

qk=0,9qmx


7

Na faixa de espessuras analisadas, entre 2,00mm e 4,75mm, que corresponde faixa usual, pode-se perceber que a expresso emprica do AISC (1999) resultou ligeiramente conservadora para as espessuras menores (2,00mm e 2,25mm), bem satisfatria para as espessuras intermedirias (2,65mm e 3,75mm) e contra a segurana para a espessura maior (4,75mm).

Com base em uma anlise inicial, ainda no conclusiva, foi proposta uma expresso que melhor se ajusta ao conjunto dos resultados experimentais, conforme pode ser visualizado na Figura 4. A referida expresso est apresentada a seguir.

= + 1/ 2(0,00031 0,00051) ( )n c sc ckq t L E f (2)Sendo: qn = resistncia de um conector em perfil U formado a frio com t entre 2mm e 5mm (kN); t = espessura do conector (mm); Lc = comprimento do conector (mm); fck = resistncia caracterstica do concreto compresso (MPa); Esc = mdulo de elasticidade secante do concreto (MPa).

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,50,00000

0,00025

0,00050

0,00075

0,00100

0,00125

0,00150

0,00175

0,00200

0,00225

0,00250

0,00275

Expresso AISCqn/Lc(Escfck)

1/2=0,00045t

Regresso lineary=0,00031t+0,00051

q/L c

(Ecs

f ck)1/

2

t(mm) Figura 4 Resultados experimentais para conectores tipo U formados a frio

4.2 Vigas

As propriedades mecnicas do ao das vigas, ao virgem, e do concreto esto apresentadas na Tabela 4.

Tabela 4 Propriedades mecnicas do ao e do concreto

Epessura(mm) fym (MPa) fum (MPa) A(%) fym = valor mdio da resistncia ao escoamento

Ao

2,65 235,00 350,00 29,00 fum = valor mdio da resistncia ruptura fcm (MPa) fctm (MPa) Escm (MPa) A = valor mdio do alongamento na ruptura

VM1 26,90 2,97 27.640 fcm= valor mdio da resistncia compresso VM2 29,69 3,12 24.980 fctm= valor mdio da resistncia trao

Con

cret

o

VM3 24,14 2,66 19.210 Escm= valor mdio do md. de elasticidade secante


8

Os ensaios nas vigas mistas permitiram avaliar o comportamento global, o efeito da interao ao-concreto e a distribuio de tenses ao longo da seo transversal no meio do vo.

A viga de ao (V), tomada como referncia, suportou uma fora mxima igual a 48 kN. Foi observada instabilidade da alma, na regio central da viga, para tenses superiores resistncia ao escoamento do ao.

A viga mista VM1 apresentou fissuras na face inferior a partir da fora de 70kN, tendo evoludo da regio de momento mximo para as extremidades. A fora mxima resistida foi 178 kN.

A fora mxima resistida pela viga VM2 foi 177kN. Devido presena do EPS na regio tracionada da laje, no foram observadas fissuras, porm com o carregamento mximo houve a formao de uma fissura longitudinal na face superior, provavelmente devido reduzida taxa de armadura transversal.

A fora mxima resistida pela viga VM3 foi 133kN, indicando, assim, uma reduo na resistncia da viga devido reduo do grau de conexo. No final do ensaio tambm houve a formao de uma fissura longitudinal na face superior da laje, semelhante viga VM2. A configurao final das vigas mistas est apresentada na Figura 5.

a) VM 1 b) VM 2 c) VM 3

Figura 5 Configurao final das vigas mistas Nas vigas VM1 e VM2 no ficou caracterizada a falha dos conectores, e as

deformaes, Figuras 6, 7 e 8, indicaram a presena de duas linhas neutras, uma na laje e outra no perfil. Isso mostra que apesar da conexo ser completa, g = 1, a interao no foi completa. Em relao viga VM3 a falha ocorreu nos conectores e as deformaes tambm indicaram a presena de duas linhas neutras mostrando que tanto a conexo como a interao foram parciais.

Pelas deformaes observou-se que grande parte da seo transversal no meio do vo atingiu deformaes superiores correspondente resistncia ao escoamento do ao, mostrando que houve uma plastificao parcial da seo transversal.

Viga

La

je

-2000 -1000 300010000 2000 4000 5000

110 kN

150 kN

90 kN70 kN50 kN30 kN

130 kN

170 kN

0

Altu

ra (m

m)

10050

150

250

200

350

300

Deformao especfica () Deformao especfica 0 1000 2000

()3000 4000 5000-2000 -1000

110 kN

150 kN

90 kN70 kN50 kN30 kN

130 kN

155 kN

Laje

Viga

0

Altu

ra (m

m)

10050

150

250

200

350

300

Figura 6 Deformaes na seo transversal no meio do vo da viga VM 1

Figura 7 Deformaes na seo transversal no meio do vo da viga VM 2


9

Viga

La

je

-2000 -1000 10000 2000 40003000 5000

110 kN90 kN70 kN50 kN30 kN

120 kN

0

Altu

ra (m

m)

10050

150

250

200

350

300

Deformao especfica () Figura 8 Deformaes na seo transversal no meio do vo da viga VM 3

Alm da presena de duas linhas neutras, outra caracterstica da interao parcial o

deslizamento relativo entre o perfil e a laje, caracterstica essa que tambm foi observada nas vigas ensaiadas. De acordo com as Figuras 9 a 11 os deslizamentos na interface foram simtricos em relao ao centro do vo, sendo que o valor mximo medido ocorreu entre a seo central e a extremidade.

Comparando o deslizamento das trs vigas mistas a 1.040mm do vo central, Figura 12, percebe-se que o deslizamento das vigas VM1 e VM2 foram prximos e menores que o deslizamento da viga VM3.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

-1560 -1040 -520 0 520 1040 1560Posio dos deflectmetros (mm)

Des

lizam

ento

rela

tivo

(mm

) 158kN140kN120kN100kN80kN60kN40kN20kN

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4


Des

lizam

ento

rela

tivo

(mm

) 170kN160kN140kN120kN100kN80kN60kN40kN20kN

Figura 9 Deslizamento relativo em VM1 Figura 10 Deslizamento relativo em VM2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4


Des

lizam

ento

rela

tivo

(mm

) 125kN120kN100kN80kN60kN40kN20kN

02040

6080

100

120140160180

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00Deslizamento relativo (mm)

For

a (k

N)

VM 1VM 2

VM 3

Figura 11 Deslizamento relativo em VM3 Figura 12 Deslizamento relativo em VM1, VM2 e VM3 a 1.040mm da seo central

Os deslocamentos verticais medidos no meio do vo esto apresentados no grfico da Figura 13. De acordo com esse grfico percebe-se que os deslocamentos da viga metlica, V, para um dado carregamento, so maiores que os deslocamentos das vigas


10

mistas devido a sua rigidez ser menor. As vigas VM1 e VM2 apresentaram deslocamentos semelhantes, mostrando que o concreto da regio tracionada no influencia a rigidez da viga mista. Comparando VM1 e VM2 com VM3 percebe-se que os deslocamentos desta ltima foram maiores devido ao menor grau de conexo.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Deslocamento Vertical (mm)

For

a (k

N)

V

VM 3

VM 2

VM 1

Figura 13 Deslocamento vertical de V, VM1, VM2 e VM3 no meio do vo

A determinao do momento resistente de uma viga mista pode ser feita com base

em anlises elsticas ou totalmente plsticas. As anlises elsticas so utilizadas para se avaliar o comportamento da viga em situaes de servio, onde as tenses no ao e no concreto esto abaixo do limite de proporcionalidade desses materiais. A anlise totalmente plstica utilizada para se determinar o momento resistente ltimo da seo.

Segundo procedimentos normativos o momento fletor resistente de vigas mistas em perfis laminados e soldados deve ser determinado por meio de uma anlise elstica, perfis classe 3, referente alma, ou por meio de uma anlise plstica, perfis classes 1 ou 2. Como j foi mencionado, no existem procedimentos normativos para clculo de vigas mistas com perfis formados a frio. Baseando, porm, nos procedimentos para perfis pesados, os momentos fletores resistentes das vigas mistas foram calculados de acordo com as expresses 3 a 11 e esto apresentados na Tabela 5.

w

fy

b

b

tchE

y

=R i yfM W (Interao total) (3)

=R ef yfM W (Interao parcial) (4) Sendo:

+ + =h

iw c E

Ib t h y

W (5)

= + ( )ef a i a iW g W W WW (6)Figura 14 Processo elstico

T

C'

C

wb

b

Ehct

ay

y t

= +

+ +

'( / 2) ...

... ( / 2 )

R w t

c wE t

M C b y y

C t h b a y

(7)

Sendo:

' 0,5( )a yC A f nQ= (8) C nQ= (9)

Figura 15 Processo plstico com interao parcial


11

wbhE

ct

T

C

b a

+= + / 2( / 2)w cR EM T b t h a (10) Sendo:

= a yT A f (11)

Figura 16 Processo plstico com interao total

Sendo: hI = momento de inrcia da seo homogeneizada desconsiderando a regio tracionada

da laje y = posio da linha neutra

aA = rea do perfil yf = limite de escoamento do ao n = nmero de conectores entre a seo de momento mximo e seo de momento nulo Q = resistncia de um conector g = grau de interao

=iW mdulo de resistncia flexo da seo homogeneizada com relao fibra inferior =efW mdulo de resistncia flexo da seo homogeneizada com relao fibra

inferior considerando interao parcial =aW mdulo de resistncia flexo do perfil

Tabela 5 Momentos fletores resistentes

MR (kN.cm) MR (kN.cm) MR (kN.cm) MR (kN.cm) Modelos Felstico * (kN) Elstico

experimental Elstico terico

Fmx (kN) Plstico

experimental Plstico terico

V 39 3.037 47 - - VM1 68 5.295 7.102 178 13.862 9.929 VM2 70 5.451 7.095 177 13.784 9.980 VM3 60 4.672 6.389 133 10.357 9.663

* Fora referente ao incio do escoamento da fibra mais tracionada do perfil

O momento resistente terico, considerando a plastificao total da seo, foi menor que o experimental, possivelmente devido s deformaes excessivas e consequentemente ao encruamento do ao na regio mais tracionada da seo transversal do perfil. 5 Concluses

O nico parmetro que apresentou importncia significativa na resistncia dos conectores foi a espessura, lembrando que o comprimento no foi avaliado.

Foi proposta uma modificao da atual expresso da norma americana AISC para clculo da resistncia de conectores em perfil U laminado com o intuito de se avaliar melhor a resistncia dos conectores U em perfil formado a frio.

Os conectores com relao altura/espessura acima de 25 mostraram-se dcteis.


12

De acordo com o momento resistente percebeu-se que houve reserva de resistncia inelstica nos perfis formados a frio.

A fissura longitudinal presente nas vigas mistas com laje de vigotas treliadas provavelmente surgiu devido baixa taxa de armadura transversal, pois na laje macia, onde a taxa de armadura transversal era maior, essa fissura no ocorreu.

O comportamento da viga mista com laje macia, VM1, e laje treliada ,VM2, foi muito semelhante. Isso pode ser explicado pelo fato da linha neutra presente na laje da viga mista VM2 estar posicionada na capa de concreto, comportando-se assim como uma viga mista com laje macia.

O grau da conexo influencia no s a resistncia da viga mista como todo o seu comportamento, como pode ser visto nas Figuras 8 a 15.

Outros ensaios esto em andamento para avaliar melhor a influncia do grau de conexo e da taxa de armadura transversal no comportamento de vigas mistas, bem como a capacidade de plastificao da seo transversal. 6 Agradecimentos

Capes pela concesso de bolsa de mestrado FAPESP pela concesso de bolsa de doutorado e suporte financeiro para

realizao dos ensaios.

7 Referncias AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION (1999). Load and resistance

factor design Specification for Structural Steel Buildings. Chicago. BRADFORD et al (1995).Composite Steel and Concrete Structural Members. 1. ed.

Great Britain: Pergamon, 549 p. DAVID, D. L. (2003). Vigas mistas com laje treliada e perfis formados a frio: anlise

do comportamento estrutural. Dissertao (Mestrado). EEC-UFG. Universidade Federal de Gois. Goinia.

DAVID, D. L. (2005). Anlise terica e experimental de conectores de cisalhamento e

vigas mistas constitudas por perfis formados a frio e laje de vigotas pr-moldadas: Relatrio de atividades. EESC. Universidade de So Paulo, So Carlos.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (2001). Draft No. 3 of prEN 1994-1-

1. Eurocode 4 - Design of composite steel and concrete structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels.

HANAOR, A. (2000). Tests of composite beams with cold-formed sections. Journal of

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concreto constitudas por perfis de chapa dobrada. Tese. (Doutorado). EESC. Universidade de So Paulo, So Carlos.

TRISTO, G. A. (2002). Comportamento de conectores de cisalhamento em vigas

mistas ao-concreto com anlise da resposta numrica. Dissertao (Mestrado). EESC. Universidade de So Paulo. So Carlos.

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Lajes Pre Steel Framing