Análise do uso de parafuso como conector de cisalhamento em pilares mistos tubulares circulares preenchidos com concreto.

Abstract

O uso de estruturas mistas tem crescido ao longo dos anos, com destaque para os pilares mistos preenchidos com concreto (PMPCs), que combinam as vantagens do aço e do concreto. Para que o PMPC se caracterize como estrutura mista é fundamental que aço e concreto trabalhem em conjunto, porém, muitas vezes, a aderência natural entre os dois materiais não é suficiente para assegurar a interação. Assim, se faz necessário o uso de elementos mecânicos, como os conectores de cisalhamento, para garantir a transferência de carga. Este trabalho traz um estudo experimental-teórico-numérico para validação e análise do uso de parafusos como conectores de cisalhamento em PMPCs de seção circular. Os protótipos ensaiados contaram com variação de diâmetro e espessura do tubo de aço. A análise numérica foi realizada no software ABAQUS 6.14 (2014), variando o comportamento inelástico do concreto com base nos estudos de diversos autores e utilizando o modelo constitutivo Concrete Damage Plasticity. Apesar disso, a calibração numérica apresentou uma curva com rigidez inicial superior à verificada nos protótipos experimentais. Contudo, para valores de carga máxima, os resultados numéricos se mostraram representativos aos experimentais. Foi feito ainda estudo analítico com comparação entre resultados experimentais e numéricos com as equações propostas pela ABNT NBR 16239:2013 e do trabalho de Santos et al. (2021). A norma brasileira se mostrou conservadora quando comparada aos resultados experimentais, enquanto a proposta de Santos et al. (2021) se aproximou mais dos resultados encontrados nos experimentos e na modelagem numérica. Por fim foi realizado estudo paramétrico para análise da influência do parâmetro de esbeltez da parede do tubo na capacidade de transferência de carga do parafuso. Para este estudo foi mantido um diâmetro comum, variando-se as espessuras dos protótipos. Foi observado que, para maiores valores de esbeltez, em geral, maior é a transferência de carga por conector. Em todas as análises, experimental, numérica e teórica, os parafusos estruturais se mostraram mecanismos eficientes na transmissão de carga entre aço e concreto, assegurando o comportamento do PMPC como uma estrutura mista. Palavras-chave: pilar misto preenchido com concreto, conector de cisalhamento, análise experimental, análise numérica.