DECIV - Departamento de Engenharia Civil
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Item Análise numérica de ligações soldadas entre pilar de seção RHS e viga de seção “I”.(2021) Barros, Henrique Teixeira Godoi de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Nunes, Gabriel VieiraAs seções tubulares apresentam características mecânicas que as credenciam para aplicação em diferentes tipos de estruturas. Tradicionalmente empregadas em coberturas espaciais, a utilização de colunas tubulares associadas as vigas de seção “I” é uma alternativa crescente em concepções de pórticos estruturais. No dimensionamento dessas ligações, a consideração da rigidez inicial é uma etapa importante considerando-se sua influência nos deslocamentos e esforços internos da estrutura. As normas nacionais e internacionais ainda não apresentam a abordagem dessas ligações, quanto a rigidez. Nesse contexto, foram analisadas ligações soldadas, tipo T , uniplanar entre perfil tubular retangular e viga de seção “I”, considerando flexão no plano. O estudo foi realizado através de análises numéricas, via método dos elementos finitos (MEF), em um software comercial (ANSYS). A calibração do modelo numérico foi realizada com resultados experimentais. Após a validação do modelo, foi realizado um estudo paramétrico variando as dimensões da seção transversal do tubo (espessura, comprimento da parede frontal e lateral) e da viga (largura do flange,altura da alma e comprimento) para verificar a influência desses parâmetros geométricos na rigidez inicial da ligação. Os resultados foram utilizados na elaboração de uma equação para a rigidez inicial e na proposição de uma adaptação ao Método das Componentes, de acordo com as diretrizes propostas pelo Eurocode 3.Item Análise de confiabilidade de vigas em perfis formados a frio susceptíveis à flambagem distorcional utilizando dados de análise numérica incorporados à variável erro do modelo.(2022) Silva, Márcio Maciel da; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Vieira, Washington Batista; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Vieira, Washington Batista; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira deAs vigas constituídas de perfis formados a frio em seção Ue e Ze são comumente utilizadas em coberturas, como terças, e também empregadas como vigas principais para estrutura de edificações. Em vigas de perfis formados a frio, submetidas à flexão simples, com restrição à flambagem lateral com torção e sem restrição à mesa comprimida, a flambagem distorcional pode ser o modo de falha predominante. Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo mostrar o desenvolvimento de um estudo sobre o modo de instabilidade distorcional em perfis formados a frio de seções Ue e Ze sujeitos à flexão simples, por meio de análise numérica, utilizando o software em elementos finitos ABAQUS, e o CUFSM, um software baseado no método das faixas finitas. O software Matlab foi utilizado para automatizar a modelagem de forma que uma série de simulações numéricas com nãolinearidade geométrica e material fossem realizadas e validadas com resultados experimentais da literatura. A pesquisa envolveu 62 vigas de seção Ue e 78 vigas de seção Ze, com resultados experimentais para a validação do modelo numérico. Posteriormente, uma ampliação no banco de dados foi realizada, resultando em 108 vigas de seção Ue e 73 vigas de seção Ze. Portanto, o presente trabalho foi constituído de 1093 simulações de perfis formados a frio, abrangendo 170 vigas de seção Ue e 151 vigas de seção Ze. Assim, realizou-se uma análise de confiabilidade com o método FORM, utilizando combinações de ações de acordo com os parâmetros de calibração do AISI-LRFD e AISI-LSD para obter o índice de confiabilidade (β) e probabilidade de falha (Pf). A partir desses resultados, observou-se uma boa aproximação entre os índices de confiabilidade dos modelos de seção Ue e o índice alvo estabelecido de βo = 2,5, referência para a calibração do AISI S100:2016, considerando o coeficiente de ponderação da resistência = 1,10, disposto no método da resistência direta (MRD), apresentado no anexo C da ABNT NBR14762:2010. Entretanto, para os perfis de seção Ze, o índice de confiabilidade β apresentou-se inferior ao índice alvo de 2,5, sugerindo um aumento do coeficiente de ponderação da resistência , como disposto na ABNT NBR14762:2010.Item Análise numérica de ligações em sistemas de armazenagem industrial.(2019) Escanio, Lucas Alves; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Souza, Flávio Teixeira de; Cury, Alexandre AbrahãoSistemas 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 portapallets 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.Item Estudo de ligações T compostas de seções tubulares de paredes esbeltas.(2020) Guerra, Messias Junio Lopes; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Batista, Eduardo de Miranda; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Nunes, Gabriel Vieira; Alves, Vinicius NicchioAs ligações com perfis de seção tubular em aço possuem características particulares no seu comportamento estrutural que têm sido objeto de diversas pesquisas na área. Contudo, há poucos estudos do comportamento e da resistência das ligações tubulares compostas de paredes esbeltas. Assim, neste trabalho é apresentado um estudo teórico, experimental, numérico e paramétrico de ligações tipo T compostas de perfis tubulares de aço com seções de paredes esbeltas, retangulares para o banzo e circulares para o montante. Os estudos avaliaram a capacidade de carga e o comprimento das ligações, considerando o modo de falha caracterizado pela plastificação da face superior do banzo sob carregamento axial de compressão no montante e tração ou compressão no banzo. No programa experimental, foram ensaiados 28 protótipos, divididos em três séries de dimensões geométricas diferentes e com níveis variados para as cargas axiais. Foi também realizado um estudo experimental da influência do comprimento do banzo nos resultados visando a definição final dos protótipos de ensaio. Os valores dos deslocamentos medidos por transdutores posicionados nas faces do banzo foram utilizados para determinação da capacidade de carga da ligação e utilizando o critério de deslocamento limite. Modelos numéricos foram desenvolvidos em elementos finitos por meio de programa comercial e validados com resultados experimentais de carga e deslocamento nas faces do banzo. Inicialmente, a validação foi realizada com resultados de pesquisa anterior e, posteriormente, com os resultados experimentais desta pesquisa. Os resultados indicaram uma boa correlação experimental-numérica, permitindo a realização do estudo paramétrico, por meio das variações dos carregamentos axiais e dos parâmetros geométricos (relação entre o diâmetro do montante e a largura do banzo) e 2 (relação entre a largura do banzo e sua espessura) da ligação. O estudo paramétrico propiciou a obtenção de adequações do fator de redução da capacidade de carga da ligação das proposições teóricas de prescrições internacional e nacional (ISO 14346 e NBR 16239). A equação obtida considera carga axial de tração e compressão no banzo, englobando a classe dos perfis de seção esbelta. Os valores de capacidade de carga obtidos numericamente foram comparados com os calculados pela equação proposta e pelas equações normativas. A equação proposta apresentou melhores resultados estatisticamente, comprovando a sua eficiência e viabilidade para o cálculo da capacidade de carga de ligações T com plastificação da face superior do banzo, sobretudo para os modelos das classes 3 e 4.Item Influência do contraventamento na estabilidade e resistência de estruturas em aço.(2021) Azevedo, Iara Santana de; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Batelo, Everton André Pimentel; Neves, Francisco de Assis dasO 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.Item Análise numérica paramétrica de ligações do tipo "T" com carga no banzo.(2020) Silva Neto, João Batista da; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Nunes, Gabriel Vieira; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Nunes, Gabriel Vieira; Alves, Vinicius Nicchio; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas deAs diversas aplicabilidades do aço e seu grande uso tornaram este material economicamente e tecnicamente viável na indústria da construção civil. Dentre suas vantagens destaca-se a elevada resistência mecânica, a facilidade de montagem e a relação custo-benefício. Desta forma, neste trabalho, realizou-se um estudo sobre ligações tubulares do tipo “T”, muito presente em estruturas treliçadas de coberturas e passarelas. As ligações estudadas são formadas por uma combinação de um montante circular, sujeito a um carregamento de compressão, e um banzo retangular, carregado axialmente com esforços de tração ou compressão. Visando uma adequação das equações normativas de dimensionamento das ligações, realizou-se uma análise numérica paramétrica a partir da construção e validação de modelos tridimensionais desenvolvidos em um programa de elementos finitos. A partir de um conjunto de dados, curvas e superfícies de regressão permitiram a proposição de novas equações para o fator de redução de capacidade resistente das ligações devido à carga aplicada no banzo. Os valores da capacidade resistente obtidos numericamente foram comparados com os calculados por meio das equações analíticas recomendadas pelas atuais normas de projeto e também com as equações propostas. Na compressão percebeu-se uma divergência maior dos valores utilizando-se as equações normativas do que a equação proposta, enquanto que, na tração, não houve diferença significativa entre os resultados encontrados pelas equações. Além disso, para os modelos não contemplados pelas prescrições normativas, as equações propostas demonstraram boa correlação e pouca dispersão.Item Análise numérica da influência das dimensões de perfurações em perfis formados a frio do tipo rack submetidos à compressão centrada sujeitos à flambagem distorcional.(2021) Pinto, Ramon Albis Rodrigues; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís CabelloConstantemente torna-se necessária a realização de perfurações em perfis de aço formados a frio. Este trabalho teve o objetivo de avaliar como o comportamento estrutural desses perfis é influenciado pelas dimensões e posição das perfurações, bem como obter valores de forças axiais resistentes de compressão associada ao modo distorcional, via Método dos Elementos Finitos e compará-las a valores obtidos por uma extensão ao Método da Resistência Direta, presente em normas brasileiras. Dessa forma, foram trabalhadas análises numéricas pela Teoria Generalizada de Vigas, via software GBTul e pelo Método dos Elementos Finitos, via ANSYS, para obtenção da força resistente em função dos modos de instabilidade possíveis. Devido às características da seção transversal estudada, rack, e das condições de contorno definidas, buscaram-se formas para que o modo distorcional fosse o governante. Sabendo, por meio de pesquisas anteriores que perfurações influenciam no comportamento de placas, foram realizadas variações nas larguras e comprimentos de furos retangulares nas almas dos perfis, além de diversificações das linhas de furos. Estudou-se dois métodos e um apresentou boas correlações quando comparado a resultados obtidos pelo Método Dos Elementos Finitos, apresentando uma divergência média de 6,1%. Verificou-se que as dimensões das larguras dos furos reduzem a resistência em uma proporção maior que o comprimento deles. Além disso, perfis com uma linha de furo apresentaram maiores resistências do que aqueles com duas linhas e, para essa última configuração, linhas de furos mais distantes das bordas também apresentaram maiores valores de resistência.Item Estudo de ligações tipo "T" com perfis tubulares de seção composta de paredes esbeltas.(2017) Guerra, Messias Júnio Lopes; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Batista, Eduardo de Miranda; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas deOs perfis tubulares de aço têm grande aplicabilidade na construção metálica e as ligações entre esses tipos de perfis possuem características particulares que devem ser consideradas na análise estrutural. Em função dessas características, as ligações são objeto de diversas pesquisas possuindo prescrições normativas específicas para o seu dimensionamento. As pesquisas, em geral, têm principalmente seus estudos, em perfis de seção compacta, em função do uso de cargas elevadas de projeto e de evitar modos locais de instabilidade. Para o caso de seções tubulares semi-compactas ou esbeltas as pesquisas são reduzidas e o comportamento e resistência das ligações pouco estudados. Assim, neste trabalho é apresentado um estudo teórico, numérico e experimental de ligações soldadas do tipo “T” formadas por perfis tubulares de aço de seções esbeltas, com seção transversal retangular no banzo e circular no montante da ligação. Os estudos realizados avaliam o comportamento, os modos de falha da ligação e a carga última pelo critério da deformação limite. Foram realizados ensaios em 12 modelos com variação dos parâmetros 2razão entre a largura e a espessura do banzoe (razão entre o diâmetro do montante e a largura banzo). Os modelos experimentais foram ensaiados no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Ouro Preto com carregamento axial de compressão no montante. Os resultados experimentais foram comparados com as prescrições internacionais e nacional mais recentes devidamente adaptadas para perfis de paredes esbeltas e utilizando o critério de deformação limite. Os resultados indicaram o modo de falha A. A comparação entre os modelos experimentais e teóricos indicaram, em geral, boa correlação entre os resultados. Foi observado o valor do parâmetro 2 quanto menor o valor desse parâmetro maior a resistência da ligação. E quanto ao parâmetro quanto menor o seu valor tem-se maior proximidade entre os valores experimentais e teóricos, comparados com os valores de maiores. Com relação ao modelo numérico, não houve boa correlação com os resultados experimentais, indicando a necessidade de ajustes e posterior calibração de resultados.Item Estratégias numéricas para otimização da solução não linear de problemas estruturais.(2019) Rocha Segundo, Jackson da Silva; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silva, Amilton Rodrigues da; Maximiano, Dalilah PiresÉ crescente a busca por ferramentas computacionais capazes de realizar simulações numéricas de sistemas estruturais com comportamento não linear. Para problemas estáticos não lineares, em particular, é fundamental a implementação e uso de estratégias numéricas com o objetivo de obter de forma completa as trajetórias de equilíbrio da estrutura, superando possíveis pontos críticos (pontos limite e de bifurcação). No contexto dos métodos de discretização (Método dos Elementos Finitos, Método das Diferenças Finitas, Método dos Elementos de Contorno, etc), em que estratégias incrementais e iterativas são geralmente adotadas, os solvers não lineares devem ser eficientes nas duas fases do processo de solução (predita e corretiva), para cada passo do carregamento aplicado. São implementadas neste trabalho duas estratégias para tornar o procedimento de solução não linear mais robusto e eficiente: o ciclo iterativo de Potra-Pták e a técnica de otimização da busca linear. A primeira estratégia consiste em uma modificação do processo iterativo de Newton-Raphson, na qual são realizadas duas avaliações da função gradiente, representada pelas forças desequilibradas do sistema estrutural. Por sua vez, a busca linear é a técnica que visa escalonar o vetor de deslocamentos corretivos na fase iterativa, procurando garantir e acelerar a convergência do processo. Essas estratégias numéricas são detalhadas, implementadas (na ferramenta computacional CS-ASA, Computational System for Advanced Structural Analysis) e usadas em análises de estruturas com forte não linearidade. Através dos resultados numéricos obtidos, percebe-se que as estratégias empregadas são alternativas válidas e eficientes para a análise não linear geométrica de vigas, colunas, pórticos e arcos, proporcionando, em geral, a redução no número de incrementos de carga, iteração e tempo de processamento para obter o caminho de equilíbrio de forma completa.Item Análise de ligações tipo luva sob compressão.(2019) Oliveira, Matheus Miranda de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Amparo, Lucas Roquete; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Amparo, Lucas Roquete; Carvalho, Hermes; Alves, Vinicius NicchioA utilização de perfis tubulares de aço na construção metálica é difundida como uma alternativa aos tradicionais perfis abertos e em algumas aplicações é a mais viável. Nesse contexto, tem-se buscado facilitar a execução, montagem e manutenção, bem como reduzir custos e melhorar o design das estruturas. Assim, esse trabalho apresenta estudos sobre um novo tipo de emenda entre perfis tubulares de seção circular aplicado a sistemas treliçados, a ligação tipo luva. A ligação explorando a eficiência quanto a resistência a tração e compressão dos perfis tubulares, bem como seu apelo estético. A ligação luva é composta por dois tubos de seção circular ligados por parafusos passantes a um terceiro tubo interno e também de seção circular e com menor diâmetro. A ligação permite uma harmonia na continuidade do perfil, tornandose uma ligação que induz esteticamente a uma continuidade das barras ligadas na estrutura real. Algumas pesquisas anteriores avaliaram a ligação luva com parafusos passantes e com a furação alinhada e cruzada sob força axial de tração. Neste trabalho avaliou-se o comportamento da ligação luva sob compressão. Foi desenvolvido um modelo numérico em elementos finitos utilizando o programa computacional ANSYS, permitindo a análise numérica com variações de diversas características geométricas da ligação. As análises numéricas/paramétricas propiciaram a identificação dos possíveis modos de falha da ligação, sendo eles: escoamento da seção bruta, flexão nos parafusos, cisalhamento do parafuso e ovalização dos furos. Além disso, pôde-se estudar parâmetros geométricos limites para o dimensionamento e utilização da luva sob compressão. Ao final foi possível propor e avaliar formulações existentes para a determinação da capacidade resistente da ligação atestando sua eficiência e aplicabilidade.