BEHAVIOR OF INNOVATIVE COMPOSITE COLD-FORMED STEEL COLUMNS FILLED WITH LIGHTWEIGHT CONCRETE

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs soluções e estruturas com elementos de aço enformado a frio são extremamente versáteis, tendo nas últimas décadas a sua quota de mercado crescido significativamente; o aço enformado a frio encontra-se em elementos secundários e primários de estruturas, existindo atualmente estruturas totalmente em aço enformado a frio, denominadas de light steel framing.A sua versatilidade pode ser ainda explorada combinando perfis de aço enformado a frio entre si, formando secções compostas, que por outro lado, estas podem ser preenchidas com outros materiais estruturais, nomeadamente o betão leve, criando assim, soluções estruturais inovadoras de elevado valor acrescentado. Além disso, recorrendo a estes materiais estruturais é também possível explorar a pré-fabricação e modularidade.Neste trabalho foram estudadas colunas mistas inovadoras compreendendo elementos de aço enformado a frio, associados de modo a criar secções transversais fechadas, total/parcialmente preenchidos por betão leve. Para tal, foram realizados ensaios experimentais de compressão em colunas mistas aço-betão leve para a avaliação da sua capacidade de carga e identificação dos possíveis fenómenos de encurvadura (locais e globais). Foi também analisado o nível de restrição proporcionado pelo betão leve aos fenómenos de encurvadura local, característicos dos perfis metálicos de paredes finas. Os resultados experimentais foram posteriormente comparados com as previsões com base na EN 1994 parte 1-1.Os trabalhos foram realizados no âmbito do projeto de investigação INNOCFSCONC.Solutions and structures with elements of cold-formed steel are extremely versatile and in the last decades their market share has been increasing significantly, cold-formed steel can be found in primary and secondary steel elements and entire structures can be made from it, normally called light steel framing.Its versatility can be further explored combining various cold-formed steel profiles with another, making composite sections, in other hand, they can be filled with another structural material, namely lightweight concrete, allowing the creation of innovative solutions with increased interest and value. Besides that, those materials allow the possibility of prefabrication and modularity. In this work were studied various innovative composite columns composed of cold-formed steel sections, assembled to create closed section, that will be totally/partially filled with lightweight concrete. For such, various compression tests were executed to allow the study and evaluation of the load capacity and the possible buckling phenomenon (local and global). The level of restriction offered by the concrete to the local buckling (normally associated with steel profiles with thin walls) was also studied.The results were compared to the predictions offered by the EN 1994 part 1-1.All the work was integrated in the investigation project of INNOCFSCONC.FC