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Publicada em 28/09/2017
Discente: Gabriel Vieira Nunes
Resumo:Este trabalho apresenta um estudo experimental, teórico e numérico de ligações tubulares de sistemas treliçados do tipo “T” compostas por perfis tubulares retangulares no banzo e perfis tubulares circulares no montante. As análises foram realizadas considerando carregamento axial de compressão no montante e de tração ou compressão no banzo. Com o carregamento no banzo foi possível avaliar sua influência na capacidade resistente da ligação. Foram realizados 23 ensaios sendo divididos em três séries distintas segundo os parâmetros geométricos e 2. As séries contemplam ensaios com sete níveis diferentes de carregamento, sendo três níveis de carregamento de compressão, três de tração e sem carregamento no banzo. Os resultados experimentais indicaram a eficiência do aparato de ensaio desenvolvido e o modo de falha de plastificação no banzo (Modo A). O deslocamento relativo da face do banzo foi medido experimentalmente e seus valores utilizados para determinação da força resistente da ligação segundo o critério de deformação limite. Foi desenvolvido modelo numérico em elementos finitos utilizando o programa Ansys. O elemento utilizado foi de casca e os resultados foram comparados com os resultados experimentais. O modelo numérico foi calibrado com os testes experimentais para cada protótipo e diferentes condições de carregamento. Os resultados indicam uma boa correlação que permite o seu uso para determinar a resistência das ligações. Os resultados numéricos e experimentais foram comparados às prescrições da NBR 16239: 2013 e ISO 14346: 2013. Os resultados indicaram boa correlação quando não há carregamento no banzo. Por outro lado, com força de compressão ou tração, não houve boa correlação. Observou-se uma redução na resistência das ligações associada à compressão axial no banzo. No entanto, um aumento na resistência das ligações foi verificado para os testes em que carregamento de tração foi aplicado no banzo. Foram propostas novas equações para compressão e tração no banzo. Os resultados obtidos mostraram boa correlação das equações propostas quando comparadas com resultados experimentais e numéricos.
Abstract:This work presents an experimental, theoretical and numerical study of welded T-joints, formed by structural hollow sections, with rectangular cross-sections for the chords and circular for the braces. The study considered the application of axial compression loads to the braces and tension or compression loads to the chords, in order to analyze the influence of these loads in the joint’s bearing capacity. Twenty-three tests were conducted, which were divided into three distinct series, according to the geometric parameters and 2. The test series contemplate seven different levels of axial loads applied to the chords: three levels of compression loads, three of tension loads and one without any load applied to the braces. The experimental results indicated the efficiency of the developed apparatus for tests, and showed that the chord plastification (Mode A) was the predominant failure mode. The displacement of the chord’s face was measured experimentally and the brace load bearing capacity was determined by the deformation limit criteria. A numerical model was developed in finite elements using the program Ansys, and the numerical results were compared with the experimental ones. The numerical model was calibrated with the experimental tests for each prototype and different conditions of loads. The results indicated a good correlation, allowing the use of these methods to predict the joints’ resistance. The numerical and experimental results were compared to the prescriptions of NBR 16239:2013 (Design of steel and composite structures for buildings using hollow sections) and ISO 14346:2013 (Static design procedure for welded hollow-section joints - Recommendations). The results indicated a good correlation for the case without axial loads applied to the chord. On the other hand, to the cases with compression or tension loads applied to the chord, a worse correlation was observed. A reduction in the joint’s resistance was observed when axial compression loads were applied to the brace. However, an increase of the joint’s resistance was verified for the tests where tension loads were applied to the chord. New equations for the cases where compression and tension loads are applied to the chord were proposed. The results obtained showed good correlation of the proposed equations with the experimental and numerical results. Keywords: Steel structures, hollow sections, joints
Palavras-chave:Estruturas metálicas, perfis tubulares, ligações
Áreas de Concentração: - Doutorado: Estruturas e Construção
Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho (UFOP, Presidente)
Profa. Ana Amélia Mazon (UFSJ)
Prof. Joel Donizete Martins (IFMG)
Prof. Luciano Rodrigues de Lima (UERJ)
Prof. Francisco Antônio Gesualdo (UFU)
