Influência do contraventamento na estabilidade e resistência de estruturas em aço

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Publicada em 19/11/2021

Discente: Iara Santana de Azevedo

Resumo:

O crescimento populacional em grandes centros urbanos, juntamente com a falta de espaço físico, tem levado à construção de edifícios cada vez mais altos e esbeltos. Estruturas com múltiplos pavimentos trazem grandes desafios à Engenharia Civil exigindo condições especificas de projeto, de construção e de uso. Mais diretamente relacionado à análise estrutural, o aumento do número de pavimentos acarreta em um acréscimo dos efeitos decorrentes das ações horizontais. Nessas estruturas, por estarem susceptíveis a grandes deslocabilidades devido a tais ações, adota-se comumente componentes estruturais de contraventamento, cuja principal função é fornecer estabilidade ao sistema. Além disso, com o uso de materiais mais resistentes e novas técnicas construtivas surge-se a necessidade de aperfeiçoamento das metodologias adotadas na análise estrutural, buscando oferecer aos profissionais da área condições para que realizem projetos mais seguros e econômicos com maior rapidez e eficiência. Nesse sentido, neste trabalho realizam-se análises numéricas de estruturas reticuladas planas em aço com o objetivo de avaliar sua estabilidade e resistência ao inserir sistemas de contraventamento. Durante o estudo, investiga-se a influência de alguns parâmetros dos sistemas de contraventamento tais como: o tipo de ligação com os outros membros da estrutura, as propriedades da seção transversal, a posição e a disposição das barras, além da sua eficácia quanto à variação na intensidade das cargas laterais. Análises estáticas serão realizadas via programa MASTAN2. Formulações não lineares de elementos finitos que consideram duas fontes de não linearidades, geométrica e física, são adotadas. Através dos estudos realizados, observou-se que os sistemas de contraventamento exerceram influência significativa em todas as estruturas analisadas, proporcionando um aumento na rigidez, e consequente, redução da deslocabilidade lateral. Outras conclusões e observações referentes ao comportamento estrutural de cada estrutura investigada e diretamente relacionadas às análises efetuadas serão estabelecidas.

Abstract:

The growing population in large urban centers, together with the lack of physical space, has led to the construction of taller and slender buildings. Structures with multiple floors bring great challenges to Civil Engineering, requiring specific conditions of design, construction and use. More directly related to structural analysis, the increase in the number of floors leads to an increase in the horizontal actions’ effects. In these structures, as they are susceptible to large displacements due to such actions, a bracing scheme is commonly adopted, whose main function is to provide stability to the structural system. In addition, with the use of more resistant materials and new construction techniques, there is a need to improve the methodologies adopted in structural analysis, seeking to offer professionals in the field conditions to carry out safer and more economical projects with greater speed and efficiency. In this sense, this work presents the numerical analyzes of steel frames structures in order to evaluate their stability and strength when bracing systems are considered. During the study, the influence of some parameters of the reinforcement systems is investigated, such as: the type of connection with the other members of the structure, the properties of the cross section, the position and arrangement of the bars, in addition to their effectiveness in terms of variation in the intensity of lateral loads. Static analyses are performed via MASTAN2 software. Nonlinear finite element formulations that consider two nonlinearity sources, geometric and physical, are adopted. Through the studies carried out, it was observed that the bracing systems had a significant influence on all analyzed structures, providing an increase in stiffness and, consequently, a reduction in lateral dislocation. Other conclusions and observations regarding the structural behavior of each investigated structure and directly related to the performed analyzes are established as well.

Palavras-chave:

1. Aço - Estruturas; 2. Estruturas reticuladas; 3. Estabilidade - Sistemas de contraventamento; 4. Análise numérica; 5. Método dos elementos finitos

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Andréa Regina Dias da Silva
- Ricardo Azoubel da Mota Silveira

Banca Examinadora:

Profa. Andréa Regina Dias da Silva, UFOP (Presidente; Orientadora)
Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira, UFOP (Orientador)
Prof. Francisco de Assis das Neves, UFOP
Prof. Everton André Pimentel Batelo, UFMT

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