Resumo Neste trabalho foi realizado um estudo sobre o comportamento à falha do aço dos conectores de cisalhamento fabricados com recortes regulares retangulares. A equação para a capacidade resistente relacionada à falha do aço da conexão é normalmente tratada na literatura em função da espessura, da resistência ao escoamento da chapa do conector, da repetição geométrica e do fator de forma. O estudo do conector com recorte regular retangular compreendeu a dedução da equação para a falha do aço segundo o critério de von Mises e a comparação dos resultados obtidos com resultados numéricos produzidos para esse trabalho e experimentais provenientes de outros trabalhos. É apresentado o fator de forma encontrado em cada fase do estudo. Além disso, a partir dos resultados numéricos foi possível avaliar a distribuição de tensões sobre o pino de aço do conector e verificar a coerência do modelo mecânico que considera uma seção crítica retilínea e um carregamento uniformemente distribuído devido à pressão do concreto sobre o pino de aço. retangulares espessura trabalhos disso

Abstract In this work, a study was carried out on the steel failure behavior of composite dowel shear connectors with regular rectangular cutoff. The bearing capacity equation related to the steel failure is normally treated in the literature as a function of the thickness, yield strength, geometric repetition and shape coefficient. The connector with regular rectangular cutoff study comprised the deduction of the steel failure equation according to von Mises criterion and the comparison of the results obtained from numerical analysis produced for this work and experimental results from literature. The shape coefficient found in each phase of the study is presented. Furthermore, from the numerical results it was possible to evaluate the stress distribution on the steel dowel and verify the coherence of the mechanical model that considers a straight critical section and a uniformly distributed load due to the concrete pressure on the steel dowel. thickness strength presented Furthermore

Resumo Obras de arte especiais com elementos estruturais mistos de aço e concreto consistem em uma solução popular, uma vez que tais elementos combinam os benefícios estruturais do aço e do concreto. Em pontes de pequenos e médios vãos, a solução que usualmente garante resultados econômicos interessantes é composta por uma laje de concreto sobre vigamento de aço em perfis I. Outras opções que despontam como alternativas eficientes na construção de obras de arte especiais são o sistema de vigas com conectores de cisalhamento em chapa de aço contínua recortada e o sistema de vigas mistas preflexionadas. Diante disso, o presente trabalho tem por objetivo a realização de um estudo comparativo das diferentes soluções de vigas mistas a fim de delimitar a performance das soluções propostas. Para tanto, o estudo de caso da superestrutura de uma ponte ferroviária de duas vias com vão biapoiado é apresentada em detalhes para definir os indicadores de desempenho das soluções. As soluções de vigas mistas propostas apresentaram vantagens quando comparadas com o sistema tradicional, demonstrando o impacto positivo de seu uso no contexto das obras de arte especiais. popular vãos I preflexionadas disso tanto tradicional

Abstract Steel-concrete composite bridges are a popular solution due to the structural benefits of both steel and concrete. The typical system of a concrete slab and steel I-girders for small and medium-span bridges often displays the most economical results. However, other solutions emerge as innovative alternatives for bridge construction, such as composite beams with composite dowels and pre-cambered composite beams. This paper aims to develop a comparative study of these composite beam solutions to delimitate their efficiency, performance, and economy. Thus, a case study for the superstructure of a two-way simply supported railway bridge is detailed to define the composite beam’s performance indicators. The innovative alternatives presented benefits when compared to the traditional system, demonstrating the positive impact of their use on bridges. Steelconcrete Steel Igirders I girders mediumspan medium span results However construction precambered pre cambered efficiency economy Thus twoway two way s indicators

Resumo Os pilares mistos preenchidos com concreto (PMPC) podem ter a seção transversal classificada em função da esbeltez local do perfil tubular como sendo: esbelta, semicompacta ou compacta. Embora já existam modelos de cálculo para determinação da força axial resistente dos PMPC com seção tubular esbelta, são escassos os estudos sobre a transferência de forças vindas das vigas conectadas a esses pilares. Este artigo tem como objetivo apresentar o processo de desenvolvimento e validação de um modelo numérico para simular o comportamento dos conectores Crestbond aplicados a (PMPC) de seção tubular esbelta, com base em resultados de experimentos realizados. O modelo numérico apresentado pode ser utilizado para o estudo e projeto da transferência de força em pilares de seção esbelta utilizando conectores em chapa conhecidos como composite dowels.

Abstract The cross-section of concrete-filled steel tube (CFST) columns is classified according to the local slenderness of the steel tube as slender, non-compact, or compact. There are analytical models to determine the axial force of locally slender CFST columns, however studies on load transfer from beams connected to these columns are scarce. This paper presents the process of the development and validation of a numerical model to simulate the behavior of Crestbond connectors applied to CFST columns with slender steel tubes, based on the results of experiments carried out. The numerical model presented can be used for the analysis and design of the load transfer in slender columns using connectors known as composite dowels.

Resumo Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a ruptura do concreto por pry-out em conectores de cisalhamento tipo Crestbond com o objetivo de obter um modelo de cálculo que estima a resistência da conexão a esse modo de falha. As análises foram realizadas por meio de simulações numéricas capazes de reproduzir o referido modo de falha. Os resultados numéricos são comparados com os experimentais e discutidos em relação à força máxima atingida e o aspecto da fissuração típica do pry-out. O modelo de cálculo proposto apresentou boa correspondência com os resultados experimentais, com uma razão média Pteo/Pexp igual a 0,99 e um coeficiente de variação de 10%. Os valores encontrados nesse estudo sugerem que a expressão da Aprovação Técnica Alemã para outros conectores pode ser aplicada nos conectores Crestbond.

Abstract In this work, a study on failure by concrete pry-out in Crestbond shear connectors is presented. The study’s aim was the development of an expression that estimates the connection’s bearing capacity. The analyses were carried out through numerical simulations designed to reproduce the referred failure mode. Numerical and experimental results are compared and discussed in relation to the maximum force reached and the cracking aspect typical of concrete pry-out. The proposed equation corresponded well to experimental results, with a mean ratio Ptheo/Pexp equal to 0,99 and a coefficient of variation of 10%. The results found in this study indicate that the concrete pry-out expression in German Technical Approval Z-26.4-56 can also be applied to Crestbond shear connectors.

Abstract This article presents a study of the behavior of hybrid steel beams of I-profile cross section subjected to bending. Numerical models of finite elements were developed and validated in the ABAQUS software. In the models, lateral buckling with torsion was disregarded, since the beam will be laterally restrained, so that only local instabilities are present and thus evaluated. Analyses were divided into two stages: first, the elastic buckling analysis was carried out to obtain the critical buckling loads and the buckling modes of the beams; subsequently, analysis of the ultimate strength capacity of the beams was carried out considering residual stresses and initial imperfections. The numerical model was defined and a sensitivity study of the yield strength of the flange steel was carried out. The obtained results from the developed numerical model were satisfactory and, as expected, showed that the hybrid beams resist a greater bending moment effort when compared to their corresponding homogeneous beams. Iprofile I profile software disregarded restrained evaluated stages first subsequently imperfections expected

Resumo O metacaulim é a principal matéria-prima utilizada na síntese de geopolímeros, embora a relação entre os teores de sílica e alumina não seja a ideal. Normalmente, o teor de SiO 2 é ajustado com o uso de silicatos presentes na solução ativadora. Uma opção ecoeficiente seria o uso de resíduos de vidro como fonte adicional de sílica. Este trabalho avalia a eficiência da ativação alcalina do metacaulim, utilizando hidróxido e silicato de potássio, com e sem substituição de 12,5% de metacaulim por micropartículas de vidro. A eficiência da ativação alcalina foi avaliada por difratometria de raios x, espectroscopia na região infravermelha com transformada de Fourier, espectroscopia de ressonância magnética nuclear do 27 Al e 29 Si, massa específica e resistência à compressão. Os resultados indicam a ocorrência de geopolimerização com e sem uso de resíduo de vidro. Observou-se que a substituição de 12,5% favorece o desempenho mecânico dos compósitos aos 28 dias, com aumentos de 37% e 47% da resistência mecânica do material com cura em estufa e na temperatura ambiente, respectivamente.

Abstract Metakaolinis the principal raw material utilized in the synthesis of geopolymers, although its ratio of silica and alumina contents is not ideal. Normally, the SiO2 content is adjusted with the use of silicates present in the activating solution. An eco-efficient alternative would be the use of glass waste as an additional source of silica.This work evaluates the efficiency of the alkaline activation of metakaolin, using potassium hydroxide and silicate, with and without the substitution of 12.5% of metakaolin by microparticles of glass. The efficiency of the alkaline activation was evaluated by X ray diffractometry, spectroscopy in the infrared region with the Fourier transform, nuclear magnetic resonance spectroscopy of 27Al and 29Si, specific mass and compressive strength. The results indicate the occurrence of geopolymerization with and without the use of glass waste. It was observed that the substitution of 12.5% favors the mechanical performance of the compounds at 28 days, with increases by 37% and 47% in the mechanical strength of the material with thermal curing and ambient temperature curing, respectively.

Resumo Desde o desenvolvimento de conectores de cisalhamento em chapa contínua com furos circulares, diferentes formulações foram propostas para o cálculo da capacidade resistente dos mesmos. A maior parte dessas formulações foi desenvolvida com base no ensaio push-out padrão de protótipos com múltiplos furos simulando a aplicação desses conectores em vigas mistas de aço e concreto. Visando a aplicação mais geral desses conectores em estruturas mistas e o entendimento dos parâmetros físicos e geométricos que influenciam em sua capacidade resistente, avaliou-se, no presente trabalho, a aplicação de 12 dessas formulações a 92 resultados de ensaio. Esses ensaios extraídos da literatura têm em comum o fato de apresentarem apenas um furo solicitado. Escolheram-se ensaios com essa característica por permitirem isolar melhor o comportamento da conexão, facilitando análises comparativas. Os resultados extraídos foram avaliados estatisticamente, sendo consideradas as melhores formulações aquelas que apresentaram menor dispersão de dados e fator de correção próximo à unidade. Além disso, foi investigado se os termos individuais que constituem as formulações descrevem adequadamente ou mostram relação com a mecânica que rege a conexão. Verificou-se que as formulações mais bem avaliadas estatisticamente foram também as que apresentaram uma relação mais clara com o comportamento mecânico do conector. Dentre as formulações avaliadas, três se mostraram significativamente melhores que as demais para previsão da capacidade resistente, contudo, observou-se que ainda é possível aprimorá-las se levada em consideração a influência do confinamento e espessura da chapa na capacidade resistente do furo.

Abstract Since the development of perforated plate shear connectors, different formulations have been proposed to predict their shear strength. Most of these formulations were derived from standard push-tests on multiple concrete filled holes (CFH) specimens simulating specific steel-concrete composite beam applications. Aiming at a more general application of these connectors in composite structures and the understanding of the physical and geometric parameters that influence their shear strength, the present work evaluated the use of 12 different formulations to predict 92 test results of single-hole specimens extracted from the literature. Such tests were chosen because the single-hole configuration allows better isolation of the connection behavior which facilitates comparative analysis. The predictions were statistically evaluated, and it was considered that the best formulations were those that showed lower scatter of data and a correction factor closer to one. Also, it was investigated if the individual terms that constitute the formulations adequately describe or show relation to the mechanics that govern the connection. It was verified that the best statistically rated formulations were also the ones showing clearer relation to the connector mechanical behavior. Among the evaluated formulations, three were significantly better than the others for strength prediction, however, it was noted that they can be further improved by considering the influence of concrete confinement and plate thickness on the hole’s strength.

RESUMO: Esse trabalho apresenta um estudo numérico do conector Crestbond, caracterizado por uma chapa de aço com recortes regulares trapezoidais, quando utilizado como elemento para transferência de cargas em pilares mistos preenchidos com concreto em situação de incêndio. O modelo numérico desenvolvido foi calibrado com resultados experimentais de pilares mistos em situação de incêndio e posteriormente foram inseridos os elementos de transmissão de carga. As análises numéricas foram realizadas com o auxílio do software Abaqus e compreenderam a variação do diâmetro do pilar misto e dos níveis de carregamento, bem como a comparação com os resultados obtidos quando é utilizada uma chapa de aço passante sem recortes como dispositivo de transferência de carga. Com as análises realizadas, observou-se que o conector Crestbond e a chapa passante apresentam desempenho termomecânico muito semelhantes em relação à capacidade de transferência de carga. Sendo assim, o conector Crestbond tem potencial para ser aplicado em alternativa à chapa passante como dispositivo de transferência de carga em pilares mistos preenchidos, tendo como vantagem a possibilidade do uso associado de barras de armadura longitudinais e, principalmente, transversais.

ABSTRACT: This paper presents a numerical study of the Crestbond shear connector, characterized by a steel plate with regular cuttings, when used as a load transfer element in concrete filled composite columns in fire. The developed numerical model was calibrated with experimental results of composite columns in fire and later the load transfer devices were inserted. Numerical analyzes were performed with the software Abaqus and comprised the variation of the composite column diameter and of the loading levels, as well as the comparison with the results obtained when is used a through steel plate without cuttings (Shear Flat) as a load transfer device. With the analyzes performed, it was observed that the Crestbond shear connector and the Shear Flat present very similar thermomechanical performance in relation to the load transfer capacity. Thus, the Crestbond shear connector has the potential to be applied alternatively to the Shear Flat as a load transfer device in concrete filled composite columns, with the advantage of the possibility of associate use of longitudinal and manly transverse reinforcement.

resumo or resumen: O presente trabalho apresenta a avaliação experimental do comportamento dinâmico de pisos mistos (aço-concreto), sob o ponto de vista do conforto humano, quando submetidos ao caminhar humano. O modelo estrutural investigado foi um sistema de piso misto (aço-concreto) real e em fase de construção, com área total aproximada de 1300 m2. Um modelo numérico preliminar foi elaborado visando nortear o posicionamento ideal da excitação e instrumentação a ser adotada no ensaio experimental in loco. A partir do programa experimental definido, testes de vibração livre foram realizados para determinar os parâmetros modais da estrutura. Cerca de 180 ensaios de vibração forçada sob a excitação causada pelo caminhar de uma pessoa em diferentes frequências de passo e direções foram realizadas para determinar as respostas máximas do piso. Os resultados encontrados foram comparados com critérios de conforto humano recomendados por normas e guias de projeto nacionais e internacionais. Posteriormente, realizou-se uma análise da influência do número de pessoas na resposta dinâmica do piso, sendo observado que o aumento da quantidade de usuários caminhando sobre o piso acarretou no acréscimo do valor da aceleração de pico. Tal fato enfatiza a necessidade da realização de avaliações experimentais considerando a variação da quantidade de pessoas exercendo atividades sobre o piso, de forma a representar as vibrações induzidas nas situações reais de serviço da estrutura.

abstract: This work presents the experimental evaluation of the dynamic behavior of Steel and concrete composite floors, from a human comfort point of view, when submitted to human walking. The structural model investigated was a real composite floor system under construction, with a total area of approximately 1300 m2. A preliminary numerical model was developed in order to guide the ideal positioning of excitation and instrumentation to be adopted in the experimental “in situ” evaluation. Next, free vibration tests were carried out to obtain the modal parameters of the structure. More than 180 forced vibration tests with excitation caused by a person walking at different step frequencies and directions were performed to determine de maximum structure’s response. The results found were compared with human comfort criteria recommended by national and international standards and design guides. Subsequently, a people quantity influence analysis on the dynamic response of the floor was carried out, where it was noticed that the increase in the number of users walking on the floor also increased the peak acceleration value. This fact emphasizes the need to carry out experimental evaluations considering the variation of people quantity on floor activity in order to evaluate the real scenario of human vibrations induced in the structure under service.

Resumo Este trabalho apresenta uma análise da influência do tipo de combate a incêndio nas temperaturas desenvolvidas em um compartimento utilizado pelo Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG) em seus treinamentos. Os tipos de combate variaram com o modo de aplicação de água em pulsos simples, dois pulsos ou pulsos mais longos. Os resultados demonstraram que os treinamentos representam bem os incêndios reais em ambientes construídos com as fases de início do incêndio e sua propagação, inflamação generalizada (flashover) e pós-flashover. Observou-se que a taxa de aplicação de água influencia inversamente no tempo de duração do incêndio e na temperatura da região onde os combatentes se localizam. Foram realizados também ensaios sem intervenção e constatou-se que não há uma diferença significativa nas temperaturas máximas atingidas em comparação com os treinamentos normais. Os ensaios realizados no compartimento também demonstraram que ele pode ser utilizado para estudo de elementos construtivos e estruturais em situação de incêndio.

Abstract This paper presents an analysis of the influence of the type of firefighting technique at temperatures developed in a compartment used by the Minas Gerais Firefighting Department - CBMMG, Brazil, in its firefighting training. The types of firefighting varied according to the mode of deployment of water in simple pulses, two pulses or longer pulses. The results showed that the training appropriately represents real fires in buildings, presenting the fire ignition and growth phases, flashover and after flashover. The study showed that the rate of water application inversely affects the duration of the fire and the temperature in the region where the firefighters are located. Tests were also performed without intervention and showed that there is no significant difference in the maximum temperatures reached compared to normal training. The tests performed in the compartment also showed that they can be used for the study of building and structural elements in fire situations.

Abstract This article reports on a preliminary investigation about the effect of concentrated transversal force on the bending moment resistance of rectangular hollow steel section (RHS) beams. Two six-meter-long specimens with yield strength of 300 MPa and cross-section size of 250×150×6.4 mm were subjected to bending tests using a four-point load configuration. A three-dimensional nonlinear finite element model was developed by using the software ABAQUS to simulate the flexural behavior of the RHS beams. The model was validated against the experimental results and subsequently used to conduct a parametric study. The investigated parameters were the force application method and the corner radius between the webs and the flanges of the rectangular tube. The results showed that RHS beams may undergo failure due to large localized plastic deformations beneath the concentrated force, whenever this force causes compression on the webs. The use of a doubler plate on both webs can significantly reduce the detrimental effect on the bending moment resistance. Moreover, the effect is shown to be more pronounced for rectangular hollow steel sections with larger corner radius.

Apresentam-se os procedimentos para dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto do projeto de revisão da norma brasileira ABNT NBR 8800:1986, quando da atuação conjunta de força axial de compressão e momentos fletores. São, também, apresentadas as bases teóricas dos procedimentos, que têm como referências principais a norma européia EN 1994-1-1:2004 e a americana ANSI/AISC 360-05. Mostra-se, ainda, que os resultados fornecidos pelos procedimentos do projeto de revisão têm boa concordância com resultados mais precisos obtidos por uma análise pelo método dos elementos finitos.

This paper presents the design methods for steel and concrete composite columns subjected to compression axial load and bending moments according to the Revision Project of the Brazilian Code ABNT NBR 8800:1986. Presented also is the theoretical basis of the methods, using the European Standard EN 1994-1-1:2004 as a main guideline and the American Standard ANSI/AISC 360-05. It is showed that the results issued from the Revision Project of the Brazilian Code are in good agreement with more accurate results obtained by the finite element method.