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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49238| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Comportamento estrutural de vigas celulares mistas de aço e concreto com protensão externa |
| Alternate title (s): | Finite Element Analysis of Prestressed Steel-Concrete Composite Cellular Beams |
| Author: | Cerejo, Antonio Pedro Batista |
| First Advisor: | Rossi, Alexandre |
| First coorientator: | Ferreira, Felipe Piana Vendramell |
| First member of the Committee: | Martins, Carlos Humberto |
| Second member of the Committee: | Almeida, Marcela Moreira da Rocha |
| Summary: | 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. |
| Keywords: | Vigas mistas de aço e concreto Composite steel and concrete beams Protensão externa Aberturas circulares Análise numérica External prestressing Cellular openings Numerical analysis |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS METALICAS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::MECANICA DAS ESTRUTURAS |
| Subject: | Engenharia civil Vigas de concreto Vigas - Aço |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil |
| Quote: | 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. |
| Document identifier: | DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.294 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49238 |
| Date of defense: | 12-Mar-2026 |
| Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis. ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos. |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil |
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| File | Description | Size | Format | |
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| ComportamentoEstruturalVigasCelularesMistasAçoConcretoProtensaoExterna.pdf | Dissertação Antonio Cerejo UFU Mestrado Engenharia civil | 2.85 MB | Adobe PDF |  View/Open |
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