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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22145
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Avaliação estrutural de ligação tubular tipo T bird beak diamond em aço inoxidável |
Título(s) alternativo(s): | Structural assesment of stainless steels bird-beak diamond tubular T-joints |
Autor: | Marinho, Rafael Pereira |
Primeiro orientador: | Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de |
Segundo orientador: | Rodrigues, Monique Cordeiro |
Primeiro membro da banca: | Silva, André Tenchini da |
Segundo membro da banca: | Pereira, Fernanda Lins Gonçalves |
Terceiro membro da banca: | Sarmanho, Arlene Maria Cunha |
Resumo: | Estruturas metálicas tubulares têm ganhado ampla notoriedade na área de construção civil ao longo das décadas, pelo fato de suas características distintas em comparação com perfis de seção transversal aberta, como cantoneiras, perfil I, entre outros. Estruturas tubulares apresentam melhor comportamento estrutural, especialmente quando submetidas a cargas de compressão, torção e flexão. Além disso, a seção de forma fechada, sem cantos agudos, reduz a área de superfície a ser protegida e estende a vida útil da proteção contra corrosão. Diversos estudos têm sido conduzidos para otimizar projetos e estruturas, e nesse contexto, as ligações bird beak diamond, que são ligações onde o montante e o banzo são rotacionados em 45º em torno do seu eixo, e estruturas em aços inoxidáveis são soluções promissoras, devido a sua maior ductiilidade e resistência a corrosão. Muitos estudos foram desenvolvidos sobre ligações tubulares em aço carbono, mas há uma escassez significativa de materiais que abordem satisfatoriamente ligações tubulares em aços inoxidáveis. Ligações bird beak visam otimizar estruturas, buscando, com um mesmo perfil, alcançar resistências maiores. Enquanto isso, os aços inoxidáveis, devido às suas maiores capacidades de ganho de resistência com o aumento da deformação, também se tornam uma opção interessante. O presente trabalho investiga, por meio de uma análise numérica, o comportamento de ligações bird beak diamond em aços inoxidáveis, com β=1, comparando três tipos de aços inoxidáveis: austenítico, ferrítico e lean duplex. Os modelos numéricos foram desenvolvidos por meio do programa de elementos finitos ABAQUS versão 6.14 e foram calibrados com ensaios experimentais, executados em aço carbono. Como não existe uma formulação nas normas para esse tipo de ligação, os resultados foram comparados com formulações propostas na literatura para outros tipos de aço. Para os três tipos de materiais, as formulações propostas mostraram-se muito conservadoras. Duas novas fórmulas foram desenvolvidas para o dimensionamento de ligações bird beak diamond em aços inoxidáveis com β=1, com base em fórmulas propostas na literatura, buscando alcançar respostas mais coerentes com os resultados obtidos na análise paramétrica e fornecendo bons resultados para a previsão de resistência dessas ligações. Os aços austenítico e ferrítico apresentaram resistências similares pelo critério de deformação limite, entretanto à medida que a deformação aumenta, o aço austenítico apresenta um ganho de resistência superior ao ferrítico. O aço lean duplex apresentou resistências superiores em todos os casos. |
Abstract: | Tubular steel structures have gained wide recognition in the field of civil engineering over the decades due to their distinct characteristics compared to open cross-sectional profiles such as angles, I-beams, among others. Tubular structures exhibit better structural behaviour, especially when subjected to compression, torsion, and bending loads. Additionally, the closed-section shape, without sharp corners, reduces the surface area to be protected and extends the life of corrosion protection. Several studies have been conducted to optimize designs and structures, and in this context, bird beak diamond connections, where the brace and the chord are rotated 45° around their axis, and structures in stainless steels are promising solutions due to their higher ductility and corrosion resistance. Many studies have been developed on tubular connections in carbon steel, but there is a significant scarcity of studies that adequately address tubular connections in stainless steel. Bird beak connections aim to optimize structures, seeking to achieve higher resistances with the same profile. Meanwhile, stainless steels, due to their greater strength and capacity gain with increasing deformation, have also become an interesting option. This study investigates, through numerical analysis, the behavior of bird beak diamond connections in stainless steels, with β=1, comparing three types of stainless steels: austenitic, ferritic, and lean duplex. The numerical models were developed using the finite element program ABAQUS version 6.14 and were calibrated with experimental tests performed on carbon steel. Since there is no formulation in the standards for this type of connection, the results were compared with formulations proposed in the literature for other types of steel. For the three types of materials, the proposed formulations were found to be very conservative. Two new formulas were developed for the design of bird beak diamond connections in stainless steels with β=1, based on formulas proposed in the literature, aiming to achieve more consistent responses with the results obtained in the parametric analysis and providing good results for predicting the strength of these connections. Austenitic and ferritic steels showed similar strengths by the ultimate deformation criterion; however, as the deformation increases, austenitic steel shows superior strength gain over ferritic steel. Lean duplex steel showed superior strengths in all cases. |
Palavras-chave: | Civil engineering Structural analysis (Engineering) Tubular steel structures Steel, Stainless Engenharia civil Análise estrutural (Engenharia) Aço tubular - Estruturas Aço inoxidável |
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: | MARINHO, Rafael Pereira. Avaliação estrutural de ligação tubular tipo T bird beak diamond em aço inoxidável. 2024. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22145 |
Data de defesa: | 12-Mar-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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