Análise experimental de vigas mistas combinando aço enformado a frio e betão leve

Abstract

Soluções e elementos de aço enformado a frio são extremamente versáteis, e nas últimas décadas a sua quota de mercado tem crescido significativamente. A sua versatilidade pode ser ainda explorada combinando perfis de aço enformado a frio entre si com outros materiais, nomeadamente o betão leve, criando assim soluções estruturais inovadoras de elevado valor acrescentado. Além disso, recorrendo a estes materiais estruturais é também possível explorar a pré-fabricação e modularidade. Neste trabalho foram estudadas vigas mistas inovadoras compreendendo elementos de aço enformado a frio dispostos de modo a criar secções em I, ou secções total/parcialmente preenchidos por betão leve. Assim, foram realizados ensaios experimentais de carga em vigas mistas aço-betão leve para avaliação da sua capacidade de carga ao corte e à flexão e possíveis fenómenos de encurvadura (locais e globais). Foi também analisado o nível de restrição proporcionado pelo betão leve aos fenómenos de encurvadura local, tradicionalmente associados a perfis metálicos de paredes finas, assim como o nível de conexão entre viga e laje. Após a realização dos ensaios experimentais, estes foram comparados com o pressuposto pela metodologia do Eurocódigo 4 parte 1-1, com algumas alterações, uma vez se tratar de secções com perfis em aço enformado a frio e betão leve. Foram também realizadas verificações dos perfis em aço enformado a frio a fenómenos de encurvadura, ao longo da alma assim como nas zonas de apoio.Este trabalho enquadra-se no projeto de investigação “INNOCFSCONC - Innovative hybrid structural solutions using cold-formed steel and lightweight concrete“.

Cold-formed steel solutions and elements are extremely versatile, and in recent decades their market share has grown significantly. Its versatility can also be exploited by combining cold-formed steel profiles with other materials, namely lightweight concrete, thus creating innovative structural solutions with high added value. Furthermore, using these structural materials it is also possible to explore prefabrication and modularity. In this work, innovative composite beams will be studied comprising cold-formed steel elements assembled to create I-sections, or sections fully/partially filled with lightweight concrete. Thus, experimental load tests will be carried out on light steel-concrete composite beams to assess their load capacity when shear and bending and possible buckling phenomena (local and global). It will also be analyzed the level of restriction provided by lightweight concrete to local buckling phenomena, traditionally associated with thin-walled metal profiles, as well as the level of connection between beam and slab. After carrying out the experimental tests, these were compared with the assumption by the methodology of Eurocode 4 part 1-1, with some changes, since they are sections with profiles in cold-formed steel and light concrete. Checks were also carried out on the cold-formed steel profiles for bucking, along the web as long as in the support areas.This work is part of the research project “INNOCFSCONC - Innovative hybrid structural solutions using cold-formed steel and lightweight concrete“.