Análise de pilares mistos retangulares preenchidos submetidos à flexo-compressão : proposição de equações e ferramenta computacional

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dc.contributor.advisor-co1Ferreira, Walnório Graça
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2079-6048
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9453786966994911
dc.contributor.advisor1Calenzani, Adenilcia Fernanda Grobério
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0936-9950
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9959808218883879
dc.contributor.authorMiranda, Glaubert Araujo
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-0810-7318
dc.contributor.authorLatteshttps://lattes.cnpq.br/3705408452006714
dc.contributor.referee1Oliveira, Romilde Almeida de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6786-9080
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9272579827887449
dc.contributor.referee2Rossi, Alexandre
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9590-1554
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/3946998323160911
dc.date.accessioned2026-03-05T11:55:45Z
dc.date.available2026-03-05T11:55:45Z
dc.date.issued2025-12-09
dc.description.abstractContemporary construction increasingly demands structural designs employing slender columns, aiming to optimize architectural space and reduce material consumption while maintaining safety and structural efficiency. Among the available solutions, composite columns with concrete-filled rectangular sections stand out as an efficient and economical alternative, especially when combined with high-strength steel and concrete. The design of these columns is based on the provisions of ABNT NBR 8800:2024, which presents simplified models for the flexural–compression verification of compact, semicompact, and slender sections. However, the standard does not provide expressions for determining the neutral axis position in semicompact and slender sections, nor for calculating the moments corresponding to the onset of compressive plastification in semicompact sections or the initiation of yielding in the tension flange of slender sections, which limits its practical application. In this study, a computational tool was developed in MATLAB for verifying concrete-filled rectangular composite columns subjected to flexural–compression, based on the design models of ABNT NBR 8800:2024. As a central contribution of the research, mathematical formulations are proposed to determine the neutral axis position and the moments associated with the initial stages of plastification and yielding in semicompact and slender sections, respectively. The tool enables automated generation of M–N interaction curves, facilitating the analysis of the structural behavior of these columns and helping to address existing gaps in the standard. To assess the adherence of normative methods to actual behavior, 37 experimental tests of rectangular concrete-filled steel tube columns reported in the literature were processed using the developed tool and evaluated according to ABNT NBR 8800:2024 and AISC 360-22. The results showed that, for compact sections, Model II of ABNT NBR 8800:2024 provided the best estimates, with mean ratios of normalized-to-ultimate moments (!!"#$%/!&,) ranging from 0.80 to 0.87. For semicompact and slender sections, Model III of ABNT NBR 8800:2024 and Method IV of AISC 360-22 yielded the most consistent—though conservative—predictions, highlighting the increase in conservatism of these models as both the sectional slenderness and steel strength increase
dc.description.resumoAs construções contemporâneas têm exigido projetos estruturais com pilares cada vez mais esbeltos, buscando otimizar os espaços arquitetônicos e reduzir o consumo de materiais, porém sem comprometer a segurança e a eficiência estrutural. Entre as soluções adotadas, os pilares mistos com seção retangular preenchido com concreto se destacam como alternativa eficiente e econômica, especialmente quando associados ao uso de aços e concretos de alta resistência. O dimensionamento desses pilares baseia-se nas prescrições da ABNT NBR 8800:2024, que apresenta modelos simplificados para verificação à flexo-compressão de seções compactas, semicompactas e esbeltas. Entretanto, a norma não fornece expressões para o cálculo da posição da linha neutra em seções semicompactas e esbeltas, nem para os momentos correspondentes ao início da plastificação à compressão em seções semicompactas ou ao início do escoamento da mesa tracionada em seções esbeltas, o que limita sua aplicação prática. Neste trabalho, uma ferramenta computacional foi desenvolvida em MATLAB para a verificação de pilares mistos retangulares preenchidos com concreto submetidos à flexo-compressão, com base nos modelos de cálculo da ABNT NBR 8800:2024. Como parte central da pesquisa, são propostas formulações matemáticas para determinar a posição da linha neutra e os momentos associados aos estágios iniciais de plastificação e escoamento em seções semicompactas e esbeltas, respectivamente. A ferramenta permite a geração automatizada de curvas de interação (M–N), viabilizando a análise do comportamento estrutural desses pilares e contribuindo para suprir lacunas existentes na norma. Para avaliar a aderência dos métodos normativos ao comportamento real, 37 ensaios experimentais de pilares mistos tubulares retangulares extraídos da literatura, foram processados na ferramenta desenvolvida e analisados segundo as prescrições da ABNT NBR 8800:2024 e do AISC 360-22. Os resultados mostraram que, para seções compactas, o Modelo de Cálculo II da ABNT NBR 8800:2024 apresentou as melhores estimativas, com a média das razões entre os momentos normativo e último, !!"#$%/!&, variando de 0,80 a 0,87. Para seções semicompactas e esbeltas, os Modelos de Cálculo III da ABNT NBR 8800:2024 e o Method IV do AISC 360-22 forneceram as previsões mais consistentes, embora mais conservadoras, evidenciando o aumento do conservadorismo dos modelos à medida que crescem a esbeltez da seção e a resistência do aço
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (Fapes)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20922
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectConcreto de alta resistência
dc.subjectProjeto estrutural
dc.subjectAço tubular - Estruturas
dc.subjectMATLAB (Programa de computador)
dc.subjectPilares mistos preenchidos de seção retangular
dc.subjectFlexo-compressão
dc.subjectMateriais de alta resistência
dc.subjectMétodos normativos simplificados
dc.subjectProposição de equações
dc.subjectCombined compression and bending
dc.subjectHigh-strength materials
dc.subjectSimplifield design methods
dc.subjectEquation formulation
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleAnálise de pilares mistos retangulares preenchidos submetidos à flexo-compressão : proposição de equações e ferramenta computacional
dc.typemasterThesis
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