Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor H. Maia F. e Costa

Dissertação elaborada no Laboratorio Nacional de Engenharia Civil em 2004, para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil pela Universidade do Porto

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Carlos Sousa Oliveira

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Joaquim Figueiras

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Thesis submitted for obtain the degree of Doctor of Philosophy, to the University of Wales, under supervision Prof. D. R. J. Owen

Capa e folha de rosto encabeçadas com "Universidade do Porto - Faculdade de Engenharia" mas no local menciona Lisboa / Dissertação aresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutor Sêco e Pinto, Armando Campos e Matos e Guedes Coelho

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutor António Torres Marques e Doutor José César de Sá

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2009-09-28T18:44:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.MarcusAlexandre.pdf: 13748130 bytes, checksum: 4575396fd9c4c2d21b8e2385c0a4c1aa (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-06T12:31:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao.MarcusAlexandre.pdf: 13748130 bytes, checksum: 4575396fd9c4c2d21b8e2385c0a4c1aa (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-06T12:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.MarcusAlexandre.pdf: 13748130 bytes, checksum: 4575396fd9c4c2d21b8e2385c0a4c1aa (MD5) Previous issue date: 2008-03 / Os Problemas Inversos estão cada vez mais presentes no quotidiano da tecnologia como um todo especialmente em áreas como a medicina, geologia, sensoriamento remoto, reconstrução de imagens, prospecção da crosta terrestre, operações militares e na engenharia estrutural. Em alguns destas áreas a resolução de Problemas Inversos já pode chegar a resultados com altos níveis de confiabilidade. O Problema Inverso na identificação de danos em estruturas é apresentado nesta pesquisa aplicado à identificação de danos em barras de treliças planas. Inicialmente se faz uma análise de um conjunto de "assinaturas estruturais". A análise dessas "assinaturas estruturais" possibilita o conhecimento de suas potencialidades em identificar danos estruturais. Uma função residual, através da utilização de uma assinatura estrutural que leva em conta grandezas estáticas e dinâmicas, é subsequentemente definida. A minimização da função residual é feita por processo combinatório que resulta na localização e quantificação de danos nas barras das treliças. O método de identificação de danos com a função residual definida é implementado em um programa de elementos finitos, chamado TRUSS, desenvolvido em linguagem computacional FORTRAN. O programa desenvolvido é aplicado a vários exemplos para mostrar o desempenho da função residual e a identificação de danos. O programa pode servir de auxílio a outros métodos não-destrutivos de determinação de danos em estruturas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Inverse Problems are increasingly present in the everyday technology as a whole, particularly in areas like medicine, geology, remote sensing, imaging reconstruction, exploration of the earth's crust, military operations and structural engineering. In some of these areas, the solution of Inverse Problems can now reach results with high levels of reliability. The Inverse Problem for structural damage identification is presented in this research applied to damage identification of bars in planar trusses. Initially, the analysis of a set of "structural signatures" is made. The analysis of these “structural signatures” enables the knowledge of their potential in identifying structural damages. A residual function is then defined with the chosen “structural signature” that takes into account static and dynamic quantities. The minimization of the residual function is performed by a combinatory process that results in the localization and quantification of damage in the truss bars. The damage identifying method with the residual function is implemented in a finite element program, called TRUSS, developed in FORTRAN computational language. The developed program is applied to several examples to show the performance of the residual function and to demonstrate the identification of damage. The program may be used to help other non-destructive methods for the determination of structural damage.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-09-25T18:55:01Z No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2010-03-15T15:44:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-03-15T15:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) Previous issue date: 2008-01 / Esta pesquisa apresenta uma análise numérica e experimental com o objetivo de investigar o comportamento estrutural de ligações parafusadas tipo T (ou T-stub). Objetiva-se, em particular, o estudo da ruptura de parafusos de ligações tipo T por cisalhamento combinado com esforços de tração. Enquanto a determinação dos esforços de tração nos parafusos é conhecida na literatura, as forças de cisalhamento em conectores T-stub ainda não foram estudadas e ainda não são objeto de artigos científicos e normas técnicas. Neste aspecto, esta pesquisa é inovadora e tenta destacar a importância da força de cisalhamento no mecanismo de colapso dos parafusos de conexão T-Stub. Devido à grande dificuldade em se medir experimentalmente as tensões de cisalhamento na cabeça dos parafusos, o conhecimento destas tensões é feito nesta pesquisa através de dois procedimentos. O primeiro procedimento é puramente feito em modelagem numérica. O segundo é uma combinação híbrida de resultados numéricos ajustados a dados experimentais obtidos de extensômetros elétricos de resistência localizados nos flanges de conectores T-stubs ensaiados no laboratório. As análises numéricas incluem modelos tridimensionais em elementos finitos associados ao comportamento não-linear realizadas com o software ANSYS. Com o uso dos resultados experimentais e numéricos, obtêm-se relações entre força aplicada na alma do conector T e as tensões de cisalhamento e de tração nos parafusos. Avaliam-se em seguida as condições de combinação entre esforços de tração e de cisalhamento que levam os parafusos da conexão ao colapso. Conclui-se que tais forças de colapso dependem diretamente da rigidez do flange do conector T-stub e podem ser substancialmente amplificadas pelo efeito alavanca devido à excentricidade entre carga atuante na alma e os parafusos no flange dos conectores T-stub. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research presents numerical and experimental analyses to investigate the behaviour of T-stub steel connections. The research is especially interested in the study of the failure of T-stub bolts due a combination of shear and traction stresses on the bolts. While the determination of the traction forces on the bolts of the T-stub is known in the literature, the shear forces have not been studied yet and are not subject of scientific papers and technical standards. In this aspect, this research shows the importance of the shear force on the collapse mechanism of the T-stub bolts. Due to the great difficulty in measuring experimentally the shear stresses on the head of the bolts, the knowledge of the shear stress is performed by means of two procedures. The first procedure is merely numerical modelling. The second one is a hybrid combination of numerical results adjusted to experimental data obtained from strain gages located at the flanges of T-stubs tested in the laboratory. The numerical analyses comprise 3D finite elements associated to non-linear modelling undertaken with the ANSYS software. With the use of numerical and experimental results, relations between the applied load on the T-stub web and the shear and traction forces on the bolts are obtained. The conditions for the collapse of the T-stub bolts due to the combination of traction and shear forces are also evaluated in this research. It is concluded that such forces depend directly on the T-stub flange rigidity and can be substantially amplified by the prying action mechanism due to the eccentricity between the applied load on the T-stub web and the bolts on the T-stub flange.