Silos metálicos para armazenagem de diferentes tipos de produto são muito empregados no Brasil, isso faz com que compreender melhor o funcionamento deste tipo de sistemas estrutural possa levar a soluções mais inteligentes e econômicas. Com esse intuito no presente trabalho estudam-se as colunas de sustentação de um tipo de silo metálico para armazenagem de ração animal. Neste estudo as colunas foram analisadas seguindo as determinações da norma brasileira de dimensionamento de perfis conformados a frio e com modelos numéricos de diferentes níveis de complexidade. Primeiramente se estudou o perfil conformado a frio utilizado nas colunas dos silos através do método das faixas finitas e obtiveram-se as forças axiais de flambagem local e distorcional elástica. Estes valores foram utilizados no método da resistência direta para obtenção dos índices de esbeltez associados a estes modos de flambagem. Foram definidas as forças axiais de colapso, seguindo as metodologias da norma ABNT NBR 14762:2010 (método das larguras efetivas, seção efetiva e resistência direta) para diversos comprimentos do perfil. Foi desenvolvido um modelo numérico para cálculo via método dos elementos finitos, considerando não linearidades materiais e geométricas e imperfeições geométricas iniciais. Os resultados obtidos através deste modelo numérico foram comparados com os obtidos através da norma ABNT NBR 14762:2010. Após ajuste do modelo numérico se realizou um estudo paramétrico para conhecer a influência da rigidez de fixação, entre a coluna de sustentação e o corpo silo, na força de colapso do perfil. São aplicadas diversas condições de contorno com o objetivo de aproximar o modelo numérico das condições reais de fixação da coluna. Finalmente os resultados obtidos são utilizados para determinar a relação entre a força resistente do perfil e a força solicitante na coluna do silo segundo as condições usuais de segurança referentes aos estados-limites últimos determinados pela ABNT NBR 14762:2010. / Tubular steel silos for storage of different product types are widely used in Brazil. The knowledge of these structural systems can result to smarter and economic solutions. In this work is studied the structural columns of some bulk feed tanks with the national standard design code and numeric models with several complexity level. First were studied the cold-formed steel member used in the silo’s columns with the finite strip methods, and were obtained the elastic local/distorcional buckling axial forces. These values were used with the Direct Strength Method to find out slenderness ratios associated with these modes of buckling. The axial collapse forces were defined following the conception of standard ABNT NBR 14762:2010(using the methods of effective width, effective section and direct resistance) for several members’ lengths. A numeric model was development to calculate with finite elements method, considering materials and geometrics nonlinearities with initial geometric imperfections. The results obtained by this numeric model were compared with those obtained by the standard ABNT NBR 14762:2010. After the numeric model adjust, a parametric study was made to know the influences of the connection stiffness between the column and the silo’s cylindrical wall, in the member’s allowable axial strength. Several boundary conditions were applied with the main purpose to approximate the numeric model with the actual columns' end conditions. Finally the obtained results were used to determine the ration between the axial allowable strength and the required load on the silo’s columns by the usual safety conditions using the ultimate limit state determined by the ABNT NBR 14762:2010.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.

Neste trabalho, apresentam-se as formas mais comuns de acidentes em silos buscando explicar as causas que ocasionaram o colapso. Trata-se de analisar a teoria e as recomendações de duas das principais normas para a determinação das pressões devidas aos grãos armazenados no interior do silo. Desenvolvem-se planilhas de cálculo para auxiliar o dimensionamento de um silo. Busca-se maximizar a força de tração admissível para cada espessura de chapa lateral com o intuito de obter silos mais leves e conseqüentemente mais econômicos. Da mesma forma, uma planilha de cálculo é apresentada para maximizar a força de compressão para diferentes espessuras de montantes. Um configurador de silo é apresentado no decorrer do trabalho, tendo como dados de entrada o diâmetro e altura do silo e obtendo as diferentes espessuras de chapa laterais com relação à altura bem como os diferentes montantes. Apresentam-se formas de análise de silos, quando vazios, submetidos à carga de vento e a necessidade de colocação de anéis de reforço na circunferência e sua distribuição na altura. Trata-se de analisar o efeito de silos quando vazios pelo método dos elementos finitos, levando em consideração a rigidez da chapa lateral. / In this work, some accidents in silos are presented and the causes are discussed. The theory and the recommendations of two standards for determination of pressure due to grain stored inside the silo are presented. Sheets for silos design are developed. The goal is to maximize the tension force in the silos lateral sheet for each thickness, in order to improve economical benefits. Similarly, another sheet is developed with the goal to maximize the compression force in the stiffeners for different thicknesses. A design sheet for silos is presented in the course of the work; diameter and height of the silo are the input data and different thicknesses of lateral sheet and stiffeners are output data. Different approach for empty silos considering wind loads are presented and the use of wind-rings are verified. Empty silos are examined by the finite elements method considering lateral rigidity of the lateral sheet.

Medições em túnel de vento e em escala real têm mostrado que as pressões do vento natural não estão totalmente correlacionadas espacialmente. O uso da Decomposição Ortogonal Própria (DOP) permite a obtenção dos desvios padrões das respostas da estrutura a partir da matriz de coeficientes de correlação espacial das pressões do vento nos diferentes pontos de tomadas em túnel. O método indicado pela NBR6123 - Forças devido ao vento em edificações supõe um vento de rajada totalmente correlacionado espacialmente dentro das dimensões da edificação. O objetivo deste trabalho é comparar a resposta estrutural obtida pelos métodos da Decomposição Ortogonal Própria (MDOP) e da NBR6123. Para tal foi escolhida uma estrutura tipo treliça espacial em arco semicircular com 53,00 m de largura, 26,50m de flecha e 92,80m de comprimento. A escolha da estrutura tipo treliça espacial tem o motivo de este tipo de estrutura possuir uma continuidade estrutural capaz de difundir o desvio padrão devido às pressões em uma tomada em uma extremidade da construção para uma resposta em um elemento estrutural na outra extremidade. Foi construído um modelo em escala reduzida para realização de ensaios no túnel de vento do Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. A partir daí empregou-se o MDOP para a obtenção da resposta estrutural e comparou-se com a resposta obtida pelo método da NBR6123. Os resultados demonstram que os distintos padrões de escoamento em torno do modelo resultam em um carregamento com níveis também distintos de correlação e que o MDOP é uma poderosa ferramenta de análise, permitindo um projeto mais seguro e otimizado da estrutura. / Both wind tunnel and real scale measurements have been indicating that the natural wind pressures are not entirely correlated spatially. The use of the Proper Orthogonal Decomposition (POD) allows the acquisition of the structural responses standard deviations from the wind pressures spatial correlation coefficients matrix on the various measurement points in a tunnel. The method shown by the "NBR6123 - Forças devido ao vento em edificações", on the other hand, assumes a gust of wind entirely correlated spatially. The objective of this study was to compare the structural response obtained by the proper orthogonal decomposition methods (POD) with that obtained by the NBR6123 methods. In order to do that, a spatial truss-type structure in semicircular arch was chosen, with a 53,00 m width, a 26,50 m arrow and a 92,80 m length. The choice for a spatial truss structure was made because it has a structural continuity capable of spreading the pressure's standard deviation from a given measurement point on one extremity of the construction, to a response in a structural element on the other extremity. A reduced scale model was built in the Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) from the Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFGRS -, in order to perform the tests. Then, the POD\ was employed to obtain the structural responses, which were compared to those obtained employing the NBR6123. The results show that the distinct flow patterns around the model result in a load with also distinct levels of correlation. In conclusion, the POD is a powerful analysis tool that allows a safer and optimized structural design.

Essa dissertação aborda o tema de propagação de ondas de tensão em hastes metálicas retangulares. Este tipo de onda pode ser utilizada como base na verificação da integridade estrutural através de um ensaio não destrutivo (END). A propagação de ondas elásticas em sólidos apresenta muito potencial quando se deseja estimar a integridade de determinada estrutura. Porém para transformar esse fenômeno físico em uma técnica aplicável na detecção de danos, alguns passos devem ser seguidos, dentre eles: a compreensão das características de propagação da estrutura em estudo, in teração das ondas elásticas com defeitos, aten uação das ondas propagadoras devido a fontes de amortecimento e dispersão. Neste contexto o presente trabalho tem o principal foco no desenvolvimento de uma metodologia eficiente para a investigação da propagação de ondas de tensão em hastes retangulares metálicas, abordando o tema por diversos aspectos. No decorrer do mesmo são calcu ladas as curvas de dispersão de uma haste retangular com seção transversal de 15 x5 [rum], para uma faixa de frequência determinada [0,100 kHz], utilizando três metodologias distintas e realizando a comparação crítica entre elas. São realizadas investigações teóricas, de forma analítica e numérica (via análise explícita empregando elementos finitos) e uma inves tigação experimental das características de propagação da geometria referida. Também os efeitos da aten uação das ondas na geometria é estudado. Os resulta dos obtidos são discutidos procurando mostrar sua coerência e enfatizando a informação sobre o comportamento mecânico das ondas de tensão nesse tipo de estrutura, observando aspectos relevantes à concepção de técnicas de END que possi bilitem a avaliação da integridade dessas estruturas. / This dissertation addresses the issue of propagation of stress waves in metallic rectangular rods. This type of wave can be used as the integrity check structural integrity through a non-destructive test (NDT). The propagation of elastic waves in solids has a lot of potential when estimating the given structure integrity. But to turn this physical phenomenon in an applicable technique for the detection of damage, some steps should be taken, including: understanding of propagating characteristics of the structure under study, interaction of elastic waves with defects, attenuation of the propagating waves due to sources of damping and dispersion. In this context, the present work is the main focus in developing an effective methodology for investigating the propagation of stress waves in rectangular metal rods, addressing the issue by several aspects. During the same are calculated dispersion curves of a rod with rectangular cross section 15 x5 [mm], for a given frequency range [0,100 kHz], using three different methodologies and performing the critical comparison between them. Are performed theoretical investigations, in analytical and numerical form (via explicit analysis using finite element) and an experimental investigation of the propagation features said geometry. Also the effects of attenuation of the waves on geometry is studied. The results are discussed trying to show their consistency and emphasizing information about the mechanical behavior of stress waves in this type of structure, observing relevant aspects to the design of NDT techniques to enable the assessment of the integrity of these structures.

Processos de soldagem por atrito apresentam diversas vantagens na união de materiais metálicos. O processamento de pinos por atrito ou “Friction Hydro Pillar Processing” (FHPP), é um exemplo de tecnologia de soldagem por atrito que pode ser utilizado no reparo de estruturas metálicas em ambientes hostis. Dependendo dos parâmetros de soldagem e dos materiais utilizados (pinos consumíveis e material base), as soldas FHPP podem apresentar defeitos como trincas na interface de união da junta e presença de inclusões. Tais defeitos e as tais inclusões comprometem a integridade mecânica e metalúrgica da solda, logo a inspeção utilizando ensaios não destrutivos é justificada. Utilizando o ensaio de ultrassom, soldas FHPP com chapas de aço ASTM A36 e pinos de aços ASTM A36 e SAE 8620 foram inspecionadas, variando somente as seguintes forças axiais do processo de soldagem: 200, 250, 300 e 350kN. Foi possível relacionar os resultados do ensaio de ultrassom com a localização de defeitos e inclusões nos corpos-de-prova e esses sinais foram validados através de micrografia das juntas estudadas. / Friction welding processes have several advantages in the union of metallic materials. The friction processing of pins or Friction Hydro Pillar Processing (FHPP), is an example of friction welding technology that can be used in the repair of metallic structures in hostile environments. Depending on the welding parameters and materials used (consumable pins and base material), the FHPP welds can present defects like cracks in the bond surface and the presence of inclusions. Such inclusions and defects compromise the mechanical integrity of the weld and therefore a inspection using nondestructive evaluation is justified. Using ultrasonic testing, FHPP welds using ASTM A36 steel plates and ASTM A36 and SAE 8620 steel pins were surveyed, varying only the axial forces in the welding process: 200, 250, 300 and 350kN. It was possible to relate the ultrasound testing results with the location of defects and inclusions in the specimens and those signals were validated by the micrography of the joints studied.

A combinação entre excelentes propriedades mecânicas, facilidade de transformação, capacidade de deformação e oferta, faz do aço uma fonte de matéria prima ímpar à indústria de estruturas metálicas. Esta pesquisa estudou o comportamento de membros estruturais de aço soldados, submetidos a impacto de baixa velocidade. Os corpos de prova foram soldados à topo e ângulo, com metal base ASTM A-36 e metal de adição ER70S-6 e ER120S-G. Nos corpos de prova soldados à topo, avaliou-se a influência da adoção de consumível de baixa e alta resistência, além da influência do tratamento térmico de alívio de tensões sob as propriedades mecânicas da junta soldada. Nos perfis estruturais “I” e “T”, as variáveis utilizadas foram: o comprimento da viga, o consumível utilizado, o uso de filete de solda contínuo ou intermitente e a geometria do perfil. Para a realização dos ensaios, desenvolveu-se um martelo de queda com massa de 267 Kg e velocidade de impacto aos corpos de prova a 6,7 m/s Nos corpos de prova soldados à topo avaliou-se o percentual de fratura frágil e dureza no metal de solda, enquanto que, nos perfis “I” e “T” analisou-se a deflexão sofrida pela viga após o impacto, a dureza no metal de solda e a dureza na alma da viga. Ao término deste estudo, pôde-se observar que os espécimes soldados à topo apresentaram redução do percentual de fratura frágil somente para as temperaturas de tratamento térmico a 650 °C enquanto que, na temperatura de 500 °C observou-se aumento do percentual de fratura frágil e dureza no metal de solda. Nos perfis estruturais, quando da adoção de consumível de alta resistência, não houve influência na deflexão das vigas. Ao se comparar a deflexão dos perfis “I” vs perfis “T”, a deflexão dos perfis “I” em nenhum dos casos excedeu 1/3 da deflexão dos perfis “T”, demonstrando desempenho superior, mesmo ao se levar em conta o aumento de massa e consequente aumento de momento de inércia. / The conjunction of pristine mechanical properties, easiness in transformation, strain capability and offer, make steel a valuable raw material to the mechanical structures industry. This research studied the behavior of welded structural members, subjected to low-velocity impact. The test coupons were butt- and fillet welded (“T” and “I” profiles), and the base metal used was the ASTM A-36, and the filler metal adopted was ER70S-6 and ER120S-G. On the butt welded specimens, it was evaluated the influence of using a matching and over-matching filler metal, and the influence of postweld heat treatment on the welded joint’s mechanical properties. On the structural profiles (T- and I-beams) the variables used were: the beam length, filler metal used, continuous or intermittent fillet weld and the profile geometry (T or I). To perform the tests, a guided-fall hammer was built with a mass of 267 kg, hitting the specimens at 6,7 m/s. For the butt-welded specimens, the results were evaluated by brittle fracture percentage and weld metal hardness The “T” and “I” profiles were evaluated through deflection measurement, weld metal and web hardness. By the end of this study, it was observed that, for the but welded joints, only the heat treatment at 650 °C were effective, reducing the percentage of brittle fracture and hardness, while the 500 °C treatment increased the brittle fracture percentage and weld metal hardness. On the structural profiles, when adopting overmatching filler metal, there was no influence on beam deflection. When comparing I- and T-profiles deflections, the deflections of the first never exceed one third of the latter on, showing far superior performance, even when taking into account mass and consequently moment of inertia increase.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-05-17T18:44:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2017-05-10T14:46:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-10T14:46:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Juliane Klug.pdf: 1713843 bytes, checksum: 49f0fdd91c1c85f8f33851afdadaf0f5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / O emprego cada vez mais corrente da análise dinâmica de estruturas tem crescido bastante, de acordo com o surgimento de novas tecnologias construtivas. Estruturas cada vez mais esbeltas têm sido concebidas graças ao crescente conhecimento a respeito do comportamento dos materiais e da otimização da sua utilização. Essa tendência de projeto tem gerado sistemas estruturais com características dinâmicas associadas a valores de freqüências naturais cada vez mais baixos e mais próximos das freqüências de atividades humanas, tais como: andar, correr e saltar. Como conseqüência desses fatores, cargas dinâmicas oriundas das atividades humanas rítmicas podem levar uma estrutura a um nível de solicitação próximo da ressonância, fazendo com que os deslocamentos, esforços e acelerações sejam intensificados, provocando o desconforto no usuário. Assim sendo, esta investigação objetiva o estudo do comportamento de pisos mistos açoconcreto, quando submetidos às atividades rítmicas correspondentes a ginástica aeróbica e saltos à vontade. A análise fundamenta-se na modelagem computacional dos sistemas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). No modelo computacional desenvolvido, são empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa Ansys. As vigas são simuladas por elementos finitos, onde são considerados os efeitos de flexão e de torção. A laje de concreto é simulada por meio de elementos finitos de casca. Na modelagem do carregamento dinâmico foram utilizados resultados experimentais que consideram os efeitos de multidão e, ainda, parâmetros de projeto propostos por recomendações internacionais. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações máximas (acelerações de pico), são confrontados e comparados com os limites propostos por recomendações internacionais, sob o ponto de vista do conforto humano, para diferentes tipos de ocupação. Os resultados alcançados neste trabalho indicam que os pisos mistos analisados são submetidos a níveis de aceleração elevados que certamente podem vir a causar problemas, pois ultrapassam critérios de conforto humano / The application of dynamic analysis in structures is growing together with the new technologies of construction. Knowledge about the behavior of materials and its consequent optimized usage allow making structures more and more slender. This tendency of design are leading to structures systems with natural frequencies much and much lower and, therefore closer to the frequency of the dynamic excitation associated to the human beings activities, such as: walking, running and jumping. As a consequence, dynamic loads due to human rhythmic activities can be enough to cause frequencies near the resonance, making the system sufficiently vulnerable to the effects of vibrations, exceeding the recommended limits for human comfort, resulting in discomfort for people. This work intends to study the behavior of composite floor systems (steel-concrete), subjected to human rhythmic activities like aerobic activities and free jumps. For such, analysis in composite floor models will be done using the Finite Element Method (FEM). It was considered the usual techniques of discretization using the computer program Ansys. The beams are simulated by finite elements considering flexion and torsion effects. The concrete floors are simulated by elements with membrane capability. The dynamics loads were modeling using diferents metodologies. One of these, uses experimental parameters that considere effects produced by crowds, and other, use parameters from international recomendations. Later, the results obtained, in terms of the maximums accelerations (peaks accelerations), are confronted and compared to those supplied by the technical literature available about the subject, from the point of view of human comfort. The results obtained in this study show that composite floors analyzed are submitted to high accelerations that can be cause problems, because exceed the limits associated to the human comfort.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-06-30T17:02:47Z No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-07-24T13:12:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-11-18T15:13:43Z No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Rejected by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br), reason: O PDF não confere com os metadados on 2014-11-19T16:11:44Z (GMT) / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-11-19T16:48:58Z No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-20T17:06:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-01-23T17:20:36Z No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-26T11:16:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-26T11:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_AnáliseTeórico-Experimental.pdf: 24556122 bytes, checksum: 9787ee29b4537c0a33506dfcd759b581 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os perfis formados a frio têm sua utilização crescente devido às suas características, principalmente economia e versatilidade. Uma de suas aplicações é a construção de sistemas de armazenagem, os racks, em que as colunas constituem-se de perfis formados a frio com seção característica e perfurações ao longo de seu comprimento que visam facilitar a montagem. As seções utilizadas estão sujeitas aos modos local, distorcional e global. A influência das perfurações na ocorrência destes modos ainda não é inteiramente conhecida. O objetivo deste trabalho é contribuir para o entendimento deste fenômeno com a realização de análise teórico experimental para avaliação da ocorrência dos modos de flambagem em perfis perfurados e a possível interação entre eles. A Teoria Generalizada de Vigas (GBT) e o Método dos Elementos Finitos foram utilizados na definição da geometria de uma série de protótipos com e sem perfurações sujeitos à ocorrência dos modos de local, distorcional e global, de forma isolada ou em interação. Estes protótipos foram ensaiados, e os resultados experimentais foram utilizados para a validação de um procedimento via elementos finitos de análise não linear de perfis formados a frio. A comparação entre resultados numéricos e experimentais demonstrou a validade do uso de Método dos Elementos Finitos, com dispersão máxima de 5,3%. A análise da estabilidade da seção por meio do Método dos Elementos Finitos foi utilizado no Método da Resistência Direta para a avaliação de sua eficiência na previsão da resistência dos perfis formados a frio do tipo rack com e sem perfurações. Foi considerada a ocorrência dos modos isolados e em interação. A consideração dos modos de forma isolada levou a uma dispersão máxima em relação aos resultados experimentais de 22,1% com a consideração da área bruta e 19% com a consideração da área líquida. A consideração dos modos em interação levou a dispersões de 30,5% e 32,4% considerando-se a área bruta e a área líquida, respectivamente. Porém, quando se aprofunda a análise da estabilidade da seção e são excluídos os modos que não estão presentes nos comprimentos das colunas consideradas, o Método da Resistência Direta com a consideração da interação entre os modos leva a dispersões máximas de 11,4% e 13,8% considerando-se a área bruta e a área líquida, respectivamente, o que indica a viabilidade de sua aplicação para colunas com perfurações. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Cold formed steel sections are widely used in many structural applications, due to their versatility and low cost if compared to other structural sections. They are used in Steel Storage Systems, usually called racks. These systems are built with a special section, with holes along columns length in order to easier fitting connections. The rack sections are under local, distortional or global buckling influence, and the holes effect in buckling modes is still under investigation. This work aims at analyzing perforated columns buckling behavior, evaluating the local distortional and global buckling modes occurrence and the interaction among them by a theoretical-experimental analysis. The Generalized Beam Theory (GBT) and the Finite Element Method were firstly used in order to define specimens with and without perforations, under local, distortional and global modes and local/distortional or distortional/global modes interaction. The specimens were tested under pure compression, and the experimental results were used to validate a non linear Finite Element procedure to analyze perforated cold formed columns. The comparison between experimental and numerical results showed dispersion up to 5,3%, which demonstrates the Finite Element model suitability to this study. In a second stage, Finite Element model was used to determine local, distortional and global critical loads to use the Direct Strength Method (DSM) to assess columns with and without holes resistance. The modes were firstly considered in isolated form, and dispersion between DSM and experimental results was up to 22,1%, if the section gross area is considered and 19 % if considering section net area. The use of DSM predictions to modes in interaction lead to difference between DSM and experimental results up to 30,5% e 32,4%, considering gross and net section area, respectively. An accurate section stability analysis leads to exclusion of modes absent in the columns used in DSM, and in this case the dispersion between experimental and DSM results are up to 11,4% and 13,8% considering gross and net area, respectively, indicating the viability of DSM to evaluate perforated columns resistance.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-13T17:14:13Z No. of bitstreams: 1 TESE_MétodoAvaliaçãoDesempenho.pdf: 13379163 bytes, checksum: f8cd4be30271d0c1acbd1691b1b6c24c (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-01-14T17:53:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_MétodoAvaliaçãoDesempenho.pdf: 13379163 bytes, checksum: f8cd4be30271d0c1acbd1691b1b6c24c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-14T17:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_MétodoAvaliaçãoDesempenho.pdf: 13379163 bytes, checksum: f8cd4be30271d0c1acbd1691b1b6c24c (MD5) Previous issue date: 2012 / O sistema Light Steel Framing (LSF) foi introduzido no Brasil no final da década de 90, quando algumas construtoras começaram a importar kits pré-fabricados dos EUA para montagem de casas residenciais. O sistema LSF está passando por um processo de desenvolvimento técnico e de aceitação no mercado da construção civil nacional, mas ainda existem deficiências no projeto, no detalhamento e na execução dos sistemas complementares de fechamento. A avaliação do desempenho térmico de edificações em LSF no programa EnergyPlus pode ser realizada considerando métodos que incluem ou não a estrutura de aço na simulação numérica. Dependendo do método adotado, os resultados das cargas térmicas e da temperatura interna dos ambientes podem superestimar o desempenho térmico da edificação. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método específico para avaliar o desempenho térmico de edificações em LSF, naturalmente ventiladas ou condicionadas artificialmente, considerando os efeitos das pontes térmicas em uma análise global. O método das Propriedades Térmicas Combinadas foi utilizado como base para considerar os efeitos dos perfis de aço em simulações numéricas no programa EnergyPlus. Foram realizados estudos de caso para exemplificar a aplicação do método e discutir parâmetros importantes na simulação de edificações. Observou-se que nas edificações residenciais naturalmente ventiladas não houve diferenças significativas entre os resultados da simulação considerando ou não os efeitos das pontes térmicas. No entanto, a aplicação do método em estudos de caso de edificações condicionadas artificialmente mostrou que, ao se aumentar a diferença de temperatura entre o interior e exterior da edificação por meio do acionamento do sistema de condicionamento de ar, os efeitos das pontes térmicas foram mais significativos, chegando a representar uma variação no pico da carga térmica em cerca de 10%. _____________________________________________________________________ / ABSTRACT: The Light Steel Framing system (LSF) has been introduced in Brazil in the late 90s, when some builders started importing prefabricated kits for the assembly of residential houses in the U.S. The LSF system is undergoing a process of technical development and market acceptance of national construction, but there are still design deficiencies, when it comes to detailing and executing supplementary closing systems. The thermal performance evaluation of buildings in Light Steel Framing using EnergyPlus can be performed considering methods to include or not the light steel structure in numerical simulation. Depending the adopted method, the results of thermal loads and local internal temperature may overestimate the thermal performance in the building. The purpose of this research is to develop a specific method for thermal performance evaluating of buildings in LSF, naturally or artificially conditioned, considering the thermal bridges effects in a global analysis. The method of Combined Thermal Properties was used as a basis considering the metal profiles effects in numerical simulation program EnergyPlus. Some case studies are considered to illustrate the method application and discuss important parameters in the simulation program used in buildings. It was observed that in naturally ventilated residential buildings there were no significant differences between the simulation results considering whether or not the effects of thermal bridges. However, considering in case studies of artificially ventilated buildings, the method showed that when the temperature difference between inside and outside the building using the air-conditioning system increases, the thermal bridges effects were more significant, coming to a variation in the thermal load around 10%.