Publicação: Comportamento estrutural de vigas celulares mistas de aço e concreto com protensão externa
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS METALICAS, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::MECANICA DAS ESTRUTURAS
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Orientador
Coorientador
Ferreira, Felipe Piana Vendramell
Resumo
Vigas celulares mistas de aço e concreto são definidas como a união de uma laje de concreto
com uma viga de aço com aberturas circulares sequenciais, unidas através de conectores de
cisalhamento, possibilitando o uso em grandes vãos, além de reduzir o peso próprio. Com o
intuito de melhorar o desempenho ou visando à recuperação das estruturas, a protensão externa
surge como uma opção viável tanto para aumentar a capacidade de carga quanto para reduzir
deslocamentos em serviço. Entretanto, embora o uso da protensão seja consolidado no concreto
armado, e normas como a ABNT NBR 8800:2024 e Eurocode 4 BS EN 1994-1:2026 abordem
o dimensionamento de vigas mistas, e o Eurocode 3 BS EN 1993-1-13:2024 aborde o uso de
vigas celulares, ainda não existem procedimentos normativos para a aplicação da protensão
externa em vigas mistas de aço e concreto com aberturas celulares. Para isso, foi desenvolvido
um modelo numérico através do software ABAQUS® a fim de analisar o comportamento
estrutural de vigas celulares mistas de aço e concreto com protensão externa, baseando-se na
validação de modelos experimentais disponíveis na literatura. Um estudo paramétrico foi
conduzido avaliando a influência da excentricidade, força de protensão inicial, traçado e vão
livre dos cabos, além da seção transversal e dos parâmetros geométricos das aberturas. A análise
concentrou-se no estado limite de serviço definido pela ABNT NBR 8800:2024, adotando-se
um critério de controle por deslocamentos correspondente a uma flecha máxima de L/350. Os
resultados indicaram que a protensão externa aumentou o momento fletor equivalente em
regime de serviço em todos os modelos analisados, com ganhos variando aproximadamente
entre 20% e 45% em relação às vigas sem protensão, em função do traçado do cabo e da
excentricidade adotada. Traçados poligonais apresentaram desempenho superior aos traçados
retos, promovendo maior eficiência na redistribuição dos esforços internos. Observou-se ainda
que a variação no diâmetro de abertura influencia o comportamento em regime elástico.
Conclui-se que a protensão externa constitui uma estratégia eficaz para melhorar o desempenho
em serviço de vigas celulares mistas, contribuindo tanto para o aumento da capacidade
resistente quanto para a redução de deslocamentos, especialmente em configurações com
traçados de cabos mais eficientes.
Abstract
Cellular composite steel–concrete beams are defined as the combination of a concrete slab and
a steel beam with sequential circular openings, connected through shear connectors, enabling
their application in long spans while reducing self-weight. In order to improve structural
performance or support rehabilitation strategies, external prestressing emerges as a viable
solution to increase load-carrying capacity and reduce serviceability deflections. However,
although prestressing is well established in reinforced concrete, and standards such as ABNT
NBR 8800:2024 and Eurocode 4 BS EN 1994-1:2026 address the design of composite beams,
while Eurocode 3 BS EN 1993-1-13:2024 covers cellular beams, there are still no normative
procedures for the application of external prestressing in cellular composite steel–concrete
members. In this context, a numerical model was developed using ABAQUS® to investigate
the structural behavior of externally prestressed cellular composite beams, based on validation
against experimental models available in the literature. A parametric study was carried out to
evaluate the influence of cable eccentricity, initial prestressing force, cable profile and span, as
well as cross-sectional properties and geometric parameters of the openings. The analysis
focused on the serviceability limit state defined by ABNT NBR 8800:2024, adopting a
displacement-based criterion corresponding to a maximum deflection of L/350. The results
indicated that external prestressing increased the equivalent bending moment under service
conditions in all analyzed models, with gains ranging from approximately 20% to 45%
compared to non-prestressed beams, depending on the cable profile and eccentricity. Polygonal
cable layouts showed superior performance compared to straight profiles, promoting a more
efficient redistribution of internal forces. It was also observed that variations in opening
diameter influence the elastic behavior of the beams. Overall, external prestressing proved to
be an effective strategy to enhance the service performance of cellular composite beams,
contributing both to increased load capacity and reduced deflections, particularly when efficient
cable layouts are adopted.
parameters.
Palavras-chave
Vigas mistas de aço e concreto, Composite steel and concrete beams, Protensão externa, Aberturas circulares, Análise numérica, External prestressing, Cellular openings, Numerical analysis
Citação
CEREJO, Antonio Pedro Batista. Comportamento estrutural de vigas celulares mistas de aço e concreto com protensão externa. 2026. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.294.