Análise numérica de ligações em sistemas de armazenagem industrial

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Publicada em 05/02/2019

Discente: Lucas Alves Escanio

Resumo:

Sistemas de armazenagem tipo porta-pallets são utilizados em edificações industriais, armazéns e supermercados para a armazenagem de diferentes tipos de produtos. Estas estruturas são compostas geralmente por perfis de aço formados a frio, sendo suas colunas formadas por seções com perfurações ao longo de seu comprimento para possibilitar o encaixe das ligações. Esta conexão entre a coluna e o pilar se dá, geralmente, por ligações sem parafusos ou solda. Devido aos diferentes tipos de geometria das vigas e dos conectores, o desenvolvimento de modelos teóricos generalizados se torna inviável. Na busca de maior entendimento sobre essa ligação, neste trabalho foram analisadas as conexões em sistema de armazenagem tipo porta-pallets através do seu comportamento e rigidez. Para realizar o estudo da ligação, foi desenvolvido um modelo numérico. Para atestar que o modelo era compatível, com o comportamento real, os resultados numéricos foram comparados com resultados experimentais de ensaios realizados anteriormente no Laboratório de Estruturas “Prof. Altamiro Tibiriçá Dias” seguindo os procedimentos do RMI (2012) e EN15512 (2009). O estudo numérico foi realizado via software que utiliza elementos finitos (ANSYS). Os modelos apresentaram boa correlação com os dados dos experimentos. Foi possível observar que o modelo perde sua linearidade quando toda a seção da dobra do segundo dente do conector se encontra totalmente plastificada e que todos os mecanismos de falha e de colapso ocorrem exclusivamente no conector de extremidade. No modelo numérico calibrado, foi realizado uma análise paramétrica. Realizando uma análise do comportamento do modelo foi possível identificar a contribuição de cada dente na rigidez da ligação, e que impedindo que estes sejam solicitados de forma independente, ocorre um aumento significativo na rigidez da ligação.

Abstract:

Steel pallet racks (SPRs) are used in the industrial buildings, warehouses and superstores for storing a multitude of different kinds of goods. Semi-rigid boltless beam-to-column connections (BCCs) are used in these structures. These systems are generally composed by cold formed steel sections. Their columns are made by sections specially developed to this application and have perforations trough their length to fit connections. Different types of beam end connectors with different geometry of the connected members are available, making it impossible to develop a generalized analytical model. This research examines the experimental and numerical behavior of SPR BCCs. The experimental testing of SPR BCCs was performed using cantilever test setup based in prescriptions developed by RMI (2012) and EN15512 (2009) to evaluate Pallet systems, considering mainly connections behavior and stiffness. A finite element model that simulates the experimental behaviour closely is developed using ANSYS finite element software, and its accuracy was validated against experimental results, which is also used for further parametric studies. The failure of the connection was initiated with the failure of the second tab and all failure and collapse mechanisms occur exclusively at the beam end connector. Keywords: Steel structures, Cold-formed steel sections, Industrial storage systems, Racks, Beam–column end connector, Moment–rotation, Semi-rigid, Boltless connection

Palavras-chave:

Estruturas metálicas, Sistemas de armazenagem, Perfis formados afrio, Ligações semirrígidas, Análise numérica , Elementos Finitos

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Arlene Maria Cunha Sarmanho
- Vinicius Nicchio Alves (JDP)

Banca Examinadora:

Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho (UFOP, Presidente)
Prof. Vinicius Nicchio Alves (UFOP, Co-orientador)
Prof. Alexandre Abrahão Cury (UFJF)
Prof. Flávio Teixeira de Souza (IFMG)

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