[pt] Os sistemas de cobertura constituem uma parcela considerável dos custos finais de galpões de grandes dimensões. Os carregamentos desse sistema são transferidos para os pilares a partir dos vigamentos principais. Dúvidas sobre qual é a melhor solução para o dimensionamento do vigamento principal podem surgir devido aos grandes vãos que essas estruturas devem cumprir. Esta dissertação apresenta um estudo das configurações estruturais e uso de diferentes materiais para o projeto, fabricação e montagem de coberturas de galpões de grandes dimensões. Foram desenvolvidos diversos projetos de uma estrutura modelo onde se variou o tipo de perfil das cordas, o comprimento dos vãos, a geometria da seção transversal da treliça e a inclinação das diagonais. A partir dos resultados obtidos, realizou-se uma análise paramétrica buscando-se a solução que apresenta o menor peso estrutural dos vigamentos principais. A grande vantagem da utilização de treliças multiplanares é o bom comportamento fora do plano que esse tipo de estrutura oferece, podendo reduzir custos com travamentos e elementos secundários. Também foi realizado um estudo determinístico para dar apoio às decisões na escolha da melhor solução para os diversos tipos de galpões de grandes dimensões estudados. Os resultados preliminares obtidos indicam que a solução de cordas tubulares mistas, em partes selecionadas da estrutura, representa uma das soluções mais competitivas para este tipo de estrutura. / [en] Roofing systems constitute a considerable part of the final costs of large single-storey buildings. The loads of this system are transferred to the columns from the girders. During the design process may be raised the question of what may be the best solutions for the roof supporting girders, mainly due to the large spans required. This dissertation presents a study of the structural configurations and the use of different materials for the design, manufacture and assembly of roofs of large single-storey buildings. Several designs of a model structure were developed where the type of profile of the main chords, the length of the spans, the geometry of the cross-section of the truss and the angulation of diagonals were varied. Based on the obtained results, a parametric analysis was performed focused on solutions presenting the lower structural weight of the girders. The great advantage of using multiplanar trusses is the good behavior out of plane that this type of structure offers, which can reduce costs with bracing and secondary elements. A deterministic study was also carried out in order to support decisions in choosing the best solution for the various types of large single-storey buildings studied. The preliminary results obtained indicate that the solution of concrete filled steel tubular chords in selected parts of the structure represents one of the most competitive solutions for this type of construction.

Baigiamajame darbe projektuojamas logistikos centras „AUTOARENA“, kuris bus statomas Išradėjų g. 6, Šiauliuose. Pastatą sudaro trys pagrindinės funkcinės zonos: garažų, sandėlio ir administracinių patalpų. Pastato bendras plotas 2135,8 m2. Pastatas priskiriamas prie ypatingos paskirties statinių. Architektūrinėje dalyje pateikti bendri statinio rodikliai, techniniai-tūriniai sprendimai bei rekomendacijos. Konstrukcinėje dalyje pateikti 4 konstrukcijų skaičiavimai pagal standartus LST bei techninius Reglamentus STR. Technologinėje dalyje pateikti medžiagų žiniaraščiai bei savaeigio krano parinkimas. Prieduose pateikta šilumos laidumo koeficientų skaičiavimas, konstrukcinės dalies skaičiavimo kompiuterine programa, „Robot Structural Analysis Professional 2011“, ataskaitos bei lokalinė objekto sąmata, kuri suskaičiuota „ProsSama5g“ programa. / In this final work designed logistic center „AUTOARENA“, which will be build in Išradėjų st. 6, Šiauliai. The building consists of 3 main function zone: garages, store and office space. The total area of building 2135,8 m2. The building is assigned to special purpose buildings group. The architectural part presents general indicators of the structure, technical-content solutions and recommendations. Structural part consist 4 structures calculations in accordance with standards LST and technical Regalement STR. The technological part to provide material sheets and self-propelled crane selection. Annexes contain heat transfer coefficient calculation, design calculation of a computer program, "Robot Structural Analysis Professional 2011, localized estimate of building which calculated with “ProsSama5g” program.

Bakalaurinio baigiamajame darbe projektuojamas vieno aukšto ypatingas statinys – logistikos centras „Logista“. Pastatas projektuojamas Šiaulių miesto pramoniniame rajone, Aerouosto gatvėje. Bendras sklypo plotas 6831,68 m2, užstatymo plotas 1539,49 m2. / In this final work is designed one-story special building – logistic centre „Logista“. Building is designed in industrail district of Šiauliai, Aerouosto street. Overall area is 6831,68 m2, built-up area 1539,49 m2.

Changes in load characteristics, deterioration with age, environmental influences and random actions may cause local or global damage in structures, especially in bridges, which are designed for long life spans. Continuous health monitoring of structures will enable the early identification of distress and allow appropriate retrofitting in order to avoid failure or collapse of the structures. In recent times, structural health monitoring (SHM) has attracted much attention in both research and development. Local and global methods of damage assessment using the monitored information are an integral part of SHM techniques. In the local case, the assessment of the state of a structure is done either by direct visual inspection or using experimental techniques such as acoustic emission, ultrasonic, magnetic particle inspection, radiography and eddy current. A characteristic of all these techniques is that their application requires a prior localization of the damaged zones. The limitations of the local methodologies can be overcome by using vibration-based methods, which give a global damage assessment. The vibration-based damage detection methods use measured changes in dynamic characteristics to evaluate changes in physical properties that may indicate structural damage or degradation. The basic idea is that modal parameters (notably frequencies, mode shapes, and modal damping) are functions of the physical properties of the structure (mass, damping, and stiffness). Changes in the physical properties will therefore cause changes in the modal properties. Any reduction in structural stiffness and increase in damping in the structure may indicate structural damage. This research uses the variations in vibration parameters to develop a multi-criteria method for damage assessment. It incorporates the changes in natural frequencies, modal flexibility and modal strain energy to locate damage in the main load bearing elements in bridge structures such as beams, slabs and trusses and simple bridges involving these elements. Dynamic computer simulation techniques are used to develop and apply the multi-criteria procedure under different damage scenarios. The effectiveness of the procedure is demonstrated through numerical examples. Results show that the proposed method incorporating modal flexibility and modal strain energy changes is competent in damage assessment in the structures treated herein.

A utilização de treliças para o escoramento de elementos estruturais de concreto armado e aço é considerada uma solução eficaz para o atual sistema de construção de engenharia civil. Uma mudança de atitude no processo de construção, associado com a redução dos custos causou um aumento considerável na utilização de treliças tridimensionais em aço com maior capacidade de carga. Infelizmente, o desenho destes sistemas estruturais baseia-se em cálculos muito simplificados relacionadas com vigas de uma dimensão, com propriedades de inércia constantes. Tal modelagem, muito simplificada, não pode representar adequadamente a resposta real dos modelos estruturais e pode levar a inviabilidade econômica ou mesmo inseguro desenho estrutural. Por outro lado, estas estruturas treliçadas estão relacionadas com modelos de geometria complexa e são desenhados para suportar níveis de cargas muito elevadas. Portanto, este trabalho de investigação propôs modelos de elementos finitos que representam o caráter tridimensional real do sistema de escoramento, avaliando o comportamento estático e dinâmico estrutural com mais confiabilidade e segurança. O modelo computacional proposto, desenvolvido para o sistema estrutural não linear de análise estática e dinâmica, aprovou as habituais técnicas de refinamento de malha presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no programa ANSYS [1]. O presente estudo analisou os resultados de análises linear-elástica e não linear geométrica para ações de serviço, físicos e geométricos para as ações finais. Os resultados do presente estudo foram obtidas, com base na análise linear-elástica e não linearidade geométrica e física, e comparados com os fornecidos pela metodologia simplificada tradicional de cálculo e com os limites recomendadas por normas de concepção. / The use of lattice structures for shoring of steel, composite and reinforced concrete structures is considered an effective solution in the construction of civil engineering systems. An attitudinal change in the construction process associated with costs reduction has caused a considerable increase in the use of three-dimensional lattice steel truss systems with greater load capacity. Unfortunately, the design of these structural systems is based on very simplified calculations related to one-dimensional beams with constant inertia properties. Such a very simplified modeling cannot adequately represent the actual response of the structural models and can lead to uneconomic or even unsafe structural design. On the other hand, these lattice steel structures are related to three-dimensional models of complex geometry and are designed to support very high loading levels. Therefore, this work research has proposed finite element models that represent the actual three-dimensional character of shoring system, evaluating the static and dynamic structural behavior with more reliability and security. The proposed computational model, developed for the structural system non-linear static and dynamic analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations, based on the Annoys program. The present study has considered the results of a linear-elastic and non-linear geometric analysis for serviceability actions, physical and geometrical nonlinear analysis for ultimate actions. The results of the present investigation were obtained, based on linear-elastic and non-linear geometric and physical analysis, and compared with those supplied by the traditional simplified methodology of calculation and with the limits recommended by design standards.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danilo Guth.pdf: 5524444 bytes, checksum: 0d000481efd76a74f714599b9ac7f404 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inspirados por materiais encontrados na natureza, pesquisadores têm estudado a utilização de materiais celulares em diversas aplicações como biomedicina, engenharia aeroespacial e militar. O ganho em relação ao material base é a excelente relação entre peso e propriedades diversas como: rigidez ao cisalhamento; condutividade térmica/elétrica; absorção de impacto, ruído e vibrações. Uma classe específica são os materiais constituídos por células treliçadas. Estes possuem estrutura periódica, formada por células-base constituídas de barras distribuídas espacialmente no domínio da célula. Modernos processos de fabricação vêm viabilizando a confecção das células em escalas micro e nanométricas. Técnicas para obtenção de novas configurações são objeto de diversos estudos que buscam obter estruturas ótimas para uma dada função multiobjetivo. O presente trabalho implementa o uso de programação quadrática sequencial para a obtenção de células-base otimizadas para funções termomecânicas incluindo a maximização do módulo de cisalhamento, módulo volumétrico, coeficiente de Poisson e condutividade térmica, permitindo a inclusão de restrições de isotropia. A determinação das propriedades macroscópicas é obtida através do método da homogeneização. Diversos resultados são obtidos para os casos bidimensional e tridimensional.

A utilização de treliças para o escoramento de elementos estruturais de concreto armado e aço é considerada uma solução eficaz para o atual sistema de construção de engenharia civil. Uma mudança de atitude no processo de construção, associado com a redução dos custos causou um aumento considerável na utilização de treliças tridimensionais em aço com maior capacidade de carga. Infelizmente, o desenho destes sistemas estruturais baseia-se em cálculos muito simplificados relacionadas com vigas de uma dimensão, com propriedades de inércia constantes. Tal modelagem, muito simplificada, não pode representar adequadamente a resposta real dos modelos estruturais e pode levar a inviabilidade econômica ou mesmo inseguro desenho estrutural. Por outro lado, estas estruturas treliçadas estão relacionadas com modelos de geometria complexa e são desenhados para suportar níveis de cargas muito elevadas. Portanto, este trabalho de investigação propôs modelos de elementos finitos que representam o caráter tridimensional real do sistema de escoramento, avaliando o comportamento estático e dinâmico estrutural com mais confiabilidade e segurança. O modelo computacional proposto, desenvolvido para o sistema estrutural não linear de análise estática e dinâmica, aprovou as habituais técnicas de refinamento de malha presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no programa ANSYS [1]. O presente estudo analisou os resultados de análises linear-elástica e não linear geométrica para ações de serviço, físicos e geométricos para as ações finais. Os resultados do presente estudo foram obtidas, com base na análise linear-elástica e não linearidade geométrica e física, e comparados com os fornecidos pela metodologia simplificada tradicional de cálculo e com os limites recomendadas por normas de concepção. / The use of lattice structures for shoring of steel, composite and reinforced concrete structures is considered an effective solution in the construction of civil engineering systems. An attitudinal change in the construction process associated with costs reduction has caused a considerable increase in the use of three-dimensional lattice steel truss systems with greater load capacity. Unfortunately, the design of these structural systems is based on very simplified calculations related to one-dimensional beams with constant inertia properties. Such a very simplified modeling cannot adequately represent the actual response of the structural models and can lead to uneconomic or even unsafe structural design. On the other hand, these lattice steel structures are related to three-dimensional models of complex geometry and are designed to support very high loading levels. Therefore, this work research has proposed finite element models that represent the actual three-dimensional character of shoring system, evaluating the static and dynamic structural behavior with more reliability and security. The proposed computational model, developed for the structural system non-linear static and dynamic analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations, based on the Annoys program. The present study has considered the results of a linear-elastic and non-linear geometric analysis for serviceability actions, physical and geometrical nonlinear analysis for ultimate actions. The results of the present investigation were obtained, based on linear-elastic and non-linear geometric and physical analysis, and compared with those supplied by the traditional simplified methodology of calculation and with the limits recommended by design standards.

Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Arlene Maria Sarmanho Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RosilenedeFatima_D.pdf: 11511552 bytes, checksum: 29b74159f0f84a8ee1a18dcef013b5fa (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados de uma análise teórica, experimental e numérica, de uma ligação YT utilizada em estruturas metálicas planas, tendo como ponto de partida a verificação do comportamento global da ligação. Será avaliada uma ligação de treliça do tipo YT com diferentes afastamentos entre as barras "gap". As barras que compõem a ligação, aqui apresentada, possuem seções transversais tubulares circulares, vazadas de parede fina, soldadas entre si. O modo de colapso da ligação foi devido à plastificação da parede do banzo (uma diagonal tracionando a parede do banzo e o montante comprimindo). Um efeito de abaulamento da seção transversal do banzo na região do afastamento foi observado. O dimensionamento da ligação segue o Método dos Estados Limites, no qual as resistências de cálculo são verificadas. As barras envolvidas nesta ligação também sofrem a influência de momentos fletores. O estudo foi realizado através de uma análise comparativa entre uma solução analítica fornecida por normas técnicas internacionais, uma análise experimental e uma modelagem numérica utilizando-se o programa Ansys. A modelagem numérica, tendo como referência a análise experimental, foi realizada utilizando os elementos SHELL 181 e SHELL63, com 4 nós por elemento. Foram realizadas análises paramétricas com variação do afastamento, "gap"J entre os eixos do montante e da diagonal, observando-se que a resistência da ligação cresce com a redução do "gap". A finalidade deste estudo foi o entendimento do comportamento desta ligação, possibilitando assim, a disseminação desta concepção estrutural ainda pouco explorada_no Brasil para viabilizar a execução de projetos otimizados / Abstract: This work presents the theoretical, experimental and numerical analyses using of a YT joint used in plane trusses steel, having as the beginning point the verification of the global behavior of the connection. A connection of truss of YT type with gap members was evaluated. The members that compose the connection, presented here, have circular tubular cross sections welded among themselves. The failure mode of the connection was due to the plastic failure of the chord face (one web member pushing its face whereas the brace is pulling it out). An cambered effect of the chord cross section on the gap region was noted. The connection design follows the Limit State Design, in which the calculated resistance is verified. The involved members in this connection are also subjected the influence from add bendings. The study was developed by through a comparative analysis considering an analytical. solution supplied by intemational technical codes, an experimental analysis and a numerical modeling using with Ansys software. In the numerical study, the 4-node SHELL 181 and SHELL63 element was used to model the connection. The purpose of this study is to understand this connection mechanical behavior, thus contributing to possible the dissemination of this structural. conception still not explored so much in Brazil yet and to to be feasible the execution of optimized projects / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Anledningen till att samhället fungerar som invånare förväntar sig och är vana vid är att det mesta är uppstrukturerat med lagar och regler varav många grundar sig i erfarenheter från verkligheten. Till exempel dimensioneras byggnader efter regler som har prövats fram såsom ändrade regler för snölast. Den senaste ändringen skedde i EKS 10 år 2016 vilket bland annat kan ha påverkats av det som skedde vintern 2009/2010 då många tak rasade in på grund av en förhöjd mängd snö jämfört med tidigare dimensioneringsriktlinjer. Ändringen påverkades även av insikten för risken med ojämn fördelning av snön. Samtliga bärande delar i en byggnad är alltså dimensionerade av en konstruktör för att hålla för en viss last. Syftet med arbetet var att kartlägga och öka kunskapen om dimensionering av stålfackverk i hallbyggnader, varav denna undersökning fokuserar på sadelfackverk. Att belysa brandskyddsfrågan var också en del av syftet. Arbetet genomfördes med hjälp av en faktaundersökning som understöddes av intervjuer, beräkningar i programmet FEM-Design och ett studiebesök på SWL. Resultatet av beräkningarna gjordes i två delar, snittkrafter respektive bärförmåga i fackverkets överram med dubbla vinkeljärn. Momentet beräknades för hand med tre olika metoder som påminde om varandra men också med FEM-Designs analys. Denna jämförelse avslöjade att fördelningen mellan moment i stöd och fält var omvänt mellan handberäkningar och FE-analys vilket berodde på att stödsjunkningen inte hade beaktats i handberäkningarna, enbart i analysen. Jämförelser gjordes sedan för snittkrafterna mellan ett fackverk med ledade livstänger samt ett fackverk med fast inspända knutpunkter. Framtagningen av överramens bärförmåga gjordes med tre olika metoder för att sedan jämföra dem mot varandra i form av överramens utnyttjandegrad. Den första metoden innehöll en fiktiv linjelast för att ta hänsyn till imperfektion, utnyttjandegraden som räknades fram blev 89 %. Den andra metoden, vid namn allmän metod, beräknades med en kritisk parameter från FEM-Design som gav utnyttjandegraden 98 %. Till sist utfördes beräkningen med FEM-Design (Steel design) för att med dimensioneringsverktyget ta fram två utnyttjandegrader att jämföra mot de två förstnämnda metoderna, som blev 82 % respektive 99 % som tar hänsyn till böjknäckning respektive böjvridknäckning. Den mest trovärdiga utnyttjandegraden som beräknades var med den allmänna metoden (98 %) eftersom den tar hänsyn till flest knäckningsfall. En negativ aspekt med dimensioneringsprocessen är att reglerna som ska beaktas är utspridda i flera eurokoder. Det leder till att det många gånger krävs en erfaren konstruktörs kunskaper för att ta hänsyn till samtliga skrifter som berör konstruktionsdelen som ska dimensioneras. Det visade sig också att fokus ligger på fel område när det gäller uppbyggnaden av brandskyddskravet för hallbyggnaders stålfackverk. Med syftet att rädda liv handlar kraven idag om att brandskydda stålstommen istället för att fokusera på det mest avgörande problemet som hotar människoliv i denna situation – värmestrålning. Problemen måste prioriteras och åtgärdas i rätt ordning för att det ska vara någon mening med kraven som bestäms av myndigheterna. Metoden som användes för hela arbetet var optimal för att få fram ett resultat med denna kvalitet med de förutsättningar som rådde. Ett mer omfattande arbete, exempelvis en doktorsavhandling, hade kunnat göra mer omfattande studier än detta. Felkällan är främst den mänskliga faktorn då kunskaperna om programmet FEM-Design är begränsade. Slutsatserna som dras av detta examensarbete sammanfattas genom att svara på frågeställningarna för arbetet med nästföljande två textstycken. Problematiken i dimensioneringsprocessen är framför allt avsaknaden av regler i eurokoderna som behandlar bärförmåga av icke dubbelsymmetriska tvärsnitt. Som det är idag krävs analys i komplexa beräkningsprogram för att använda de alternativa metoderna som nämns i eurokoderna (allmän metod och metoden med imperfektioner för global analys). Om konstruktören vill använda beräkningsprogram som FEM-Design fullt ut för att beräkna bärförmågan av överramen med dubbla vinkeljärn är problemet att programmet inte kan räkna med (egendefinierade) sammansatta dubbeltvärsnitt. Anledningen till att stålfackverk i hallbyggnader inte behöver brandskyddas är för att syftet att rädda liv inte uppfylls genom detta. Innan risk finns för kollaps av byggnaden uppkommer ett annat problem, nämligen ökande värmestrålning. När värmestrålningen överstiger 200°C är människors liv i fara vilket innebär att problemet inte ligger i stålstommens bärförmåga utan värmestrålningen orsakad av branden. Det här arbetet tillför mycket för konstruktörer som ska dimensionera fackverk med exempelvis dubbla vinkeljärn eftersom det är en svår process att genomföra, åtminstone för konstruktörer som brukar använda något enklare beräkningsprogram. Resultatet som däremot påvisade att brandskyddet av stålfackverk är onödigt är väldigt viktigt för samhället att uppmärksamma eftersom det kan betyda att Sveriges krav för brandskydd i hallbyggnader är felaktig eller undermålig för att rädda liv vid brand. / The purpose with this degree project was to look into the design process regarding steel trusses in hall buildings in order to find out what should be considered and what can be overlooked in the calculations to get the best result. In addition to the calculations, the need for fire protection of steel trusses in hall buildings was also investigated. This work was implemented through a literature study, interviews and calculations, both by hand and with the software FEM-Design. The interviews and a study visit at a manufacturer, were complements to the literature study to get a more trustworthy result. The calculation study was split into two parts; the first part contained the production of the cutting forces for the steel truss so that the values could be used in the second part. One section was analyzed in FEM-Design to calculate the load capacity of the upper chord, where the load capacity was calculated by three different methods. One of these, the general method, gives the most reliable result because it takes several flexural buckling into account. The utilization rate was 98 % with the general method compared to 89 % and 99 % using the other methods. The literature study about fire protection showed that several studies have come to the same result, e.g. that fire protection of steel trusses in hall buildings is unnecessary. The conclusions, thanks to this work, are that a problem in the design process is that there are no rules in the Eurocodes dealing with the capacity for non-double symmetrical cross-sections. Therefore, complex calculating programs are required today to use alternative methods from the Eurocodes. Fire protection, on the other hand, isn’t necessary because the problem isn’t that the roof structure rages. Human life is threatened long before by the heat radiation from the fire. In fact a person can only handle a short time of heat radiation of maximum 200°C while the steel frame doesn’t collapse until the temperature reached about 900-1000°C, that’s why the rules should be changed in Sweden.

This diploma thesis deals with design of the supporting steel structure of the building of the exhibition pavilion with 84 m length and 30 m width. Roofing structure is designed and examined in two versions. Variant A is designed like tubular truss girder with axis distance 6 m. Variant B is also designed like tubular truss girder, but with different look, with same axis distance. These versions are compared by weight, manufacturing complexity and appearance, preferable version is processed in detail. Drawing documentation includes an anchor plan, layout structure and truss production drawing.