Dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto [thesis]

Paulo Henrique Lubas Silva
A Deus, por estar sempre comigo. Ao professor Valdir Pignatta e Silva, pela excelente orientação e paciência dispensadas durante a elaboração deste trabalho e pela honrosa amizade. Ao Departamento de Estruturas e Geotécnica da EPUSP e aos seus professores e funcionários. Aos meus pais, pelas orações, ao meu irmão Edson, que me inspirou a seguir a árdua e maravilhosa carreira da engenharia e pelo seu incontável auxílio em São Paulo, às minhas irmãs Ana e Lu, pelo carinho, aos meus queridos
more » ... meus queridos sobrinhos Mariana e João Pedro e à minha cunhada Eliane, pelo apoio e amizade. Ao primo Audes e sua esposa Taty, pela amizade, ao primo João Ricardo, pelas aulas de linguagem de programação. Aos amigos Alessandro e sua esposa Patrícia, Marcos e sua esposa Andrea, por me receberem tão bem em suas casas. Ao Bruno e sua esposa Cibely, pelo apoio e amizade, mesmo tão longes. Ao pastor Mario e sua esposa Nazir, pelas orações, conselhos e carinho. E ao amigo Everton. Aos Amigos Alessandro, Marcos e Willian, pelas valiosas horas de almoço com discussões técnicas de engenharia que muito contribuíram para o meu crescimento. À Planservi Engenharia, pelo incentivo aos estudos. À engenheira Roberta Leopoldo (in memoriam), pelo exemplo de dedicação à engenharia, e ao engenheiro Claudio Murakami, pelo incentivo ao aprimoramento profissional e pelo empenho em compartilhar o conhecimento. Ao engenheiro Francisco Paulo Graziano, pelo incentivo em seguir o mestrado e conhecimento técnico repassado. De coração, a todos os amigos que me incentivaram nesta etapa da vida, os quais tiveram tanta paciência com a minha ausência. Momento de inércia da seção transversal em torno do eixo do eixo Y-Y. J c Parcela da matriz Jacobiana referente ao concreto. J a Parcela da matriz Jacobiana referente ao perfil de aço. J s Parcela da matriz Jacobiana referente à armadura longitudinal. K c Fator de correção. K e Fator de correção. e L Comprimento de flambagem do pilar misto. M pl,a,Rd Momento de plastificação resistente de cálculo do perfil de aço. M p Momento de plastificação resistente da seção transversal Rd,pl M Momento de plastificação resistente de cálculo da seção transversal. M Rd,x Capacidade resistente à flexão da seção transversal em relação ao eixo X-X. M Rd,y Capacidade resistente à flexão da seção transversal em relação ao eixo Y-Y. Sd M Momento fletor solicitante de cálculo. M Sd,x Momento fletor solicitante de cálculo em relação ao eixo X-X. M Sd,y Momento fletor solicitante de cálculo em relação ao eixo Y-Y. M Sdt,x Momento solicitante de cálculo incluindo o acréscimo devido à não linearidade, em relação ao eixo X-X. M Sdt,y  Fator de redução em função do índice de esbeltez.  c Tensão normal de compressão no concreto. c  Peso específico do concreto.   i fx Matriz Jacobiana, J. RESUMO Os pilares mistos de aço e concreto consistem em um ou mais perfis de aço ligados entre si, trabalhando em conjunto com o concreto, simples ou armado, solicitados à compressão ou à flexocompressão. Os pilares mistos são, basicamente, de dois tipos: revestidos ou preenchidos. O sistema misto apresenta grandes vantagens estruturais, uma vez que herda a capacidade resistente dos pilares de aço e, dos pilares de concreto, sua robustez. Este trabalho estuda o emprego dessa solução de acordo com as principais normas internacionais de dimensionamento à temperatura ambiente, comparando-as entre si e às normas brasileiras. A ABNT NBR 8800:2008, apresenta dois modelos de cálculo simplificados para o dimensionamento de pilares mistos com seções transversais simétricas, com base em duas normas internacionais. O primeiro, o Modelo I, com base no ANSI/AISC 360 (2005) e o segundo, o Modelo II, no Eurocode 4 Part 1-1 (2004). Fica a critério do engenheiro estruturista a escolha do método a ser utilizado. Apresenta-se uma comparação gráfica e tabular da capacidade resistente à temperatura ambiente entre os dois modelos de cálculo da norma brasileira e as normas internacionais. No caso de seções transversais não simétricas, são propostos dois roteiros de dimensionamento inéditos em aplicações de pilares mistos: um com base no "Fiber Elemento Method" e nas recomendações do Eurocode 4 Part 1-1 (2004), e outro adaptando o primeiro às normas brasileiras. Ambos são avaliados graficamente e por meio de tabelas. Para o auxílio de todos esses estudos, foi utilizado o código CalcPM v1.0, desenvolvido especialmente para esse estudo. ABSTRACT The composite columns have the concrete and the steel profile working together to support loads. The composite columns are basically of two types: encased and filled. The composite system has the advantage to unite the inherent robustness of the concrete columns and high resistance of the steel columns. This work studies the use of this solution according to the main international standards, comparing them with each other and with the Brazilian norms. The Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008, presents two simplified models of the composite columns design with symmetrical cross sections, based on two international standards. Model I, based on American standard ANSI/AISC 360 (2005) and Model II, with reference to the European standard Eurocode 4 Part 1-1 (2004). Is up to the engineer to choose the method to be used. It presents a tabular and graphical comparison of the strength between the two calculation models of the Brazilian and international standards. In the case of non-symmetrical cross sections there are two proposed routes unprecedented scale applications of composite columns: one based on "Fiber Element Method" and the recommendations of Eurocode 4 Part 1-1 (2004) and another one to adapt the first one to the Brazilian standards. Both are evaluated graphically and by the use of tables. To support all these studies the softhware CalcPM v1.0 was used and specially developed for this study.
doi:10.11606/d.3.2012.tde-17062013-150832 fatcat:6pxrwn3dw5btzg56kncjkuus7e