ANÁLISE DE LIGAÇÕES TIPO LUVA SOB COMPRESSÃO

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Publicada em 30/07/2019

Discente: Matheus Miranda de Oliveira

Resumo:

A utilização de perfis tubulares de aço na construção metálica é difundida como uma alternativa aos tradicionais perfis abertos e em algumas aplicações é a mais viável. Nesse contexto, tem-se buscado facilitar a execução, montagem e manutenção, bem como reduzir custos e melhorar o design das estruturas. Assim, esse trabalho apresenta estudos sobre um novo tipo de emenda entre perfis tubulares de seção circular aplicado a sistemas treliçados, a ligação tipo luva. A ligação explorando a eficiência quanto a resistência a tração e compressão dos perfis tubulares, bem como seu apelo estético. A ligação luva é composta por dois tubos de seção circular ligados por parafusos passantes a um terceiro tubo interno e também de seção circular e com menor diâmetro. A ligação permite uma harmonia na continuidade do perfil, tornando-se uma ligação que induz esteticamente a uma continuidade das barras ligadas na estrutura real. Algumas pesquisas anteriores avaliaram a ligação luva com parafusos passantes e com a furação alinhada e cruzada sob força axial de tração. Neste trabalho avaliou-se o comportamento da ligação luva sob compressão. Foi desenvolvido um modelo numérico em elementos finitos utilizando o programa computacional ANSYS, permitindo a análise numérica com variações de diversas características geométricas da ligação. As análises numéricas/paramétricas propiciaram a identificação dos possíveis modos de falha da ligação, sendo eles: escoamento da seção bruta, flexão nos parafusos, cisalhamento do parafuso e ovalização dos furos. Além disso, pôde-se estudar parâmetros geométricos limites para o dimensionamento e utilização da luva sob compressão. Ao final foi possível propor e avaliar formulações existentes para a determinação da capacidade resistente da ligação atestando sua eficiência e aplicabilidade.

Abstract:

Hollow steel sections are used in steel structures as an alternative to the traditional use of open cross sections and is the most viable option in some applications. In this context, the facilitation of execution, assembly and maintenance has been sought, as well as the reduction of costs and better structural design. Therefore, this work presents studies about a new type of connection between circular hollow sections (CHS) in a truss system, the sleeve connection. This connection explores the efficiency, aesthetics and resistance of hollow sections subjected to tension and compression. The sleeve connection is composed of two tubes with circular sections connected by bolts to an inner tube with a smaller diameter. The connection allows harmony in the continuity of the profile, aesthetically inducing a continuity of bars connected to the real structure. Previous researches analyzed sleeve connections with staggered bolts and crossed bolts dispositions and under axial tension. In this work, the behavior of sleeve connections under compression was analyzed. A numerical model with finite elements was developed using the commercial software ANSYS, that allowed a numerical analysis with geometric properties variations. The numerical/parametric analyses provided the identification of the possible failure modes of the connection: yielding of gross cross section, bolt bending, shear failure of bolts and bearing failure. Furthermore, it was possible to study geometric parameters limits to the design and use of sleeve connections under compression. At the end, formulations were proposed to determine the ultimate bearing capacity of the connection, attesting its efficiency and applicability. Keywords: steel structures, circular hollow sections, tubular joints, sleeve connection, numerical analysis.

Palavras-chave:

Estruturas metálicas, perfis tubulares circulares, ligações tubulares, ligação luva, análise numérica

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Arlene Maria Cunha Sarmanho

Banca Examinadora:

Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho (UFOP, Presidente)
Prof. Lucas Roquete Amparo (IFMG, Co-orientador)
Prof. Vinicius Nicchio Alves (UFOP)
Prof. Hermes Carvalho (UFMG)

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