Princípio
Os materiais de construção de diferentes propriedades são combinados para interagir e responder a cargas em sincronização, em vez de individualmente. Esses materiais compostos são fisicamente conectados para utilizar suas qualidades e recursos distintos para formar uma única unidade mais forte do que quaisquer partes separadas.
A construção composta visa obter soluções estruturais leves e eficientes para a construção e outras indústrias relacionadas.
Fundo
Este método de engenharia e construção tem sido amplamente praticado há mais de um século, envolvendo mais predominantemente a conexão aço-concreto. As seções de aço revestidas de concreto foram inicialmente desenvolvidas como compósitos com o objetivo de superar os efeitos do fogo e, ao mesmo tempo, garantir a estabilidade contra as forças axiais e de flexão.
Colunas compostas com núcleo de concreto armado e tubo de aço ou casca tubular de aço foram introduzidas para fornecer uma fôrma integral e permanente. Chapas de metal galvanizadas perfiladas também foram introduzidas para eliminar as fôrmas tradicionais e, ao mesmo tempo, aumentar a resistência das lajes de concreto armado.
Padrões
O projeto de vigas compostas e lajes compostas para edifícios é coberto pela BS EN 1994-1-1
Projeto de estruturas compostas de aço e concreto são cobertos pelo Eurocódigo 4 da BS EN 1990-1999
Código australiano de projeto de ponte, Seção 6: construção de aço e composto
BS 5400 Código de prática padrão britânico para o projeto e construção de pontes de aço, concreto e mistas
AASHTO: Especificações padrão para pontes rodoviárias; 24 CFR 200 Sub-parte S
Tensões de laje de concreto em vigas e vigas compostas parciais, American Institute of Steel Construction, Vol. 21
Aplicacao
A construção composta é amplamente utilizada em pontes, edifícios de vários andares, armazéns, estruturas marítimas e muito mais. Muitas aplicações nas estruturas mencionadas são categorizadas como vigas e vigas, sistemas de piso e sistemas de coluna.
Vigas e vigas compostas. A viga composta inclui uma seção de aço em forma de I ou W fixada a uma laje de concreto por conectores de cisalhamento no topo dela. Eles foram reconhecidos como um dos sistemas estruturais mais econômicos para edifícios de vários andares e pontes.
Obviamente, os pisos de edifícios e pontes devem ser rígidos e maciços o suficiente para reduzir a deflexão e as vibrações. Neste caso, o concreto armado é, sem dúvida, o material de escolha. A viga ou viga de suporte, entretanto, deve ter uma relação resistência-peso superior, uma qualidade que somente o aço pode oferecer.
Sistemas de piso composto. O sistema de piso composto consiste em vigas de aço, piso de metal perfilado e lajes de concreto armado. Esses materiais são combinados de forma compacta e muito eficiente para formar um perfil que é basicamente projetado para suportar a gravidade ou as cargas mortas, bem como as cargas de tráfego.
Os sistemas de piso composto são usados principalmente como plataformas de pontes e lajes de piso para uma ampla gama de classificações de edifícios, principalmente para estacionamentos elevados e edifícios comerciais de vários andares.
Sistemas De Colunas Compósitas. As colunas compósitas podem ser tubos de aço com enchimento de betão ou elementos de aço com revestimento de betão. De qualquer forma, as colunas compostas são vantajosas como se segue.
A resistência à flexão do tubo de aço ou tubo é maximizada quando fornecido com enchimento de concreto
A carcaça de aço evita fragmentação e confina o concreto.
O enchimento de concreto retarda a flambagem local do invólucro de aço e aumenta a resistência à compressão
O caixilho de aço substitui a cofragem e o aço de reforço.
Vantagens
O sucesso e a versatilidade da construção composta podem ser declarados em uma explicação simples e direta - o concreto responde de maneira excelente na compressão e o aço se comporta da mesma forma na tração.
Juntando os dois materiais juntos como uma estrutura, essas resistências podem ser usadas para alcançar um design altamente eficiente e leve que pode resistir com eficácia às forças axiais e de flexão. Outros benefícios e vantagens são os seguintes:
Os sistemas compostos são 25% mais leves do que a construção de concreto. Como resultado, a montagem e instalação no local são mais fáceis e os custos de mão de obra podem ser minimizados.
Compósito aço-concreto pode ter alta resistência a partir de uma área transversal relativamente pequena.
O peso reduzido do próprio composto reduz as forças nos elementos que os sustentam. Desta forma, os membros apoiantes, incluindo os custos de fundação, também podem ser reduzidos.
A relação resistência-peso superior dos materiais compósitos permite projetos compactos que se espera sejam estéticos, econômicos, seguros e verdes.
Os sistemas compostos eliminam as atividades dispendiosas da conformação tradicional do concreto, como escoramento, decapagem e outros trabalhos temporários.
Aço e concreto podem ser dispostos para produzir uma combinação ideal de resistência de acordo com os requisitos calculados.
Elementos de aço revestidos de concreto têm boa resistência à flambagem, fogo e corrosão.
As vigas compostas podem cobrir vãos mais longos sem a necessidade de colunas intermediárias, graças ao aço.
As colunas compostas reduzem a necessidade de reforço lateral e a fixação demorada de dormentes laterais, além de fornecer uma conexão mais fácil a vigas de aço de uma estrutura de estrutura de aço.
Colunas compostas envolvendo tubos de aço ou revestimento de tubos simplificam os trabalhos de fundação e construção em corpos d'água.
Na construção naval, o vazamento de concreto Debaixo d'água é possível através da aplicação de compósitos. Tubos de aço e estacas-pranchas guiadas servem como cofragem integral e permanente para enchimento de concreto.
A concretagem dos pisos sucessivos pode prosseguir sem ter que esperar que os pisos previamente fundidos ganhem resistência. O sistema de deck de aço fornece reforço de momento positivo para o piso composto, exigindo apenas pequenas quantidades de barras de temperatura para controlar as fissuras.
Resumo
Os benefícios da construção combinada de aço e concreto são caracterizados por três aspectos principais: velocidade, desempenho e valor.
O composto aço-concreto é cerca de 30% mais leve do que o concreto armado e ligeiramente mais pesado do que o aço estrutural em 2%. Esta redução significativa no peso dos materiais compósitos em comparação com o concreto armado, juntamente com a eliminação de uma grande quantidade de obras falsas, contribui para um grande fator na redução dos prazos de construção.
Com o concreto sendo forte na compressão e o aço na tração, a combinação dos dois materiais tem resultados comprovados e excelentes na melhoria do desempenho estrutural da unidade composta do produto. A aplicação de um compósito aço-concreto pode aumentar a resistência máxima ao cisalhamento de uma laje de piso em 85%, de acordo com os resultados de um estudo da ASCE.
A economia geral com o uso do composto aço-concreto pode chegar a 10% em comparação com o concreto armado e 7% em comparação com o aço estrutural. O aço revestido com concreto não apenas melhora a resistência dos membros compostos, mas protege toda a estrutura dos efeitos adversos do fogo, calamidades e corrosão.
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