Análise de estabilidade de arcos metálicos bi-articulados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cordeiro, Luís Filipe Gaspar
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/26319
Resumo: Mestrado em IPB-ESTG
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spelling Análise de estabilidade de arcos metálicos bi-articuladosArcos metálicosCarga crítica de EulerCarga crítica de TimoshenkoCarga de colapsoGrandes deslocamentos e deformaçõesDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MecânicaMestrado em IPB-ESTGOs arcos são estruturas utilizadas como forma de construir grandes vãos, já que, em alguns elementos estruturais, a curvatura introduz ganhos de resistência. Por apresentarem um comportamento fortemente não linear, é interessante que as formulações numéricas utilizadas na modelação das estruturas arqueadas levem em consideração as várias fontes de não linearidade, tais como as geométricas e do material. Esta dissertação está inserida no contexto da análise inelástica de arcos metálicos. São estudados arcos com várias características, desde os arcos circulares até aos arcos pouco abatidos. Esta tese descreve um estudo analítico e um estudo numérico sobre o comportamento de encurvadura de arcos metálicos. Os arcos apresentam imperfeições estruturais que diferem consideravelmente das secções laminadas a quente ou soldadas, é dada especial atenção à inclusão no modelo numérico. Foram realizadas 320 simulações de arcos com apoio bi- articulado onde se variou o comprimento do arco, 6m, 10m, 15m, 20m em função da altura até atingir um ângulo de 90º. Os esforços aplicados foram duas cargas pontuais com 1m de distância do centro do arco. No estudo analítico calculou-se a carga de colapso de arcos metálicos e fez-se uma comparação com a carga crítica de Euler e a carga crítica de Timoshenko. No estudo numérico foi calculado o comprimento de encurvadura de arcos metálicos e a carga crítica que foi obtida através do Software Ansys. As imperfeições geométricas foram introduzidas nas simulações. Todos os arcos falharam por encurvadura fora do plano elástico-plástico caracterizado por a presença de zonas plásticas na nervura do arco e deformação do arco fora do plano. Nos exemplos simulados, foram analisadas as trajetórias de equilíbrio, a influência da razão de abatimento e curvas de resistência dos arcos. Os resultados obtidos com a metodologia numérica permitem apresentar equações que permite o cálculo da carga crítica de arcos metálicos. A precisão do modelo de elementos finitos é verificada comparando os resultados.Arches are structures used as a means of constructing large spans, since, in some structural elements, curvature introduces gains in resistance. Because they present a strongly non-linear behaviour, it is interesting that the numerical formulations used in the modelling of arched structures take into account the various sources of non-linearity, such as geometric and material ones. This dissertation is inserted in the context of inelastic analysis of metallic arches. Arches with various characteristics are studied, from circular arches to low arches. This thesis describes an analytical and a numerical study on the buckling behaviour of metallic arches. Arches have structural imperfections that differ considerably from hot rolled or welded sections, special attention is paid to inclusion in the numerical model. A total of 320 simulations of arches with bi-articulated support were carried out where the length of the arch was varied, 6m, 10m, 15m, 20m as a function of height until an angle of 90º was reached. The applied forces were two point loads 1m away from the center of the arch. In the analytical study the collapse load of metallic arches was calculated and a comparison was made with Euler's critical load and Timoshenko's critical load. In the numerical study the buckling length of metallic arches and the critical load was calculated and obtained using Ansys software. Geometric imperfections were introduced in the simulations. All the arches failed due to buckling out of the elastic-plastic plane characterized by the presence of plastic zones in the arch rib and out-of-plane deformation of the arch. In the simulated examples, the equilibrium trajectories, the influence of the slump ratio and resistance curves of the arches were analyzed. The results obtained with the numerical methodology allow the presentation of equations that allows the calculation of the critical load of metallic arches. The accuracy of the finite element model is checked by comparing the results.Mesquita, L.M.R.Biblioteca Digital do IPBCordeiro, Luís Filipe Gaspar2023-01-05T10:11:40Z20222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/26319TID:203145968porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:58:50Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/26319Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:16:50.512016Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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