Análise numérica de conectores de cisalhamento em pilar misto tubular circular preenchido com concreto.

Abstract

Os pilares mistos preenchidos com concreto (PMPCs) trazem uma série de vantagens, porém é de extrema importância assegurar que os dois materiais, aço e concreto, trabalhem em conjunto. Em regiões de introdução de cargas, muitas vezes a tensão de aderência entre os dois materiais não é o suficiente para garantir a interação. Nessas regiões é necessário a colocação de conectores de cisalhamento, que tem o objetivo de assegurar transferência de carga entre o aço e o concreto, assegurando o comportamento em conjunto. No presente trabalho foi realizada a análise numérica de modelos de PMPCs tubulares circulares preenchidos com concreto, com a presença de conectores de cisalhamento do tipo parafuso estrutural. Os modelos numéricos foram construídos e analisados no software Simulia ABAQUS 6.14 (2014) e então calibrados com os modelos experimentais Neto (2016). Os modelos contemplam conectores com diferentes geometrias, além da variação da espessura do tubo e da resistência do concreto. A malha de elementos finitos utilizada conta com elementos do tipo C3D8 e C3D10. Foi utilizado o modelo constitutivo Concrete Damage Plasticity para o concreto. Os modelos numéricos, em sua maioria, representam com fidelidade o comportamento de carga por conector versus deslocamento dos modelos experimentais. Dentre os modelos construídos, os com parafuso de menor diâmetro do fuste apresentaram resultados mais próximos aos resultados experimentais. Os resultados de carga máxima por conector assim como os experimentais apresentaram valores maiores que os previstos pela norma ABNT NBR 16239: 2013. Com a parametrização de algumas variáveis foi possível concluir que o diâmetro do fuste do conector é a variável de maior influência para o PMPC e a espessura do tubo de aço deve ser compatível com o diâmetro do fuste para que não haja subaproveitamento dos materiais. A relação entre diâmetro do conector e espessura do tubo de aço deve estar entre 1,3 e 2,0. A mudança de comprimento do conector não acarretou alteração significativa na capacidade de carga. A distância mínima entre linhas de conectores de seis vezes o diâmetro, estabelecida pela norma ABNT NBR 16239: 2013 é o suficiente para que não haja sobreposição dos modos de falha dos conectores na direção longitudinal. Os conectores de cisalhamento se mostraram em todos os casos bastante eficientes em transferir as cargas entre os materiais e assegurar o comportamento em conjunto do PMPC. Palavras-chave: pilar misto preenchido com concreto, conectores de cisalhamento, analise numérica.