Avaliação da resistência de lajes mistas com fôrma de aço incorporada por modelagem elementos finitos considerando a geometria das mossas

Abstract

Lajes com fôrmas de aço incorporadas são um sistema estrutural misto composto de aço e concreto. O modo de falha por cisalhamento horizontal é o mais comum em lajes mistas com bases em numerosos estudos experimentais. Esta falha consiste na perda de aderência e contato mecânico do sistema misto e, frequentemente, ocorre antes do sistema atingir sua capacidade máxima à flexão. Assim, o projeto deste sistema construtivo é, usualmente, determinado pela resistência ao cisalhamento longitudinal, que pode ser determinada pelo método semiempírico convencional m-k com base no ensaio de flexão de quatro pontos proposto por diversas normas. Um dos fatores conhecidos de maior influência na resistência ao cisalhamento longitudinal é a geometria das mossas presentes na fôrma de aço. Simulações computacionais por meio do método dos elementos finitos calibradas com base em resultados experimentais podem ser uma alternativa para reduzir o número necessário de ensaios. O presente trabalho modificou e adaptou uma metodologia da literatura, Soltanalipour et al. (2022), que inclui explicitamente a geometria das mossas na análise numérica de modo a usar materiais e produtos disponíveis no mercado brasileiro e usou esta metodologia para derivar coeficientes m-k. Isto foi feito com o objetivo de determinar numericamente a influência de parâmetros na resistência ao cisalhamento longitudinal na interface aço-concreto de lajes mistas. Gráficos de força versus deslocamentos foram traçados e os valores obtidos para os coeficientes m-k se mostraram compatíveis com os de outros autores da literatura. Assim, em relação ao modo de ruptura por cisalhamento longitudinal, as simulações numéricas realizadas apresentaram resistências últimas com bom ajuste medido pelos coeficientes “m” e “k” chegando a um valor bom para a relação semiempírica utilizando os resultados dos dados de elementos finitos. O estudo paramétrico contou com 36 modelos de lajes mistas e foi observado que os parâmetros mais influentes nos resultados de carga última foram a altura da laje, vão de cisalhamento, espessura da chapa de aço e coeficiente de atrito. Já os que menos influenciaram foram a resistência a compressão do concreto e tensão de escoamento do aço.