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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Pedro César de Barros Freitas
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2009
Orientador
Banca examinadora
Gonçalves, Roberto Martins (Presidente)
Javaroni, Carlos Eduardo
Souza, Alex Sander Clemente de
Título em português
Análise numérica de ligações metálicas viga-coluna com coluna tubular circular
Palavras-chave em português
Estruturas tubulares
Ligação viga-coluna
Resumo em português
As estruturas tubulares, muitas vezes, têm sua aplicação restrita a construções onde a concepção arquitetônica determina o seu uso, no entanto há algumas vantagens do ponto de vista estrutural que podem justificar a sua aplicação. A reduzida área exposta ao fogo e aos ambientes agressivos, boa resistência a compressão axial com baixa tendência ao desenvolvimento de instabilidades localizadas, são algumas das vantagens da utilização destas estruturas. O objetivo principal deste trabalho é analisar numericamente o comportamento da ligação entre viga de seção I com coluna tubular circular, para tanto são consideradas configurações usuais de ligação com anéis externos transversais e chapa de alma. É ainda objetivo trazer um panorama das estruturas tubulares em geral, com o desenvolvimento histórico das pesquisas, e principalmente estabelecer uma compilação dos procedimentos analíticos de cálculo e classificação apresentados pelas normas Eurocode 3 e ANSI/AISC. A análise numérica foi realizada por meio dos pacotes comerciais TRUEGRID® e ANSYS®, os quais aplicam o método dos elementos finitos. Foram empregados modelos que consideram as características mecânicas do aço, como plastificação e encruamento, e ainda as não-linearidades geométricas e de contato. Os resultados numéricos apresentaram coerência razoável com os modelos analíticos normativos. Foi possível o conhecimento do comportamento M-'fi' (momento-rotação) das ligações, bem como a determinação dos parâmetros que caracterizam tal relação, como resistência, rigidez inicial e ductilidade. Os estudos comprovaram a eficácia dos anéis externos na distribuição dos esforços oriundos do engastamento parcial da viga, fazendo com que a coluna não seja comprometida.
Título em inglês
Numerical analysis of steel beam-to-column connection with circular hollow section column
Palavras-chave em inglês
Beam-to-column connections
Tubular structures
Resumo em inglês
The application of tubular structures is usually restricted to constructions on which the architectural conception demands them. However, there are also several structural advantages which justify their usage, such as a) reduced exposed area concerning fire and agressive environments; b) high axial compression resistance; c) high local buckling resistance. The aim of this work is the numerical analysis on the behavior of the I beam-circular hollow column connection, usually constituted by an external ring with single plate. It is presented a general view about the researchers development over the years on tubular structures focusing the compilation of the analytical design procedures and Eurocode 3 and ANSI/AISC classification as well. Finite element method softwares TRUEGRID and ANSYS are used for the numerical analysis in order to consider steel mechanical properties such as yielding, hardening and also geometric and contact nonlinearities. Numerical results present good agreement to codes' analytical models. Analysis lead to understanding the connection's moment-rotation behavior and some of its parameters such as resistance, initial stiffness and ductility. It is shown external rings significantlly improve the semi-rigid connections stress distribution at the columns face.
 
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Data de Publicação
2009-08-24
 
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