Pesquisa sobre carga final de colapso de pilares de concreto armado fabricados e estruturas compostas de vigas de aço

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13604 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Neste trabalho foi estudada a carga última de colapso de uma estrutura mista pré-fabricada de concreto armado com viga de aço. Durante o estudo, a “nova ligação viga-pilar RCS” foi utilizada como ligação viga-pilar no modelo experimental. Além disso, a estrutura espacial RCS fabricada em meia escala (2 andares, compartimento 1 × 2) foi submetida a experimentos de falha instantânea duas vezes na parte inferior da coluna lateral sob vários níveis de carga e a coluna 2A foi rapidamente puxada para fora pela tração força do veículo. Os resultados experimentais demonstraram que o método de desmontagem do pilar rompido proporcionou uma resposta relativamente verdadeira à condição de colapso progressivo. A estrutura restante do RCS apresentou-se no estágio elástico durante vários testes de nível de carga. Além disso, a curva histórica do tempo de deslocamento não apresentou fenômeno de vibração durante a primeira experimentação. O programa de elementos finitos SAP2000 foi utilizado para verificar se os resultados dos testes eram semelhantes aos resultados da simulação numérica, e foi explorado mais detalhadamente e descobriu que o valor da carga última de colapso foi 10,25 vezes o valor da carga de projeto da estrutura.

A estrutura pré-fabricada de pórtico de concreto armado (RC) e viga de aço (S) é abreviada como estrutura mista RCS, que se refere à estrutura de pórtico pré-fabricada usando uma viga de aço pré-moldada, pilar de concreto armado e laje mista de piso na construção site. Em comparação com o pilar de aço, o pilar de concreto deste novo tipo de estrutura mista apresenta melhor resistência à compressão, maior rigidez, durabilidade e resistência ao fogo. Além disso, economiza aço e melhora a estabilidade da estrutura. Além disso, quando comparada com a viga de concreto armado, a viga de aço apresenta bom desempenho de flexão, construção leve e conveniente, reduz o tamanho da seção do componente e aumenta o espaço efetivo para uso1. Portanto, a estrutura composta pré-fabricada RCS é um dos principais sistemas estruturais em conformidade com a tendência de desenvolvimento da industrialização de edifícios, com uma ampla perspectiva de desenvolvimento.

Devido a acidentes inesperados, a falha parcial da estrutura do edifício provoca a falha em cadeia dos componentes e leva ao colapso da maior parte da estrutura ou de toda a estrutura. Isso é chamado de colapso progressivo. Se a estrutura do edifício ruir, causará graves vítimas e enormes perdas económicas. Além disso, o comportamento de colapso progressivo da estrutura pré-fabricada compósita RCS é diferente daquele da estrutura de concreto moldado no local ou da estrutura de aço. Portanto, é necessário estudar o desempenho da resistência ao colapso progressivo da estrutura pré-fabricada compósita RCS.

Shiekh e Deierlein et al. (1989) conduziram testes de experimentos de baixo ciclo sob condições de carregamento repetido em dezessete amostras de juntas com camada intermediária RCS e estudaram a influência do modo de ruptura da junta, resistência, rigidez e medidas estruturais no desempenho da junta. Com base no estudo foi desenvolvida a fórmula analítica para obtenção da resistência ao cisalhamento da junta2,3. Kanno e Deierlein (1993) conduziram experimentos de baixo ciclo sob condições de carregamento repetidas, e as diferenças de capacidade durante a deformação, rolamento e dissipação de energia das amostras sob vários mecanismos de falha foram estudadas . Parra-Montesinos e Weight (2000) estudaram o desempenho sísmico da junta de borda na camada intermediária do pórtico misto RCS sob condições de carregamento cíclico6. Liang e Parra-Montesinos (2004) realizaram experimentos em quatro juntas espaciais RCS sob condições de carregamento cíclico baixo, a fim de estudar o comportamento histerético, desvio de história e deformações das juntas7. Chou et al. (2010) conduziram uma série de experimentos de desempenho sísmico de estrutura composta RCS do tipo “coluna através” (escala real, andar único, dois compartimentos) e verificaram se a forma de conexão era viável. Além disso, estudaram a resposta sísmica sob diferentes modos de carga8. Azar et al. (2013) utilizaram Open Sees para análise estática não linear, a fim de simular a influência dos nós no comportamento geral da estrutura de pórticos compostos RCS9. Os resultados mostraram que as juntas RCS poderiam aumentar a capacidade de carga lateral de toda a estrutura. Além disso, ao utilizar uma viga de aço em vez de uma viga de concreto armado, o desempenho geral foi significativamente melhorado.