Avaliação da durabilidade de elementos estruturais mistos em aço e betão, colados e submetidos a flexão

Abstract

A construção, operação e demolição correspondem às atividades humanas com maior impacto sobre o meio ambiente. O processo construtivo é fonte de geração de resíduos e poluentes, e juntamente com o consumo de energia, água e recursos naturais que ocorrem durante o ciclo de vida da construção, são fonte de impacto ambiental. A procura por um desenvolvimento sustentável na indústria da construção civil está relacionada diretamente com a redução do impacto ambiental gerado pelo setor. Neste sentido, este estudo aborda o tema da sustentabilidade como eventual resultado de um melhor entendimento dos fenómenos associados à durabilidade dos materiais e dos componentes do sistema construtivo, possibilitando uma ampliação da sua vida útil. Através do aprofundamento do conhecimento em sistemas construtivos que utilizam elementos estruturais mistos em aço e betão, onde a ligação entre estes dois componentes seja obtida por colagem, pretende-se dar especial ênfase aos processos de degradação associados aos adesivos estruturais e à sua influência no comportamento global dos elementos mistos. Para tal, foram realizados ensaios de flexão em vigas mistas de betão e aço enformado a frio, de estruturas expostas a ambientes agressivos e também ensaios em estruturas idênticas que não tenham sofrido tais tipos de exposição, de modo a estabelecer comparações. A partir dos resultados experimentais, foi realizada uma modelação numérica com base no método dos elementos finitos (MEF), com o auxílio da utilização do software Atena 3D. Os modelos numéricos auxiliam, com custos mínimos, a identificar melhores soluções para uma determinada estrutura e orientam futuros ensaios experimentais. Podem também ser realizados como complemento à informação que é recolhida durante os ensaios experimentais.

The construction, operation and demolition represent the most impacting human activity on the environment. The constructive process generates resides and pollutants, and also considering the consumption of energy, water and natural resources that occur over the service life of the construction are causers of environment impact. The demand for a sustainable development on the construction industry can be achieved by reducing the environmental impact of the sector. In this sense, this study addresses the sustainability theme as a final result from a better understanding of the phenomena associated with the safety of materials and components of the construction system, enabling an extension on their service life. Through the improvement of knowledge in construction systems that use the composite steel and concrete structures, considering that the connection between these two components is by bonding, is intended to give special emphasis to the degradation processes associated with structural adhesives and their influence on global behavior of composite elements. For this purpose, flexural tests were carried out on composite cold-formed steel and concrete beams, of structures that have been exposed to aggressive environments, comparing the results with tests of structures in normal conditions. From the experimental results, a numerical modeling was performed based on the finite element method (FEM), using the Atena 3D software. Numerical models assist, with minimal costs, to identify better solutions for a given structure and guide future experimental tests. The models can also be performed as a complement to the information that is collected during the experimental tests and using the results obtained as an approximation to reality.