Avaliação da resistência de ligações T entre perfis tubulares soldados em aço inoxidável com o banzo carregado axialmente
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Data de Publicação: | 2021 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17392 |
Resumo: | Tubular profiles have become increasingly prominent in civil engineering as they have numerous benefits. They have a more economical geometry, a smaller surface area that favours protection against corrosion, are lighter concerning other profiles with the same resistance. Furthermore, they have high resistance to compression, torsion, bending and combined loads. For these reasons, they are commonly used in columns, trusses, and bracing elements. When tubular profiles are used, it is necessary to assess the joints' strength, considering that they can fail by different mechanisms. Several studies have been carried out on carbon steel tubular joints, but almost no work satisfactorily addresses the stainless steel tubular joints. Thereby, the present work aims to develop a formulation semi-analytically to predict stainless steel tubular T joints' resistance with axially loaded chords. Therefore, the chord side walls' contribution is determined, followed by applying the Ritz energy principle. For the validation of the data obtained by this formulation, numerical models are developed and calibrated with experimental evaluations. Additionally, the numerical models were also used in a parametric study that helped understand the joint’s behaviour when subjected to axial forces on the chord. For cases with the chord in compression, a reduction in the ultimate joint capacity was observed. On the other hand, in cases with tensioned chord, a small increase in the joint resistance was verified up to a certain level, from which it drops. A correction factor is proposed concerning the level of load applied to the chord and the chord side wall's slenderness. Finally, the proposed method's obtained results are compared to the numerical results, as well as the results from the main current standards and literature. It was observed that the proposed method, as well as the NBR 16239 design code, presented satisfactory results, while the other results were, in general, very conservative. |
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They have a more economical geometry, a smaller surface area that favours protection against corrosion, are lighter concerning other profiles with the same resistance. Furthermore, they have high resistance to compression, torsion, bending and combined loads. For these reasons, they are commonly used in columns, trusses, and bracing elements. When tubular profiles are used, it is necessary to assess the joints' strength, considering that they can fail by different mechanisms. Several studies have been carried out on carbon steel tubular joints, but almost no work satisfactorily addresses the stainless steel tubular joints. Thereby, the present work aims to develop a formulation semi-analytically to predict stainless steel tubular T joints' resistance with axially loaded chords. Therefore, the chord side walls' contribution is determined, followed by applying the Ritz energy principle. For the validation of the data obtained by this formulation, numerical models are developed and calibrated with experimental evaluations. Additionally, the numerical models were also used in a parametric study that helped understand the joint’s behaviour when subjected to axial forces on the chord. For cases with the chord in compression, a reduction in the ultimate joint capacity was observed. On the other hand, in cases with tensioned chord, a small increase in the joint resistance was verified up to a certain level, from which it drops. A correction factor is proposed concerning the level of load applied to the chord and the chord side wall's slenderness. Finally, the proposed method's obtained results are compared to the numerical results, as well as the results from the main current standards and literature. It was observed that the proposed method, as well as the NBR 16239 design code, presented satisfactory results, while the other results were, in general, very conservative.Os perfis tubulares têm se destacado cada vez mais na engenharia civil por apresentarem inúmeros benefícios. Apresentam geometria mais econômica, área superficial menor que favorece a proteção contra a corrosão, são mais leves em relação a outros perfis com mesma resistência, além de resistirem bem à compressão, torção, flexão e esforços combinados. Por estes motivos são comumente empregados em colunas, treliças e elementos de contraventamento. Quando perfis tubulares são utilizados, torna-se necessário avaliar a resistência das ligações entre estes, tendo em vista que são regiões que podem falhar por vários mecanismos distintos. Muitos estudos foram desenvolvidos a respeito de ligações tubulares em aço carbono, mas quase não existe material que fale sobre ligações tubulares em aço inoxidável de forma satisfatória. Com isso, o presente trabalho busca desenvolver semi-analiticamente uma formulação que forneça a resistência de ligações T entre perfis tubulares em aço inoxidável com o banzo carregado axialmente. Para tanto são determinados os campos de tensão exatos das paredes laterais do banzo e posteriormente, aplica-se o princípio da energia de Ritz. Para a validação dos dados obtidos pela formulação em questão, são desenvolvidos modelos numéricos calibrados com avaliações experimentais. Tais modelos também deram origem a um estudo paramétrico que ajudou a compreender o comportamento da ligação quando esta é submetida a esforços axiais no banzo. Percebeu-se que quando o banzo está comprimido há uma queda na resistência da ligação, mas quando o banzo está tracionado, há um pequeno acréscimo da resistência até certo nível, a partir do qual a resistência decresce. Para a consideração dessas variações na resistência da ligação, é proposto um fator de correção que leva em consideração o nível de carga aplicada ao banzo e a esbeltez da parede lateral do mesmo. Por fim, os resultados obtidos pelo método proposto são comparados aos resultados numéricos, assim como aos resultados oriundos das principais normas vigentes e da literatura. Observou-se então que tanto o método proposto neste trabalho quanto a formulação disposta na NBR 16239 apresentaram resultados satisfatórios, enquanto os demais resultados foram, no geral, muito conservadores.Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2022-03-25T12:19:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Mateus Moreira Nogueira - 2021 - Completo.pdf: 4600802 bytes, checksum: 81c362a8ba3bed1ca31c4081f91159fe (MD5)Made available in DSpace on 2022-03-25T12:19:51Z (GMT). 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