Avaliação numérica do comportamento de ligações viga-pilar em estruturas de concreto pré-moldado

Abstract

RESUMO: A utilização do concreto pré-moldado traz benefícios importantes para a construção civil, como a diminuição do tempo de construção, introdução de inovações tecnológicas e a redução do desperdício de insumos. No entanto, o comportamento de estruturas pré-moldadas está intimamente ligado ao comportamento de suas ligações e a utilização de ligações de rápida execução e baixo custo resulta em conexões sem capacidade de transmitir momento fletor e que não permitem a continuidade estrutural, inviabilizando sua aplicação em edificações altas. Neste sentido, esta pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento de ligações viga-pilar pré-moldadas com diferentes atributos quando submetidas a momento fletor negativo. Para isso foram propostos seis modelos de ligações e avaliado o seu desempenho sob atuação de momento fletor negativo. Verificando-se a rigidez, fissuração e modo de ruptura. A simulação numérica foi realizada no programa computacional ABAQUS® 6.12 e para sua calibração foi realizada a modelagem da ligação analisada experimentalmente por Miotto (2002). Os resultados obtidos da calibração foram harmoniosos com os resultados experimentais, tanto para rigidez quanto para fissuração, o que avalizou a simulação numérica dos modelos propostos. As análises mostraram que em ligações com chumbador e sem armadura de continuidade, o preenchimento das interfaces entre a viga e o pilar provoca maior rigidez e resistência a ligação, visto que a ligação com preenchimento das interfaces apresentou momento de início de escoamento do chumbador 1,5 vezes e rigidez secante 5,5 vezes maior que a ligação sem o preenchimento. Verificou-se também que a ligação com armadura de continuidade proposta teve comportamento similar ao de uma ligação monolítica, exibindo comportamento semirrígido de alta restrição, no entanto apresentou resistência 12,39% menor que o modelo monolítico. Conclui-se que o preenchimento das interfaces viga-pilar com material rígido pode contribuir para maior rigidez e maior capacidade resistente de ligações sem armadura de continuidade e que a utilização do MEF para análise de ligações pré-moldadas pode ser uma ferramenta muito útil aos engenheiros e empresas do ramo, permitindo a análise de estruturas pré-moldadas com maior confiança, segurança e economia

ABSTRACT: The use of precast concrete brings significant benefits to civil construction industry, such as reduced construction time, introduction of technological innovations and reduced waste of materials. However, the behavior of precast structures is closely linked to the behavior of their connections and the use of fast and low-cost connections results in joints with no ability to transmit bending moment and do not allow structural continuity, rendering it unfeasible for high buildings. In this sense, this research has the objective of evaluating the behavior of precast beam-column connections with different attributes when subjected to negative bending moment. In order to do this, six models of connections were proposed and their performance was evaluated when loading the negative bending moment, verifying the stiffness, cracking and rupture mode. The numerical simulation was performed in the ABAQUS® 6.12 program, and for its calibration, was performed the modeling of the connection analyzed experimentally by Miotto (2002). The results of the calibration were in harmony with the experimental results, both for rigidity and for cracking, which supported the numerical simulation of the proposed models. The analysis showed that in the case of connections with anchor bolts and without continuity reinforcement, filling of the interfaces between the beam and the column causes greater stiffness and resistance, since the joint with the filling presented moment of beginning of yeld of the anchor 1.5 times and stiffness secant 5.5 times greater than the connection without the filling. It was also verified that the proposed connection with reinforcement of continuity had similar behavior to that of a monolithic connection, exhibiting semi-rigid behavior of high restriction, nevertheless presented resistance 12.39% smaller. It is concluded that the filling of the beam-column interfaces with rigid material may have contributed to a higher rigidity and a more resistant capacity of connections without continuity reinforcement, and that the use of FEM for the analysis of precast connections can be a very useful tool for engineers and companies in the field, allowing the analysis of precast structures with greater confidence, safety and economy