Estudo da ligação aço-betão para vigas mistas com perfis metálicos enformados a frio

Abstract

A indústria da construção é caracterizada pela sua intensa atividade a nível global, o que tem implicações negativas no meio ambiente que resultam em parte dos materiais utilizados, nomeadamente o aço e o betão. Estima-se que a indústria da construção venha a crescer ainda mais nos próximos anos tornando-se necessário adotar praticas que garantam a utilização dos recursos naturais de forma mais sustentável. Os pavimentos mistos em aço e betão são uma solução construtiva que utiliza uma chapa colaborante sobre a qual se coloca a camada de betão. Este sistema estrutural atua de modo eficiente, ficando a chapa sujeita a esforços de tração e o betão a esforços de compressão. O sistema utiliza uma menor quantidade de material resultando em estruturas mais leves, e para além disso, dispensa a utilização de cofragem,sendo uma solução que requer pouco tempo para ser implementada. O presente trabalho foca-se no estudo de dois sistemas de conexão com características inovadoras a aplicar num sistema de construtivo para pavimentos mistos que apresenta também características inovadoras. O sistema construtivo é constituído por perfis enformados a frio de tipo C que se associam entre si formando uma secção em U que é preenchida com betão aproveitando a altura das lajes para criar a camada de compressão. Com o objetivo de estudar a contribuição dos sistemas de conexão propostos, é desenvolvida uma campanha experimental composta por ensaios do tipo push-out, que é complementada com a análise numérica dos modelos ensaiados. Para tal, foi desenhado um modelo de provete do tipo push-out tendo em conta o tipo de ligação entre o betão e o aço existente no sistema de viga mista proposto. Com base neste foram testados vários provetes de modo a estudar a influência de diferentes fatores na ligação entre os materiais.

The construction industry is characterized by its intense activity at a global level which has negative implications for the environment that result in part of the materials used, namely steel and concrete. It is estimated that the construction industry will grow even more in the coming years, making it necessary to adopt practices that guarantee the use of natural resources in a sustainable way. The composite floors in steel and concrete are a constructive solution that uses a corrugated steel sheet where the concrete is poured. This structural system works efficiently as the steel sheet is subjected to tensile stresses and the concrete to compressive stresses. The system uses a smaller amount of material, resulting in lighter structures, and in addition, it does not require the use of formwork, being a solution that requires little time to be implemented. The present work focuses on the study of two connection systems with innovative characteristics to be applied in a construction system for mixed floors that also presents innovative characteristics. The construction system consists of cold-formed C-type profiles that are joined together forming a U-shaped section that is filled with concrete, taking advantage of the height of the slabs to create a compression layer. In order to study the contribution of the proposed connection systems, an experimental campaign consisting of push-out tests which is complemented with the numerical analysis of the tested models. To this end, a push-out specimen model was designed considering the type of connection between the concrete and the steel existing in the proposed mixed beam system. Based on this, several specimens were tested in order to study the influence of different factors on the connection between the materials.