Comportamento estrutural de pilares de aço preenchidos com concreto de agregado reciclado cerâmico submetidos à compressão axial
| dc.contributor.advisor-co1 | Ferreira, Felipe Piana Vendramell | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5933034803347448 | |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-8007-789X | |
| dc.contributor.advisor1 | Martins, Carlos Humberto | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1665294496138141 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7342-5665 | |
| dc.contributor.author | Prates, Lucas Mognon Santiago | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7177250247199481 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0003-0955-1378 | |
| dc.contributor.referee | Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de | |
| dc.contributor.referee | Nicoletti, Renato Silva | |
| dc.contributor.referee | Bolandim, Emerson Alexandro | |
| dc.contributor.referee | Diógenes, Hidelbrando Jose Farkat | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/2151919861612154 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/3109388079611718 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/9169305081866640 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/6693686167483212 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0002-7332-3818 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0002-3021-0944 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0001-6220-7646 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0003-2480-7688 | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-18T19:12:33Z | |
| dc.date.issued | 2026-04-23 | |
| dc.description.abstract | Concrete-filled steel tubular columns are an efficient structural solution for compression members, since the interaction between the steel tube and the concrete core contributes to increased strength, stiffness, and ductility. At the same time, the growing demand for more sustainable solutions in the construction sector has encouraged the use of industrial waste as a replacement for natural aggregates. In this context, the feasibility of using recycled ceramic sanitary ware aggregate as a replacement for natural sand in self-compacting concrete for steel composite columns subjected to axial compression is assessed, considering its effects on material properties, structural behavior, and strength prediction by numerical and design code models. For this purpose, the constituent materials were characterized, and two self-compacting concrete mixes were analyzed, with natural fine aggregate replacement levels ranging from 0 to 100% in the first mix and from 0 to 50% in the second, in 25% increments. Subsequently, 24 experimental axial compression tests were carried out on circular concrete-filled steel tubular columns, comprising 16 short columns and 8 columns of intermediate slenderness. In addition, a finite element numerical model was developed in ABAQUS, validated against the experimental results, and used in a parametric study with 1,442 models, varying geometric and mechanical parameters as well as the recycled aggregate replacement level. The results indicate that the incorporation of recycled aggregate reduces the workability of the mixtures, without preventing the production of self-compacting concretes with satisfactory performance. It was found that increasing the replacement level does not necessarily lead to strength loss, with strength gains observed at certain replacement levels, depending on the mix composition. In the composite columns, the structural behavior was consistent with steel-concrete composite action, with efficient filling of the tube and mobilization of confinement in the short columns, whereas, in the slender members, the response was predominantly governed by global instability. Among the replacement levels evaluated, the 25% replacement level showed the most balanced performance for structural application, as it maintained a more stable response under different conditions. The numerical modeling satisfactorily reproduced the experimental response, and the parametric study confirmed global slenderness as the variable with the greatest influence on member efficiency. It is concluded that the use of recycled sanitary ware ceramic aggregate in self-compacting concrete for filling circular concrete-filled steel tubular columns is technically feasible and structurally promising, combining satisfactory mechanical performance, reuse of industrial waste, and potential application in structural concretes. | eng |
| dc.description.resumo | Pilares mistos preenchidos de concreto constituem uma solução estrutural eficiente para elementos comprimidos, uma vez que a interação entre o tubo de aço e o núcleo de concreto favorece o aumento da resistência, da rigidez e da ductilidade. Ao mesmo tempo, a crescente demanda por soluções mais sustentáveis na construção civil tem estimulado o aproveitamento de resíduos industriais como substituição de agregados naturais. Nesse contexto, avalia-se a viabilidade do uso de agregado reciclado cerâmico de louça sanitária como substituição da areia natural em concreto autoadensável para preenchimento de pilares mistos circulares de aço submetidos à compressão axial, considerando seus efeitos nas propriedades do material, no comportamento estrutural e na previsão da resistência por modelos numéricos e normativos. Para isso, caracterizaram-se os materiais constituintes e analisaram-se dois traços de concreto autoadensável, com teores de substituição do agregado miúdo natural de 0 a 100% no primeiro traço e de 0 a 50% no segundo, em incrementos de 25%. Em seguida, foram realizados 24 ensaios experimentais de compressão axial em pilares mistos circulares, sendo 16 pilares curtos e 8 pilares de esbeltez intermediária. Complementarmente, desenvolveu-se um modelo numérico em elementos finitos no ABAQUS, validado com os resultados experimentais e empregado em um estudo paramétrico com 1.442 modelos, variando-se parâmetros geométricos, mecânicos e o teor de substituição do agregado reciclado. Os resultados indicam que a incorporação do agregado reciclado reduz a trabalhabilidade das misturas, sem impedir a obtenção de concretos autoadensáveis com desempenho satisfatório. Verificou-se que o aumento da taxa de substituição não implica, necessariamente, perda de resistência, sendo observados ganhos em determinados teores, a depender da composição do traço. Nos pilares mistos, o comportamento estrutural mostrou-se compatível com a ação mista aço-concreto, com preenchimento eficiente do tubo e mobilização do confinamento nos pilares curtos, enquanto, nos elementos mais esbeltos, a resposta foi predominantemente governada pela instabilidade global. Entre as taxas avaliadas, a substituição de 25% apresentou o desempenho mais equilibrado para aplicação estrutural, por manter resposta mais estável sob diferentes condições. A modelagem numérica reproduziu satisfatoriamente a resposta experimental, e o estudo paramétrico confirmou a esbeltez global como a variável de maior influência sobre a eficiência do elemento. Conclui-se que o uso de agregado reciclado cerâmico de louça sanitária em concreto autoadensável para preenchimento de pilares mistos circulares de aço é tecnicamente viável e estruturalmente promissor, associando desempenho mecânico satisfatório, aproveitamento de resíduo industrial e potencial de aplicação em concretos estruturais. | por |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | 88887.799616/2022-00 | |
| dc.identifier.citation | PRATES, Lucas Mognon Santiago. Comportamento estrutural de pilares de aço preenchidos com concreto de agregado reciclado cerâmico submetidos à compressão axial. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24254. | * |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/24254 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.center | Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Pilares mistos preenchidos de concreto | por |
| dc.subject | Agregado reciclado cerâmico de louça sanitária | por |
| dc.subject | Concreto autoadensável | por |
| dc.subject | Compressão axial | por |
| dc.subject | Modelagem numérica | por |
| dc.subject | Concrete-filled steel tubular columns | eng |
| dc.subject | Recycled ceramic sanitary ware aggregate | eng |
| dc.subject | Self-compacting concrete | eng |
| dc.subject | Axial compression | eng |
| dc.subject | Numerical modeling | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS | |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL | |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | |
| dc.subject.ods | 11. Cidades e Comunidades Sustentáveis | |
| dc.subject.ods | 12. Consumo e Produção Responsáveis | |
| dc.subject.ods | 13. Ação contra a Mudança Global do Clima | |
| dc.title | Comportamento estrutural de pilares de aço preenchidos com concreto de agregado reciclado cerâmico submetidos à compressão axial | por |
| dc.title.alternative | Structural behavior of recycled ceramic aggregate concrete-filled steel tubular columns subjected to axial compression | eng |
| dc.type | Tese |
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