Resumo Piso misto de pequena altura com lajes alveolares e viga em aço com aberturas na alma é um tipo inovador de sistema construtivo projetado para aliar o alto desempenho estrutural das lajes pré-fabricadas de concreto protendido e das vigas em aço com aberturas na alma, proporcionando um pavimento de altura reduzida, comparado aos pisos convencionais. Este artigo tem como objetivo avaliar de forma exploratória a contribuição do efeito de pino de concreto como dispositivo mecânico de conexão entre a seção de aço e a laje de concreto. A análise foi realizada com base no resultado experimental de um ensaio de cisalhamento direto, que simula uma tipologia de conexão ao cisalhamento em pisos mistos com lajes alveolares de concreto e viga em aço com abertura circular na alma. Os resultados foram comparados com métodos analíticos. A capacidade resistente da conexão de cisalhamento apresentou boa aproximação com os valores previstos por métodos analíticos.

Abstract Steel-concrete slim flooring system using precast concrete hollow core slabs and steel beam with web openings is an innovative construction system designed to combine the high bending resistance of both precast prestressed hollow core slabs and steel beam with web openings. This system can provide floor systems with a minimum constructional depth in comparison with ordinary composite floors. The aim of this study was to evaluate in an exploratory way the shear transferring mechanism between the steel beam with circular web opening and the precast hollow-concrete slab. The shear connection is formed by in-situ concrete passes through the web openings and infill the voids of the precast slabs. One push-out test was conducted to investigate the shear transferring mechanism of shear connection and the experimental results were compared to analytical methods. The shear resistance of the shear connection was predicted with good accurate by analytical methods.

resumo: Neste trabalho é proposto um processo computacional para obtenção de curvas de interação M-N para pilares mistos preenchidos de seção retangular, por meio da compatibilidade de deformações na seção transversal. Considerando flexão composta reta, foram desenvolvidas expressões que relacionam esforço normal, momento resistente, profundidade da linha neutra e resistência dos componentes da seção transversal. Tais expressões foram implementadas em uma ferramenta computacional que possibilita a definição dos pares resistentes M-N. As deformações específicas últimas de compressão do concreto e de tração no aço foram definidas com auxílio da norma brasileira para estruturas de concreto armado ABNT NBR 6118. Para verificação do processo elaborado, os resultados obtidos foram confrontados com curvas simplificadas traçadas de acordo com os modelos da ABNT NBR 8800, ABNT NBR 16239 e EN 1994-1-1 e com resultados da literatura. O modelo proposto apresentou boa concordância com resultados da literatura e estimou, com boa precisão, os momentos resistentes últimos. Por meio de um estudo paramétrico foi avaliada a influência da resistência à compressão do concreto, resistência ao escoamento do aço e taxa de aço nas curvas de interação M-N. Os resultados mostraram que a resistência ao escoamento do aço e a taxa de aço foram as variáveis que mais influenciaram nos valores resistentes (força normal e momento fletor).

abstract: In this paper, a computational code was developed to obtain M-N interaction curves for rectangular concrete-filled steel tube columns considering the strain compatibility in the cross-section. Considering the composite section subjected to uniaxial bending moments, expressions were developed to determine normal force, moment resistance, neutral axis depth and components resistance of cross-section. Such expressions were implemented in a computational tool developed to the authors and that allows to obtain the M-N pairs of strength. The steel and concrete ultimate strains were defined with the aid of the Brazilian standard for reinforced concrete structures ABNT NBR 6118. The obtained results were compared to simplified curves defined according to the theoretical models of ABNT NBR 8800, ABNT NBR 16239, EN 1994-1-1 and literature data. The proposed model showed good agreement with literature results and had good precision to estimate the ultimate moment values. To further understand the resistance of composite columns under uniaxial bending moments, parametric study was performed to evaluate the influence of the compressive strength of concrete, yielding strength of steel and steel area ratio on M-N interaction curves. The results indicate that the yielding strength of steel and the steel area ratio were the variables that most influenced the values of composite columns resistance (normal force and bending moment).

São apresentados os resultados experimentais de 32 pilares mistos preenchidos de seção circular, submetidos à compressão axial, para os quais foi avaliada a influência dos seguintes parâmetros: resistência à compressão do concreto, relação comprimento/diâmetro (L/D) e espessura do tubo de aço (t). Os valores experimentais de força máxima foram comparados com aqueles resultantes da aplicação da formulação apresentada na NBR 8800:2008 e no EN 1994-1-1:2004 (Eurocode 4 - EC4), extrapolando-se os resultados para valores de resistência do concreto não previstos por essas normas. Os perfis de aço com relação comprimento/diâmetro (L/D) de 3, 5, 7 e 10 foram preenchidos com concretos de resistências à compressão de 30, 60, 80 e 100MPa. Os resultados da comparação entre valores de força última experimental e teórica mostraram que as normas avaliadas apresentam bons resultados. A NBR 8800 apresenta resultados conservadores ao passo que o EC4 apresenta, em média, valores de força resistente não conservadores. A correlação tende a piorar para concretos de resistência menor.

In this paper results of tests on 32 concrete-filled steel tubular columns under axial load are reported. The test parameters were the concrete compressive strength, the column slenderness (L/D) and the wall thickness (t). The test results were compared with predictions from the codes NBR 8800:2008 and EN 1994-1-1:2004 (EC4). The columns were 3, 5, 7 and 10 length to diameter ratios (L/D) and were tested with 30MPa, 60MPa, 80MPa and 100MPa concrete compressive strengths. The results of ultimate strength predicted by codes showed good agreement with experimental results. The results of NBR 8800 code were the most conservative and the EC4 showed the best results, in mean, but it was not conservative for usual concrete-filled short columns.

A utilização de conectores de cisalhamento, especialmente os conectores tipo pino com cabeça, é um artifício comum para promover o comportamento misto aço-concreto. O embutimento da viga de aço no pavimento permite reduzir a altura total do pavimento sem comprometer a resistência e a rigidez. Nesse trabalho, são estudadas, experimentalmente, posições alternativas para conectores de cisalhamento tipo pino com cabeça em vigas de aço parcialmente revestidas com concreto. Logo, a principal variável é a posição dos conectores e foram estudadas as posições vertical e horizontal. Verticalmente, os conectores foram soldados na face interna da mesa inferior da viga de aço e, na posição horizontal, os conectores foram soldados nas duas faces opostas da alma. Os resultados mostraram que os conectores contribuem para o comportamento misto e para aumentar a resistência da viga embutida; a posição mais eficiente é soldar os conectores na mesa inferior da viga assimétrica de aço.

The use of mechanical shear connectors, mainly headed stud bolts, is the most common way to achieve steel-concrete composite action. The encasement of the steel beam in the depth slab results in increase of strength and stiffness, reducing the total height of the floor. In this investigation, three partially encased composite beams were tested under flexural conditions and the main objective was to investigate some alternative positions for the headed studs. To provide longitudinal shear resistance between the I-shaped beam and the concrete, two positions of the studs were investigated: vertically welded on the bottom flange and horizontally welded on the faces of the web. The experimental results have shown that the headed studs are effective to provide the composite action and increase the bending strength. Furthermore, the headed studs welded vertically on the bottom flange proved to be the most reliable position.