DECIV - Departamento de Engenharia Civil
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Item Experimental and numerical analysis of composite steel and concrete trusses.(2021) Martins, Joel Donizete; Pereira Junior, Sineval Esteves; Xavier, Ellen Martins; Neiva, Luiz Henrique de Almeida; Sarmanho, Arlene Maria CunhaIn the present work, two composite trusses formed by tubular shapes supporting a concrete slab were evaluated. Based on analytical formulation related to the problem, according to recommendations of standards, numerical analyses were performed, with models created using the software Ansys, and an experimental analysis with full-scale tests. Good agreement between the three analysis types was observed. A possible shear connection failure in one truss was observed. With a change in the second truss's connector length, an increase in the structure's strength and rigidity was achieved. In this study, because the shear connectors were directly welded on the upper chord wall, local effects with localized plastifications were evidenced.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.Item Análise de fadiga de ligações soldadas de barras de aço tubulares.(2013) Lage, Carmem Miranda; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Freitas, Marcílio Sousa da RochaNesse trabalho é apresentada uma análise de fadiga de ligações soldadas formadas por perfis estruturais tubulares de aço. É apresentado o procedimento de estimativa de vida útil à fadiga dessas ligações por meio dos métodos da tensão geométrica e da tensão nominal, estabelecidos no CIDECT 8 e Eurocode 3, com abordagem baseada em ciclos de tensão (curvas S-N). A filosofia de projeto associada a esta abordagem é a de vida garantida, que deve proporcionar um nível aceitável de confiabilidade da estrutura sem inspeções periódicas. O modelo analisado foi o de uma ponte metálica treliçada, sendo apresentada uma discussão entre esses dois métodos abordando vantagens e limitações. Os resultados obtidos permitiram determinar qual método é melhor aplicável para uma dada situação de projeto.Item Estudo teórico, numérico e experimental de treliças mistas em perfis tubulares.(2014) Martins, Joel Donizete; Sarmanho, Arlene Maria CunhaNeste trabalho avaliou-se o comportamento de treliças mistas em perfis metálicos com seção transversal tubular associadas a lajes maciças de concreto armado. Foram analisados os resultados experimentais de uma treliça mista em escala real com vão de 10000 mm, laje com 2000 mm de largura e 100 mm de espessura, com perfis em seção tubular circular nas diagonais (TC 101,6 x 6,4) e montantes (TC 60,2 x 6,4), e perfis em seção tubular retangular no banzo inferior (TR 150,0 x 120,0 x 6,4) e no banzo superior (TR 150,0 x 120,0 x 5,6). As análises realizadas identificaram que o mecanismo de falha da treliça mista foi na ligação de cisalhamento. Os resultados indicaram a necessidade de maiores avaliações em relação aos conectores soldados em perfis tubulares, sendo realizados ensaios do tipo "push-out" com a ligação de cisalhamento em perfil tubular. Foram realizados ensaios “push-out” com os conectores de cisalhamento iguais ao da treliça mista testada anteriormente, tipo "U" laminado, com comprimento de 80 mm. Para avaliação da influência do comprimento do conector foram também ensaiados conectores do tipo "U" com comprimentos de 40 mm e 120 mm. Foram realizados 12 ensaios e os conectores foram soldados a perfis tubulares de mesma seção dos banzos da treliça mista. O comportamento da estrutura, das suas ligações e da ligação de cisalhamento também foi avaliado utilizando prescrições de normas e modelos em elementos finitos criados a partir do programa computacional ANSYS. Os resultados numéricos apresentaram boa correlação com resultados experimentais e foram utilizados em diversas análises paramétricas. Tais análises envolveram treliças mistas em perfis tubulares com diferentes vãos e uma proposta de treliça mista com banzo superior com seção reduzida. Foram também avaliados modelos numéricos de ligações isoladas de treliça mista, incluindo a laje e os conectores de cisalhamento, indicando que se pode usar este modelo para avaliação de ligações mistas. Os resultados numéricos também identificaram um modo de falha na conexão associado à parede do tubo retangular. Foi proposto um modelo teórico simplificado para a avaliação deste modo, cujos resultados foram comparados com dados dos experimentos e concluiu-se que para avaliar a capacidade resistente de ligação de cisalhamento em perfis tubulares deve-se considerar a ruptura da conexão e a flexão da parede do tubo e que, quanto maior é a resistência do concreto, mais importante é esta verificação.Item Modelagem numérica de ligações K tubulares entre RHS e CHS.(2011) Santos, Marcela Lima; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Silva, José Guilherme Santos da; Neves, Luis Felipe da CostaOs perfis tubulares sem costura são largamente em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “K” com perfis tubulares retangulares (RHS) para a corda e perfis circulares (CHS) para as diagonais efetuada com base na norma européia, Eurocódigo 3, e no CIDECT através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. As nãolinearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com um encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha, a distribuição de tensões, a influência da excentricidade, e a influência das relações geométricas entre as diagonais circulares e o banzo retangular.Item Comportamento de ligações tubulares Tipo Kt entre perfis RHS e CHS.(2011) Lima, Nívia dos Santos; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Silva, José Guilherme Santos daOs perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “KT” com perfis tubulares retangulares (RHS) para a corda e perfis circulares (CHS) para o montante e diagonais, efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com um encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha, a distribuição de tensões e a influência das relações geométricas entre as diagonais e montante circulares e o banzo retangular.Item Comportamento de ligações tipo K Entre RHS e CHS sujeitas a esforços axiais no banzo.(2011) Santos, Marcela Lima; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Silva, José Guilherme Santos daOs perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade para o uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “K” com perfis tubulares retangulares (RHS) para o banzo e perfis circulares (CHS) as diagonais efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, e no CIDECT através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Nestas análises verificou-se a influência do esforço axial atuante no banzo no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação tri-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha, a distribuição de tensões e a influência das relações geométricas entre as diagonais circulares e o banzo retangular.Item Comportamento de ligações tipo T entre Rhs e Chs.(2011) Affonso, Gisele Ribeiro; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Silva, José Guilherme Santos daOs perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “T” com perfis tubulares retangulares (RHS) para a corda e perfis circulares (CHS) para o montante efetuado com base na norma europeia, Eurocode 3, e no CIDECT através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com um encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha, a distribuição de tensões, a influência da excentricidade, e a influência das relações geométricas entre o montante circular e o banzo retangular.Item Análise de ligações em perfis tubulares de aço do Tipo K e KT com afastamento entre as diagonais e o montante.(2007) Mendanha, Fabiano Oliveira; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Muniz, Cereno de Freitas Diniz GonçalvesNesse trabalho, é apresentado um estudo de ligações soldadas dos tipos K e KT com barras afastadas, formadas por perfis tubulares de aço estrutural, sem costura, de seção transversal retangular no banzo e circular para as diagonais e montante. O estudo envolve geração, análise e calibração de modelos numéricos em elementos finitos, a partir de resultados obtidos em ensaios experimentais, realizados anteriormente, com protótipos em escala real. Foram analisados diversos modelos com elementos de casca, avaliando a influência do raio de dobramento dos perfis retangulares, bem como algumas alternativas de modelagem da solda das ligações. As análises realizadas apresentam boa correlação com os resultados experimentais.