comportamento de conectores de cisalhamento em ... - SET - USP

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Gustavo Alves Tristão & Jorge Munaiar Neto
utilizados nas obras de engenharia civil.
No caso de vigas mistas, para um comportamento adequado desse elemento
estrutural faz-se necessária a interação entre ambos os materiais, a qual é garantida
por elementos metálicos denominados conectores de cisalhamento, cujas principais
funções são a de transferir fluxo de cisalhamento na interface da viga mista, bem
como impedir a separação vertical entre laje de concreto e perfil de aço, movimento
conhecido como “uplift”.
Dentre os conectores flexíveis mais utilizados na construção civil, citam-se os
tipos pino com cabeça (stud) e o perfil “U”, sendo que o primeiro caracteriza-se por ter
um rápido método de execução e equivalência na resistência em todas as direções
normais ao eixo do conector. Pesquisas recentes vêm sendo desenvolvidas,
objetivando a formulação de expressões que permitam determinar a resistência ao
cisalhamento dos conectores, em especial o tipo pino com cabeça (stud) e o tipo perfil
“U”, para lajes de concreto convencional e de alta resistência.
Essas expressões são de natureza empírica e têm origem em ensaios do tipo
“Push-out”, cuja análise dos resultados é feita dentro de um contexto global do sistema
misto, impossibilitando, na maioria das vezes, uma avaliação adequada de aspectos
particulares de interesse, como por exemplo, a concentração de tensões na região do
conector, fator de grande influência na determinação da força de ruptura.
Dentre os objetivos do presente trabalho, destaca-se a proposta de um modelo
numérico com utilização do código de cálculo ANSYS 5.7, que simule
satisfatoriamente o ensaio tipo “Push-out” recomendado pelo EUROCODE 4 (1994) e
pela norma britânica BS 5400 (1979). Como resultado principal é analisada a relação
entre a força e deslocamento no conector, podendo-se ainda, em caráter
complementar, avaliar os níveis das tensões em qualquer região do modelo, nos
estados limites de utilização e último.
2 COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DOS CONECTORES
Os conectores de cisalhamento são classificados em flexíveis e rígidos. Nesse
trabalho é estudado o comportamento apenas dos conectores flexíveis, em particular o
tipo pino com cabeça (stud) e o tipo perfil “U”. A flexibilidade dos conectores depende
da relação entre força e deslocamento, a qual surge em resposta ao fluxo de
cisalhamento longitudinal gerado pela transferência de força entre laje de concreto e a
viga de aço. O comportamento flexível é representado pela ductilidade da relação
força-deslocamento no conector, conforme figura 1 extraída de Alva (2000).
O comportamento dúctil dos conectores flexíveis caracteriza-se pela
redistribuição do fluxo de cisalhamento longitudinal, de modo que, sob carregamento
crescente e monotônico, o conector continua a se deformar, sem romper, mesmo
quando próximo de atingir sua resistência máxima, permitindo que os demais
conectores, pertencentes à mesma viga mista, atinjam também suas resistências
máximas.
Nesse caso, pode-se admitir espaçamentos iguais entre conectores,
objetivando otimizar a execução da viga mista. Conseqüentemente, o colapso de uma
viga mista devido à ruptura da ligação aço-concreto será do tipo dúctil. A figura 2
ilustra os conectores tipo pino com cabeça (stud) e tipo perfil “U”.
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 23 p. 121-144, 2005