contato
Publicada em 14/12/2018
Discente: Lucas Roquete Amparo
Resumo:O uso de estruturas com perfis tubulares tem ganhado espaço na construção civil principalmente devido ao desempenho estrutural associado a resistência as forças axiais e alta rigidez torcional. O processo de fabricação e transporte de estruturas metálicas condiciona o comprimento dos perfis a valores máximos que em muitos casos não correspondem ao vão da edificação. Assim, tem-se a necessidade de utilização de algum mecanismo que possibilite a emenda dos perfis/elementos, e então obter o comprimento desejado. Nesta pesquisa apresenta-se um estudo teórico, numérico e experimental de uma nova tipologia de ligação de emenda de perfis tubulares, denominda por ligação luva. Sua composição é formada por perfis tubulares estruturais de aço, com seção transversal circular. A ligação dos tubos é feita utilizando-se um tubo adicional de menor diâmetro posicionado internamente aos tubos, e conectados por meio de parafusos passantes. Os parafusos podem estar posicionados de forma alinhada (em eixo) ou cruzada (em eixo cruzados). No programa experimental foram avaliados 43 protótipos da ligação luva com parafusos alinhados e com parafusos cruzados. A avaliação dos resultados experimentais contribuiu para o entendimento do comportamento da ligação luva e permitiu o desenvolvimento e calibração dos modelos numéricos. Com uso de um programa computacional, em elementos finitos, Ansys, foi desenvolvido um modelo numérico calibrado com os resultados experimentais, sendo esse a base para o estudo paramétrico. Na análise numérica paramétrica foram simulados e analisados um total de 374 modelos numéricos, considerando a ligação luva com parafusos alinhados e com parafusos cruzados. Dessa forma, a partir dos resultados numéricos, foi possível identificar e analisar adequadamente os possíveis modos de falhas da ligação: escoamento da seção bruta, ruptura da seção líquida, cisalhamento dos parafusos, ovalização dos furos e flexão dos parafusos, bem como limites geométricos de utilização da luva. Em seguida foram propostas formulações para os modos de falha da ligação com parafusos alinhados e cruzados e os bons resultados, demonstram a viabilidade da utilização dessa nova tipologia de ligação.
Abstract:The use of structures with tubular profiles has gained space in civil construction due to its excellent structural performance. Due to the excellent response under tension, compression and torsion tubular profiles are widely used in structural trusses, especially in large lengths. The profiles have a limited length, due to the manufacturing and transport process. Therefore, there is a need to use some mechanism to carry out performs the joint of the profiles and obtain the desired length. The goal of this work is to develop a new type of connection called sleeve connection, used in circular hollow sections (CHS). The sleeve connection consists of two tubes internally connected through a third tube with a smaller diameter with bolts through to the tubes and arranged in line (staggered bolts) or cross. This research presents a theoretical, experimental and numerical study of sleeve connection in CHS. 43 prototypes of sleeve connection with staggered bolts or with crossed bolts were evaluated in experimental program. The evaluation of the experimental results contributed to the understanding of the behavior of sleeve connection and allowed the development and calibration of the numerical models. By Ansys computational software, a numerical model was developed using the finite element method (FEM). In the parametric numerical analysis, 374 numerical models were simulated and analyzed considering sleeve connection with staggered bolts and crossed bolts. Thus, from the numerical results, it was possible to adequately analyze the possible failure modes of the connection: yielding of gross cross-section, fracture through the effective net area, shear failure of bolt, bearing failure of plate and bending failure of bolts. The evaluation of the numerical models studied in this work allowed the proposal of formulations capable of evaluating the behavior of the sleeve connections with staggered and crossed bolts as a function of the failure modes. The good results, obtained according to proposed design procedure, demonstrated the viability of the use of this new type of connection. Keywords: Circular hollow section, Connections, Sleeve connections; Bolt connections.
Palavras-chave:Perfil tubular circular; Ligação de emenda; Ligação luva; Ligação parafusada.
Áreas de Concentração: - Doutorado: Estruturas e Construção
Profa. Arlene Maria Cunha Sarmanho (UFOP, Presidente)
Prof. Hermes Carvalho (UFMG)
Prof. Ana Amélia Mazon (UFSJ)
Prof. Vinícius Nicchio Alves (UFOP)
Profa. Eliane Maria Carvalho (UFF)
