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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise numérica de colunas curtas do tipo CFDST com tubo externo em aço inoxidável
Título(s) alternativo(s): Numerical analysis of stub CFDST columns with s stainless steel outer tube
Autor: Santos, Juan Manuel Villar dos 
Primeiro orientador: Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva
Segundo orientador: Silva, André Tenchini da
Primeiro membro da banca: Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de
Segundo membro da banca: Morsch, Inácio Benvegnu
Resumo: O uso e estudo de elementos mistos em sistemas estruturais tem tido um aumento significativo, em especial, as soluções que usam o aço inoxidável. A utilização desses elementos pode otimizar o consumo dos materiais, principalmente, quando incluem materiais de alto valor de aquisição, como o aço inoxidável. O aço inoxidável quando incorporado a uma estrutura traz consigo diversas vantagens, tais como, elevada resistência à corrosão, durabilidade e elevado apelo estético. O objeto deste trabalho é o estudo de colunas curtas do tipo CFDST (Concrete Filled Double Skin Tubular). Esta é uma tipologia de coluna mista formada por dois perfis tubulares concêntricos, sendo o espaço entre os dois perfis preenchido com concreto. Neste trabalho, foi adotado o aço inoxidável no tubo externo, que quando utilizado nessa posição, confere ao elemento suas vantagens, e ainda, influencia o seu comportamento mecânico. Pretende-se com este trabalho, investigar a validade da proposta de dimensionamento existente, corroborar para a elaboração de uma norma nacional sobre esta tipologia, e assim, incentivar sua utilização no Brasil. O seu comportamento estrutural foi avaliado a partir de uma análise paramétrica através do programa de elementos finitos Abaqus 6.14 com auxílio de uma rotina codificada em Python. Este modelo foi inicialmente validado com resultados de ensaios experimentais. Foi estudada a influência de parâmetros geométricos e dos materiais tais como: espessura e diâmetro dos tubos, tensão de escoamento do aço carbono, resistência característica do concreto e diferentes ligas comerciais de aço inoxidável, incluindo ligas de aço inoxidável austenítico, ferrítico e duplex. Os resultados da análise paramétrica mostraram que o comportamento mecânico e a resistência da coluna têm grande influência dos parâmetros adotados para o tubo externo de aço inoxidável e o núcleo de concreto. Quando foi estudada a variação dos parâmetros referentes ao tubo interno, verificou-se que este possui pouca contribuição na resistência, como esperado inicialmente. Os resultados obtidos foram compatíveis com a formulação de dimensionamento existente, contudo para uma melhor representação do espaço amostral, foi proposto um ajuste na fórmula estudada.
Abstract: The use and study of composite elements in structural systems have had a significant increase, especially the stainless-steel solutions. The use of these elements can optimize materials consumption, mainly when they include high-cost materials, such as stainless steel. Stainless steel, when incorporated into a structure, enhances several advantages, such as high corrosion resistance, durability and high aesthetic appeal. The aim is the study of stub CFDST (Concrete Filled Double Skin Tubular) columns. This is a composite column typology formed by two concentric tubular profiles, while concrete is employed in the space between the two profiles. In this work, stainless steel was adopted in the outer tube, in which, when used in this configuration, provides its advantages to structural element, and also influences its mechanical behaviour. This work aimed to investigate the accuracy of the existing design methodology and to contribute in the elaboration of a national design standard related to this typology while encouraging the use in Brazil. Its structural behaviour was evaluated utilizing a parametric analysis through the finite element program Abaqus 6.14 with the aid of a Python-coded routine. This model was initially validated against experimental test results. After the calibration, the influence of geometric materials parameters, such as, tube thickness and diameter, carbon steel yield stress, concrete compressive characteristic strength and different stainless-steel type, including austenitic, ferritic and duplex stainless-steel alloys, were investigated. The results of the parametric analysis indicated that the mechanical behaviour and the column resistance had a substantial influence over the stainless-steel outer tube and the concrete core. Alternatively, the inner tube parameters proved, as initially expected, to be less relevant to composite column resistance. The results obtained were compatible with the existing formulation, however for a better representation of the studied range, an improvement has been proposed.
Palavras-chave: Civil engineering
Metal columns
Stainless steel
Mixed construction
Resistance of materials
Finite element method
Engenharia civil
Colunas metálicas
Aço inoxidável
Construção mista
Resistência de materiais
Método dos elementos finitos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: SANTOS, Juan Manuel Villar dos. Análise numérica de colunas curtas do tipo CFDST com tubo externo em aço inoxidável. 2020. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17141
Data de defesa: 27-Ago-2020
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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