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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23417
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo numérico de ligações tubulares tipo T com reforço de chapa submetidas a esforços normais de compressão no banzo |
Título(s) alternativo(s): | Numerical analysis of reinforced tubular T-joints under compression load applied to chord |
Autor: | Pamplona, Gil Dourado ![]() |
Primeiro orientador: | Silva, André Tenchini da |
Segundo orientador: | Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de |
Primeiro membro da banca: | Rodrigues, Monique Cordeiro |
Segundo membro da banca: | Sarmanho, Arlene Maria Cunha |
Resumo: | Os perfis tubulares possuem seu destaque no cenário da engenharia estrutural por apresentarem propriedades geométricas com elevada rigidez à compressão, flexão e torção, principalmente quando comparados com perfis de seção aberta de mesma massa. Além disso, a sua ampla possibilidade na utilização por arquitetos quanto ao seu aspecto estético é um fator que também impulsiona sua aplicação nas obras. Apesar da sua aplicabilidade na construção civil ser relativamente recente, seu uso vem sendo fomentado pela indústria em conjunto com o desenvolvimento do meio acadêmico em fornecer novas diretrizes e parâmetros nos critérios de dimensionamento dessas estruturas. Nesse contexto, este trabalho tem o objetivo de investigar o comportamento estrutural de ligações tubulares em aço carbono do tipo T com perfis SHS, com o montante comprimido, com reforço de chapa na parede conectada do banzo e submetidos a esforços normais de compressão no banzo. É investigada também a influência que a chapa de reforço tem no comportamento da ligação, assim como os diferentes níveis de espessura influenciam a alteração do modo de falha dessas ligações, uma vez que as normas EN1993-1-8 e ABNT NBR 16239 ignoram a presença concomitante das espessuras do banzo e do reforço, orientando somente a substituição de uma pela outra. Os modelos numéricos, desenvolvido no software ABAQUS, foram calibrados com ensaios experimentais de diferentes pesquisas, contemplando condições de contorno distintas e diversas propriedades geométricas, aumentando o grau de confiabilidade dos resultados gerados. A análise paramétrica com 217 modelos foi separada em duas etapas, a primeira focada somente em investigar a influência que a chapa de reforço provoca no aumento da resistência da ligação e a segunda em entender, em quais desses modelos, a presença de níveis distintos de esforço axial de compressão no banzo provocam uma redução na resistência. Foram observados modos de falha combinados e foi feita uma avaliação do nível da tensão de von Mises nesses modelos, considerando sempre o critério de deformação limite como forma de obtenção da capacidade resistente da ligação. Os resultados da análise paramétrica confirmaram pesquisas anteriores em que as normas EN1993-1-8 e ABNT NBR 16239 necessitam ser reavaliadas quanto a resistência das ligações com chapa de reforço, além de que o parâmetro que correlaciona as tensões no banzo também deve ser revisto, uma vez que as normas levam a resultados contrários à segurança em algumas combinações geométricas no que diz respeito a esse parâmetro. Ao final da pesquisa são propostas novas formulações com maior correlação com os modelos numéricos, tanto para ligações reforçadas quanto para o coeficiente das tensões no banzo devido a diferentes níveis de esforço normal de compressão. |
Abstract: | Tubular profiles stand out in the structural engineering scenario because they present geometric properties with high stiffness to compression, flexion and torsion, especially when compared to open-section profiles of the same mass. Furthermore, its wide possibility of use by architects in terms of its aesthetic aspect is a factor that also drives its application in works. Although its applicability in civil construction is relatively recent, its use has been encouraged by the industry in conjunction with the development of academia in providing new guidelines and parameters in the design criteria for these structures. In this context, this work aims to investigate the structural behaviour of T-joint carbon steel tubular connections with SHS profiles, with the brace compressed, with doubler plate reinforcement in the connected wall of the chord and subjected to normal compression efforts. The influence that the doubler plate reinforcement has on the connection behaviour is also investigated, as well as how different thickness levels influence the change in the failure mode of these connections, since the EN1993-1-8 and ABNT NBR 16239 standards ignore the concomitant presence thickness of the chord and reinforcement, only recommending the replacement of one for the other. The numerical models, developed in the ABAQUS software, were calibrated with experimental tests from different researchers, considering different boundary conditions and different geometric properties, increasing the degree of reliability of the results generated. The parametric analysis with 217 models was separated into two stages; the first focused solely on investigating the influence that the reinforcement plate causes on increasing the connection strength, and the second on understanding in which of these models the presence of distinct levels of axial compression effort in the chord causes a reduction in resistance. Combined failure modes were observed, and the von Mises stress level was assessed in these models, always considering the limit deformation criterion to obtain the connection's resistant capacity. The results of the parametric analysis confirmed previous research in which the EN1993-1-8 and ABNT NBR 16239 standards need to be reassessed regarding the strength of connections with reinforcement plates, in addition to the parameter that correlates the tensions in the chord must also be reviewed since the standards lead to results that are contrary to safety in some geometric combinations concerning this parameter. At the end of the research, new formulations with more significant correlations with numerical models are proposed, both for reinforced connections and for the stress coefficient in the chord due to different levels of normal compression stress. |
Palavras-chave: | Engenharia civil Análise estrutural (Engenharia) Aço tubular - Estruturas Análise numérica Civil engineering Tubular steel structures Numerical analysis Structural analysis (Engineering) |
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: | PAMPLONA, Gil Dourado. Estudo numérico de ligações tubulares tipo T com reforço de chapa submetidas a esforços normais de compressão no banzo. 2023. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23417 |
Data de defesa: | 5-Out-2023 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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