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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6392| Título: | Estudo numérico do reforço de vigas mistas de aço e concreto com polímeros reforçados com fibra de carbono |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical study of the strengthening of steel-concrete composite beams with carbon fiber reinforced polymers |
| Autor(es): | Cardoso, Flávia da SIlva |
| Orientador(es): | Rigobello, Ronaldo |
| Palavras-chave: | Vigas de concreto Polímeros Modelos matemáticos Concrete beams Polymers Mathematical models |
| Data do documento: | 22-Nov-2017 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | CARDOSO, Flávia da Silva. Estudo numérico do reforço de vigas mistas de aço e concreto com polímeros reforçados com fibra de carbono. 2017. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2017. |
| Resumo: | Com o crescente destaque das estruturas de aço e mistas de aço e concreto no Brasil, é evidente que haverá a necessidade de reforçar um número cada vez maior dessas estruturas, com o objetivo de garantir a durabilidade e o desempenho das edificações. Atualmente, tal reforço conta com dois métodos: o convencional, que envolve o corte e substituição de chapas de aço ou a adição de chapas externas aos perfis de aço, e o reforço com polímeros reforçados com fibra (PRF), o qual ainda é um tema pouco explorado no Brasil. Nesse campo, o presente trabalho visa estudar o comportamento estrutural de vigas mistas de aço e concreto reforçadas com polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC), através do desenvolvimento de modelos numéricos e do estudo de um modelo analítico proposto na referência. Os modelos numéricos desenvolvidos tiveram como base referências disponíveis na literatura e foram ajustados para simular vigas estudadas experimental e analiticamente em outros trabalhos. Foram modeladas vigas de aço com perfil I agindo juntamente com uma laje de concreto, considerando vigas mistas não reforçadas e vigas mistas reforçadas com PRFC na superfície inferior da mesa tracionada do perfil de aço. Todas as vigas foram submetidas a um sistema de carregamento de quatro pontos. Para simular as vigas foi utilizado o programa ANSYS, que tem como base o método dos elementos finitos, para uma modelagem tridimensional e uma análise estrutural estática e não-linear física. Para o estudo do modelo analítico, desenvolveu-se uma planilha para automatização do cálculo. Os resultados obtidos pela simulação numérica consistem de deslocamento no meio do vão das vigas em função da força aplicada, bem como resultados de carregamento último obtidos para os modelos analisados. Tais resultados se mostraram satisfatórios e permitem validar os modelos numéricos desenvolvidos através da comparação com os resultados experimentais das referências. Os resultados obtidos para o momento resistente das vigas mistas pelo estudo do modelo analítico foram confrontados com aqueles fornecidos pela referência. O modelo analítico estudado se mostrou confiável para o cálculo do momento resistente de vigas mistas de aço e concreto reforçadas com PRFC. |
| Abstract: | With the crescent emphasis of steel and steel-concrete composite structures in Brazil, it’s evident that there will be a need to reinforce a crescent number of these structures, with the objective of ensure the durability and performance of buildings. Currently, the strengthening has two methods: the conventional one, which involves the cutting and replacement of steel plates or the addition of external plates to the steel profiles, and strengthening with fiber reinforced polymers (FRP), which still is a theme rarely explored in Brazil. In this field, the present work aims to study the structural behavior of steel-concrete composite beams strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP), through the development of numerical models and the study of an analytical model proposed in the reference. The numerical models developed were based on references available in the literature and were adjusted to simulate the beams studied experimentally and analytically in other works. Steel I-sections beams were modeled together with a concrete slab, considering situations of un-strengthened and strengthened beams with CFRP on the lower surface of the tension flange of the steel profile. All beams were subjected to a four-point loading system. To simulate the beams, the ANSYS software was used, which is based on the finite element method, for three-dimensional modelling and static and non-linear physical structural analysis. For the study of the analytical model, a spreadsheet for calculation automation was developed. The results obtained by the numerical simulation consist of displacement in the middle of the beams spans versus applied force, as well as the ultimate vertical load results obtained for the models analyzed. These results were satisfactory and allowed to validate the numerical models developed through the comparison with the experimental results of the references. The results obtained for the resistant moment of the composite beams by the study of analytical model were compared with those provided by the reference. The analytical model studied proved to be reliable for the calculation of the resistant moment of steel-concrete composite beams strengthened with CFRP. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6392 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Civil |
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