Análise numérica da interação mecânica de conector tipo pino com cabeça em vigas mistas

Abstract

Este trabalho aborda o comportamento mecânico de vigas mistas - tendo como ênfase a análise de influência da interação do conector tipo stud com os componentes adjacentes - foi elaborado um modelo numérico tridimensional calibrado com resultados experimentais. O modelo calibrado é composto de materiais de alta resistência, fck = 89MPa e y = 460MPa, para o concreto e o perfil, respectivamente. É realizada uma comparação com a utilização de materiais ordinários deste ramo da construção civil avaliando parâmetros de tensão, deformação, rigidez. É empregada a técnica de submodelagem baseada em nós para avaliação do fenômeno de dano e implementação numérica de solda tipo filete atendendo aos requisitos de norma. Este estudo inclui uma etapa de validação do modelo numérico proposto, onde se verifica o comportamento global da viga para interação nula, parcial e total em regime elastoplástico. Os resultados são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura e corroboram os métodos adotados para contato, aplicação de carga, condições de contorno, modelo constitutivo material, tamanho de elemento e tipo de malha. O modelo constitutivo de von Mises é empregado para a análise não-linear da distribuição de tensões no conector e região de solda. Para análise do comportamento mecânico do concreto, um modelo de dano plástico é utilizado. É observado que a inclusão dos fenômenos de dano e plasticidade são primordiais para a correta representação do comportamento mecânico do concreto, do aço e da interação destes dois materiais. Em particular, destaca-se que a inclusão destes fenômenos não-lineares possibilitou a identificação da região crítica como sendo a interface concreto-solda, onde a primeira falha ocorre no concreto. A influência do confinamento do concreto também é avaliada, onde o concreto atinge valores superiores ao da sua resistência média à compressão, fcm, sem apresentar dano significativo em esmagamento. Portanto, este trabalho contribui para o entendimento de vigas mistas que empregam material de alta resistência.