Composite beam structures, consisting of a steel girder and a concrete slab placed on top of it, are widely utilised both in civil and building engineering, with a clear growth of their usage in USA and Europe. However, their design possibilities are reduced, nowadays, to very simple structures if analytical approaches are considered. If more complex structures are to be designed, numerical approaches (Finite Element Methods - FEM) should be used instead, which are complex to adopt and their results are far from intuitive. With the aim of providing a tool for the designers which is simple to implement, versatile and intuitive, in 2015, a Beam Element Model was developed at the Department of Civil and Environmental Engineering at Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona. The model is 2D based on 1D beam elements for a simplified analysis of composite beams. The model overcomes the shortcomings that the approaches available up to the present. This thesis aims at validating the accuracy and applicability of the reduced model developed at UPC, when different degrees of connection −full or partial− are considered while accounting for shear deformation. To do so, several types of structures such as simply supported, continuous and variable-depth beams, are modelled. The results from the Beam Element Model, implemented in Sap2000, are compared with the ones obtained using the FEM package Abaqus.

Les estructures mixtes, basades en un perfil metàl·lic i una llosa de formigó a la part superior connectats a través de perns, actualment són molt empleades tant en enginyeria civil com en d’edificació, amb un gran creixement els darrers anys a EEUU i Europa. Si bé la seva utilització és molt extensa arreu, les possibilitats de disseny, avui en dia, encara estan limitades a estructures molt senzilles en cas d’utilitzar mètodes de càlcul analítics degut a la seva gran complexitat de càlcul. En cas de que l’usuari busqui treballar amb estructures més complexes, s’ha de recórrer a solucions basades en Models d’Elements Finits. Aquests models, però, sovint són difícils d’implementar i els resultats obtinguts són molt poc intuïtius. Per tal de proporcionar una eina de càlcul pels enginyers en que l’estructura sigui fàcil d’implementar, versàtil i intuïtiva, el 2015 el Departament d’Enginyeria Civil i Ambiental de l’Escola de camins de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), va desenvolupar un model reduït basat en elements tipus biga. Aquest model és bidimensional on els seus elements són tipus biga (unidimensionals), això és, un model 2D-1D. El model proposat serveix per evitar totes les limitacions que presenten les metodologies de càlcul prèviament mencionades. Aquesta tesina té per objectiu validar la precisió i l’aplicabilitat del model desenvolupat a la UPC per diferents tipus de rigidesa a la connexió, és a dir, tant per interaccions parcials com per completes tot i tenint en compte la deformació per tallant. Per tal de dur a terme aquesta validació, el model s’implementarà en diverses estructures de més a menys complexitat, això és, bigues simplement recolzades, bigues continues, bigues continues de cantell variable i finalment en estructures on els perns d’ancoratge es portin a la plastificació. La validació es durà a terme comparant els resultats del model reduït (2D-1D), implementat en Sap2000, amb els resultats d’un Model d’Elements Finits, implementat en Abaqus.