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Confinamento dado por lajes e vigas melhorando a resistência do pilar que as cruza. / Confinement given for slabs and beams improving the strength of the column that crosses them.Caporrino, Cristiana Furlan 29 May 2007 (has links)
O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do confinamento em encontros de pilares de concreto com uma determinada resistência à compressão com lajes ou vigas de concreto de menor resistência. Com isso pretendeu-se desenvolver um melhor entendimento desse assunto, ainda pouco explorado, avaliar recomendações de algumas normas e, onde necessário e possível, sugerir uma solução alternativa. Foram ensaiados à compressão axial vinte e dois modelos reduzidos que representavam pilares de canto ou internos, incorporando parte da laje, e pilares isolados, cujos resultados foram comparados com recomendações de normas, ACI-318, CSA 23.3 e pesquisadores como, Gamble e Klinar, Ospina e Alexander, Bianchini e Silveira dos Santos. Na verdade, esta pesquisa é um prosseguimento daquela realizada por Silveira dos Santos. Complementando os estudos experimentais, modelos em elementos finitos possibilitaram a melhor compreensão desse efeito e ainda viabilizaram a comparação dos resultados experimentais com o critério de confinamento sugerido pelo CM CEB-FIP e pelo Eurocode EC2. Concluiu-se que apenas para pilares internos, cercados por laje em toda a volta, há um aumento de resistência do conjunto por efeito do confinamento do concreto da laje, devendo-se ainda respeitar certos limites. Para pilares de canto é necessária a utilização de algum elemento que compense a falta do concreto, como por exemplo, uma armadura transversal. / The goal of this paper is to study the effect of the confinement in connections of concrete columns having certain strength with lower strength concrete slabs or beams. It was intended to develop a better understanding of this subject, still little explored, to evaluate some code recommendations and, where necessary and possible, to suggest a alternative solution. Twenty-two specimens of reduced models were tested in compression representing corner or internal columns, incorporating part of the slabs, and isolated columns. These results were compared with recommendations of codes, ACI- 318, CSA 23,3 and researchers as, Gamble and Klinar, Ospina and Alexander, Bianchini and Silveira dos Santos. Indeed, this research is a continuation of that one carried through by Silveira dos Santos. Complementing the experimental studies, finite elements models made possible the best understanding of this effect and still they had made possible the comparison of the experimental results with the confinement criterion suggested for CM CEB-FIP and Eurocode EC2. It had concluded that only for internal columns, surrounded by slab, there is a strength increase of the specimen caused by confinement of the slab\'s concrete respecting certain limits. For corner columns it\'s necessary the utilization of some element that compensates the missing concrete, for example, a transversal reinforcement.
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Confinamento dado por lajes e vigas melhorando a resistência do pilar que as cruza. / Confinement given for slabs and beams improving the strength of the column that crosses them.Cristiana Furlan Caporrino 29 May 2007 (has links)
O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do confinamento em encontros de pilares de concreto com uma determinada resistência à compressão com lajes ou vigas de concreto de menor resistência. Com isso pretendeu-se desenvolver um melhor entendimento desse assunto, ainda pouco explorado, avaliar recomendações de algumas normas e, onde necessário e possível, sugerir uma solução alternativa. Foram ensaiados à compressão axial vinte e dois modelos reduzidos que representavam pilares de canto ou internos, incorporando parte da laje, e pilares isolados, cujos resultados foram comparados com recomendações de normas, ACI-318, CSA 23.3 e pesquisadores como, Gamble e Klinar, Ospina e Alexander, Bianchini e Silveira dos Santos. Na verdade, esta pesquisa é um prosseguimento daquela realizada por Silveira dos Santos. Complementando os estudos experimentais, modelos em elementos finitos possibilitaram a melhor compreensão desse efeito e ainda viabilizaram a comparação dos resultados experimentais com o critério de confinamento sugerido pelo CM CEB-FIP e pelo Eurocode EC2. Concluiu-se que apenas para pilares internos, cercados por laje em toda a volta, há um aumento de resistência do conjunto por efeito do confinamento do concreto da laje, devendo-se ainda respeitar certos limites. Para pilares de canto é necessária a utilização de algum elemento que compense a falta do concreto, como por exemplo, uma armadura transversal. / The goal of this paper is to study the effect of the confinement in connections of concrete columns having certain strength with lower strength concrete slabs or beams. It was intended to develop a better understanding of this subject, still little explored, to evaluate some code recommendations and, where necessary and possible, to suggest a alternative solution. Twenty-two specimens of reduced models were tested in compression representing corner or internal columns, incorporating part of the slabs, and isolated columns. These results were compared with recommendations of codes, ACI- 318, CSA 23,3 and researchers as, Gamble and Klinar, Ospina and Alexander, Bianchini and Silveira dos Santos. Indeed, this research is a continuation of that one carried through by Silveira dos Santos. Complementing the experimental studies, finite elements models made possible the best understanding of this effect and still they had made possible the comparison of the experimental results with the confinement criterion suggested for CM CEB-FIP and Eurocode EC2. It had concluded that only for internal columns, surrounded by slab, there is a strength increase of the specimen caused by confinement of the slab\'s concrete respecting certain limits. For corner columns it\'s necessary the utilization of some element that compensates the missing concrete, for example, a transversal reinforcement.
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Modelagem física e computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP. / Experimental and computational modeling of concrete structures strengthened with CFRP.Gamino, André Luís 27 March 2007 (has links)
A proposta central desta tese é o desenvolvimento de estratégias de modelagem computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Foram utilizados neste estudo os programas computacionais DIANA (plataforma comercial), QUEBRA2D e FEMOOP (plataformas acadêmicas de desenvolvimento). Em cada um dos programas foram implementados ou utilizados modelos constitutivos existentes apropriados para cada fase do sistema estrutural. Implementaram-se modelos constitutivos apropriados para o concreto, para as armaduras de aço, para os polímeros FRP e suas interfaces, a fim de representar o sistema estrutural reforçado com os compósitos. Elementos finitos de interface e de barras de treliça foram implementados (formulações discreta e incorporada) para a representação numérica das armaduras e dos compósitos, bem como de suas interfaces com o concreto. Em complementação às análises numéricas desenvolveram-se ensaios experimentais de vigas de concreto armado reforçadas com fibras de carbono - flexão e cisalhamento - de seção transversal retangular e \"T\". Esses ensaios, assim como outros disponíveis na literatura, são essenciais para uma melhor interpretação sobre a eficiência do reforço e também para a validação da capacidade de modelagem numérica desenvolvida. Foram avaliadas as eficiências dos sistemas de compósitos de fibra de carbono aplicados em reforços de vigas submetidas à flexão e ao cisalhamento, bem como os seus mecanismos de colapso mediante a aplicação de carregamentos monotônicos. Complementarmente, efetuaram-se análises comparativas com os modelos de dimensionamento sugeridos por diferentes normas técnicas ou disponíveis na literatura técnica. / The purpose of this thesis is the development of strategies for computational modeling of reinforced concrete structures strengthened with CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). The software systems DIANA (commercial system), QUEBRA2D and FEMOOP (academic systems) have been utilized. In each program appropriate constitutive models have been implemented or existing ones used for representing each phase of the structural system. Appropriate constitutive models for concrete, rebars, CFRP reinforcement and bond-slip interfaces have been implemented and adjusted to represent the behavior of the composite system. Interface and truss finite elements have been implemented (discrete and embedded approaches) to represent rebars and CFRP\'s, as well their interfaces with concrete. An experimental study of reinforced concrete beams with rectangular and \"T\" cross sections strengthened with CFRP - under bending and shear - have been realized to complement the numerical study. These tests, as well as others available in the literature, are very useful for a better understanding of the strengthening capacity of the CFRP\'s and also for the validation of the proposed computational modeling. The efficiency of CFRP systems for bending and shear strengthening has been evaluated, as well as the collapse mechanisms observed under monotonic loads. In addition comparative analyses with design models prescribed by different codes of practice and others proposed in the literature have been carried out.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF COMPOSITE BEAM-COLUMNS WITH HIGH STRENGTH STEEL SECTIONS / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO DE PILARES MISTOS COM PERFIS DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIADAIANA SANTOS ERINGER 16 May 2018 (has links)
[pt] Estruturas mistas de aço e concreto estão se tornando cada vez mais viáveis do ponto de vista de execução com custos mais competitivos. Graças às pesquisas e aos estudos desenvolvidos que visam aproveitar ao máximo as vantagens oferecidas pelos materiais concreto e aço, as estruturas mistas vêm sendo cada vez mais utilizadas na construção civil. Neste estudo são apresentadas as configurações estruturais dos pilares mistos e recomendações de projeto de normas vigentes. O objetivo dessa dissertação é avaliar o comportamento experimental de pilares mistos com perfis de aço de alta resistência submetidos a ensaios em escala real. Para tal avaliação, levou-se em consideração as características e propriedades dos materiais que compõem as peças: concreto, aço das armaduras e aço de alta resistência dos perfis U de chapa dobrada. Para atingir o objetivo deste trabalho, foram testados seis elementos mistos com seção transversal formada por dois perfis U de chapa dobrada e concreto armado, formando uma seção retangular. Inicialmente duas colunas foram submetidas à compressão centrada e duas vigas foram testadas à flexão. Posteriormente os dois pilares mistos foram ensaiados com excentricidade de 40 mm no carregamento. Os resultados experimentais foram, então, analisados e comparados com os resultados teóricos calculados com as recomendações da norma brasileira ABNT NBR 8800:2008 e do Eurocode 4, 2004. E os resultados experimentais foram em média coerentes com os teóricos calculados. / [en] Composite structures of steel and concrete are becoming increasingly feasible from the execution point of view, with more competitive costs. Thanks to the work and studies developed that aim to make the most of the advantages offered by both materials, they have been increasingly used in building construction. This study presents the structural configurations of the composite beam-columns and design recommendations using current codes. The objective of this dissertation is to evaluate the experimental behavior of composite beam-columns with high strength steel profiles tested in real scale specimens. For this analysis, the characteristics and properties of the materials that compose the structure were taken into consideration: concrete, reinforcing steel and high strength steel of the cold formed sections. To reach the aims of this work, six composite elements with cross section formed by two channel profiles of folded sheet and reinforced concrete were tested. Initially two columns were subjected to centered compression and two beams were subjected to flexural tests. Subsequently, the composite beam-columns were tested with a 40 mm eccentricity at loading. The experimental results were then analyzed and compared with the theoretical ones, which were calculated with the recommendations of the Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008 and the Eurocode 4, 2004. The experimental results, obtained were consistent with the theoretical predictions.
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Modelagem física e computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP. / Experimental and computational modeling of concrete structures strengthened with CFRP.André Luís Gamino 27 March 2007 (has links)
A proposta central desta tese é o desenvolvimento de estratégias de modelagem computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Foram utilizados neste estudo os programas computacionais DIANA (plataforma comercial), QUEBRA2D e FEMOOP (plataformas acadêmicas de desenvolvimento). Em cada um dos programas foram implementados ou utilizados modelos constitutivos existentes apropriados para cada fase do sistema estrutural. Implementaram-se modelos constitutivos apropriados para o concreto, para as armaduras de aço, para os polímeros FRP e suas interfaces, a fim de representar o sistema estrutural reforçado com os compósitos. Elementos finitos de interface e de barras de treliça foram implementados (formulações discreta e incorporada) para a representação numérica das armaduras e dos compósitos, bem como de suas interfaces com o concreto. Em complementação às análises numéricas desenvolveram-se ensaios experimentais de vigas de concreto armado reforçadas com fibras de carbono - flexão e cisalhamento - de seção transversal retangular e \"T\". Esses ensaios, assim como outros disponíveis na literatura, são essenciais para uma melhor interpretação sobre a eficiência do reforço e também para a validação da capacidade de modelagem numérica desenvolvida. Foram avaliadas as eficiências dos sistemas de compósitos de fibra de carbono aplicados em reforços de vigas submetidas à flexão e ao cisalhamento, bem como os seus mecanismos de colapso mediante a aplicação de carregamentos monotônicos. Complementarmente, efetuaram-se análises comparativas com os modelos de dimensionamento sugeridos por diferentes normas técnicas ou disponíveis na literatura técnica. / The purpose of this thesis is the development of strategies for computational modeling of reinforced concrete structures strengthened with CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). The software systems DIANA (commercial system), QUEBRA2D and FEMOOP (academic systems) have been utilized. In each program appropriate constitutive models have been implemented or existing ones used for representing each phase of the structural system. Appropriate constitutive models for concrete, rebars, CFRP reinforcement and bond-slip interfaces have been implemented and adjusted to represent the behavior of the composite system. Interface and truss finite elements have been implemented (discrete and embedded approaches) to represent rebars and CFRP\'s, as well their interfaces with concrete. An experimental study of reinforced concrete beams with rectangular and \"T\" cross sections strengthened with CFRP - under bending and shear - have been realized to complement the numerical study. These tests, as well as others available in the literature, are very useful for a better understanding of the strengthening capacity of the CFRP\'s and also for the validation of the proposed computational modeling. The efficiency of CFRP systems for bending and shear strengthening has been evaluated, as well as the collapse mechanisms observed under monotonic loads. In addition comparative analyses with design models prescribed by different codes of practice and others proposed in the literature have been carried out.
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[en] ASSESSMENT OF PERFOBOND CONNECTOR BEHAVIOUR FOR COMPOSITE BEAMS / [pt] AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE CONECTORES PERFOBOND E T-PERFOBOND PARA VIGAS MISTASJULIANA DA CRUZ VIANNA 18 January 2010 (has links)
[pt] As vigas mistas são um exemplo das cada vez mais difundidas estruturas
mistas, e resultam da associação de uma viga de aço com uma laje de concreto
ou mista, ligadas por meio dos conectores de cisalhamento. Dentre os diversos
tipos existentes pode-se citar os pernos com cabeça (stud bolts), perfis C e o
Perfobond. Um conector alternativo foi proposto para estruturas mistas, o TPerfobond,
que deriva do conector Perfobond acrescentando a componente da
mesa, que trabalha como um bloco. Combina portanto a alta resistência do
conector tipo bloco com a ductilidade e resistência ao levantamento dos furos do
Perfobond. Para determinação da sua capacidade resistente foi realizado um
programa experimental envolvendo cinquenta e dois ensaios do tipo push-out
com conectores Perfobond, T-Perfobond e T, um ensaio em escala real e uma
modelagem numérica. Os ensaios push-out estabeleceram a carga máxima e a
capacidade de deformação dos conectores. Procurou-se com o ensaio em
escala real determinar a resistência última da estrutura, o modo de ruína, as
deflexões e as deformações, e validar o comportamento do conector TPerfobond
em uma estrutura real. Os resultados indicaram que o modelo de
plastificação total pode ser adotado para a determinação do momento fletor
resistente em vigas mistas bi-apoiadas com conectores T-Perfobond. Os
modelos numéricos auxiliaram no estudo da capacidade de deformação da mesa
do conector T-Perfobond, e na investigação das vigas com interação total ou
parcial ao cisalhamento. Sob o ponto de vista econômico, um estudo
comparativo dos custos dos conectores Perfobond, T-Perfobond e Studs foi
conduzido e concluiu-se que os conectores Perfobond e T-Perfobond são mais
econômicos em até 33% que os conectores Studs. Dentre as vantagens
estruturais e construtivas de utilizar os tipos de conectores alternativos
destacam-se: a alta resistência, a fácil produção e instalação no perfil de aço
através de solda corrente, e bom comportamento à fadiga. / [en] Steel and composite beams have been extensively used in buildings and
bridges. The component that assures the shear transfer between the steel profile
and the concrete deck, enabling the composite action to develop, is the shear
connector. Among the different types of connectors the headed studs, C sections
and the Perfobond may be referred. An alternative connector has been proposed
for composite structures, the T-Perfobond. The main difference between the
studied Perfobond and T-Perfobond connectors is the presence of a flange,
providing a further anchorage to the system. This connector combines the high
strength of the block connector with ductility and resistance to uplift of the
Perfobond holes. To evaluate their shear capacity an experimental programme
that consisted of fifty-two push-out test and one full-size test, and some numerical
analysis were performed. The push-out tests have established the maximum load
capacity and deformation of the connectors. The full-size test has determined the
composite beam load carrying capacity, typical failure modes, associated
stresses and displacements, and has validated the behaviour of the T- Perfobond
connector in an actual structure. The results indicated that the plastic distribution
can be adopted for T- Perfobond connectors. The numerical analysis helped in
the assessment of the deformation capacity of the T-Perfobond flange connector,
and the investigation of the composite beam with total or partial connection. From
the economic point of view, a comparative study of the cost of Perfobond, TPerfobond
and Studs connectors was conducted and it was concluded that the
Perfobond and T-Perfobond connectors lead to an economy of up to 33% when
comparing to the Studs connectors. Among the structural and constructive
advantages of the use of alternative types of connectors, an high resistance,
easy manufacturing and installation of steel beam by current welding and good
performance to fatigue may be referred.
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Uma avaliação experimental e numérica do efeito da rigidez geométrica na resposta dinâmica de estruturas esbeltas sujeitas à excitação de vento. / An experimental and numerical evaluation of the geometric stiffness effect on the dynamic response of slender structures under wind excitation.Wahrhaftig, Alexandre de Macêdo 26 September 2008 (has links)
Por uma escolha política e economicamente pragmática, o Brasil optou por desenvolver a telefonia celular, com intenção de abreviar uma etapa de desenvolvimento. Tomada a decisão, a implantação foi feita num ritmo explosivo a partir da década de 1990, com instalação de dezenas de milhares de estações. Apesar da disparidade de custo entre os sistemas eletrônicos e as obras civis, pouco se investiu na engenharia estrutural envolvida, resultando em projetos e construções realizados com metodologia duvidosa e na herança de uma grande quantidade de problemas estruturais. Represada por considerações de ordem ambiental e estética, a instalação indiscriminada de torres, vive-se uma nova demanda para a engenharia estrutural na análise do aproveitamento dos locais existentes para suporte de novas cargas. Nesse sentido, o que se observa, via de regra, são estruturas compostas apenas de um poste em balanço de análise enganosamente simples. O que se esquece, quase sempre, é a extraordinária esbelteza desses elementos, que ao engenheiro deveria sugerir a imediata necessidade de considerar a não-linearidade geométrica forçosamente existente. Além disso, o carregamento mais importante e dominante é o do vento, de características eminentemente dinâmicas e aleatórias, desaconselhando análises estáticas ou dinâmicas determinísticas, preconizadas em Normas. Assim que, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência da rigidez geométrica na resposta dinâmica de estruturas esbeltas sujeitas à excitação de vento. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático simplificado, com características dinâmicas estabelecidas por uma técnica tipo Rayleigh, que evidencia a presença significativa da não-linearidade geométrica devida à esbelteza das peças. Para a validação dos resultados teóricos foi realizado um conjunto de ensaios dinâmicos em laboratório com modelos de barras e monitorada uma estrutura real em campo. A formulação proposta também foi aferida por métodos analíticos e numéricos como a solução de Euler para a carga crítica de flambagem e o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos validaram a proposta para o cálculo da freqüência fundamental de vibração de estruturas em balanço. A influência da rigidez geométrica na resposta das estruturas sob ação de vento foi também avaliada por meio de cálculos comparativos utilizando os modelos preconizados pela norma brasileira. Verificou-se que, dependendo das cargas existentes, a consideração da rigidez geométrica pode ter significativo efeito redutor na capacidade de os postes de telecomunicações possuírem área de exposição ao vento para a instalação de antenas. / Due to a politically and economically pragmatic decision, Brazil has chosen to intensely develop its cellular phone system, in order to bypass a stage of development. Once the decision has been taken, implementation was set in an explosive pace in the 1990s decade by installing tens of thousands of stations. As the electronic systems are usually more expensive than the civil constructions, very little has been invested on the involved structural engineering, resulting in designs and constructions done with doubtful methodologies and in the heritage of great amounts of structural problems. Impounded by esthetical and environmental considerations, the indiscriminate installation of towers occurs. Thus, there is a new demand for the structural engineering in the analysis of the utilization of existing installation sites for bearing new loads. In this manner, what it can usually be observed are structures composed of just one cantilever pole of misleading simple analysis. What it is quite often ignored is the extraordinary slenderness of these elements, which should suggest to the designer the immediately necessity to consider the intrinsic existing geometric nonlinearity. Moreover, the wind is the most important and dominant load, of dynamic and random nature, misadvising either static or deterministic dynamic analysis, usually recommended by Codes and Standards. In doing so, the objective of this thesis is to evaluate the influence of the geometric stiffness on the dynamic response of slender structures subjected to wind excitation. As a first step, a simplified analytical model was developed, with dynamic characteristics established by a Rayleigh type technique, which enhances the intrinsic existing geometric nonlinearity due to the slenderness of the elements. As a second step, for validating the theoretically obtained results, a series of dynamic tests was carried out in laboratory, using models of cantilever bars, and a real structure was monitored in the field. The proposed analytical model was also checked by other analytical and numerical methods, such as the Eulers solution for the critical buckling load and the Finite Element Method. The influence of the geometric stiffness in the structure response to wind loads was also evaluated by comparative calculations among the different models recommended by the Brazilian Wind Code. It was verified that, depending on the existing loads, the consideration of geometric stiffness can have significant reductive effect on the capacity of the telecommunication poles have exposition area to wind for installation of antennas.
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Uma avaliação experimental e numérica do efeito da rigidez geométrica na resposta dinâmica de estruturas esbeltas sujeitas à excitação de vento. / An experimental and numerical evaluation of the geometric stiffness effect on the dynamic response of slender structures under wind excitation.Alexandre de Macêdo Wahrhaftig 26 September 2008 (has links)
Por uma escolha política e economicamente pragmática, o Brasil optou por desenvolver a telefonia celular, com intenção de abreviar uma etapa de desenvolvimento. Tomada a decisão, a implantação foi feita num ritmo explosivo a partir da década de 1990, com instalação de dezenas de milhares de estações. Apesar da disparidade de custo entre os sistemas eletrônicos e as obras civis, pouco se investiu na engenharia estrutural envolvida, resultando em projetos e construções realizados com metodologia duvidosa e na herança de uma grande quantidade de problemas estruturais. Represada por considerações de ordem ambiental e estética, a instalação indiscriminada de torres, vive-se uma nova demanda para a engenharia estrutural na análise do aproveitamento dos locais existentes para suporte de novas cargas. Nesse sentido, o que se observa, via de regra, são estruturas compostas apenas de um poste em balanço de análise enganosamente simples. O que se esquece, quase sempre, é a extraordinária esbelteza desses elementos, que ao engenheiro deveria sugerir a imediata necessidade de considerar a não-linearidade geométrica forçosamente existente. Além disso, o carregamento mais importante e dominante é o do vento, de características eminentemente dinâmicas e aleatórias, desaconselhando análises estáticas ou dinâmicas determinísticas, preconizadas em Normas. Assim que, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência da rigidez geométrica na resposta dinâmica de estruturas esbeltas sujeitas à excitação de vento. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático simplificado, com características dinâmicas estabelecidas por uma técnica tipo Rayleigh, que evidencia a presença significativa da não-linearidade geométrica devida à esbelteza das peças. Para a validação dos resultados teóricos foi realizado um conjunto de ensaios dinâmicos em laboratório com modelos de barras e monitorada uma estrutura real em campo. A formulação proposta também foi aferida por métodos analíticos e numéricos como a solução de Euler para a carga crítica de flambagem e o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos validaram a proposta para o cálculo da freqüência fundamental de vibração de estruturas em balanço. A influência da rigidez geométrica na resposta das estruturas sob ação de vento foi também avaliada por meio de cálculos comparativos utilizando os modelos preconizados pela norma brasileira. Verificou-se que, dependendo das cargas existentes, a consideração da rigidez geométrica pode ter significativo efeito redutor na capacidade de os postes de telecomunicações possuírem área de exposição ao vento para a instalação de antenas. / Due to a politically and economically pragmatic decision, Brazil has chosen to intensely develop its cellular phone system, in order to bypass a stage of development. Once the decision has been taken, implementation was set in an explosive pace in the 1990s decade by installing tens of thousands of stations. As the electronic systems are usually more expensive than the civil constructions, very little has been invested on the involved structural engineering, resulting in designs and constructions done with doubtful methodologies and in the heritage of great amounts of structural problems. Impounded by esthetical and environmental considerations, the indiscriminate installation of towers occurs. Thus, there is a new demand for the structural engineering in the analysis of the utilization of existing installation sites for bearing new loads. In this manner, what it can usually be observed are structures composed of just one cantilever pole of misleading simple analysis. What it is quite often ignored is the extraordinary slenderness of these elements, which should suggest to the designer the immediately necessity to consider the intrinsic existing geometric nonlinearity. Moreover, the wind is the most important and dominant load, of dynamic and random nature, misadvising either static or deterministic dynamic analysis, usually recommended by Codes and Standards. In doing so, the objective of this thesis is to evaluate the influence of the geometric stiffness on the dynamic response of slender structures subjected to wind excitation. As a first step, a simplified analytical model was developed, with dynamic characteristics established by a Rayleigh type technique, which enhances the intrinsic existing geometric nonlinearity due to the slenderness of the elements. As a second step, for validating the theoretically obtained results, a series of dynamic tests was carried out in laboratory, using models of cantilever bars, and a real structure was monitored in the field. The proposed analytical model was also checked by other analytical and numerical methods, such as the Eulers solution for the critical buckling load and the Finite Element Method. The influence of the geometric stiffness in the structure response to wind loads was also evaluated by comparative calculations among the different models recommended by the Brazilian Wind Code. It was verified that, depending on the existing loads, the consideration of geometric stiffness can have significant reductive effect on the capacity of the telecommunication poles have exposition area to wind for installation of antennas.
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[pt] AVALIAÇÃO DE LIGAÇÕES VIGA-COLUNA EM ESTRUTURAS DE AÇO SUBMETIDAS À FLEXÃO NO EIXO DE MENOR INÉRCIA / [es] EVALUACIÓN DE LIGADURAS VIGA-COLUMNA EN EXTRUCTURAS DE ACERO SOMETIDAS A FEXIÓN EN EL EJE DE MENOR INERCIA / [en] EVALUATION OF THE STRUCTURAL BEHAVIOR OF BEAM-COLUMN SEMI-RIGID STEEL CONNECTIONS WORKING IN THE COLUMN MINOR AXISLUCIANO RODRIGUES ORNELAS DE LIMA 19 February 2001 (has links)
[pt] As ligações estruturais desempenham um papel fundamental no
comportamento global das estruturas de aço. Muitos ensaios
experimentais desta ligações têm sido desenvolvidos para
que se possa avaliar corretamente a influência dos
parâmetros físicos e geométricos que influenciam no
comportamento destas ligações.
Hoje em dia, as ligações no eixo de menor inércia da coluna
de pórticos contraventados são dimensionadas como
flexíveis. Maiores problemas ocorrem quando este
contraventamento não é possível e as ligações rígidas são
utilizadas. Todavia, garantir que esta ligação tenha um
comportamento rígido, principalmente no eixo de menor
inércia, é algo um tanto quanto discutível. Sendo assim, a
utilização de ligações semi-rígidas tornou-se viável porque
tem um comportamento estrutural que melhor se aproxima da
realidade e ainda possibilita uma diminuição do preço final
da estrutura. Este trabalho apresenta uma avaliação do
comportamento estrutural de ligações viga-coluna em
estruturas de aço no eixo de menor inércia.
Uma investigação dos modelos existentes de ligações semi-
rígidas na literatura foi realizada e identificou dois
modelos estruturais fundamentais para esta investigação: o
de Kishi e Chen para o eixo de maior inércia e o de
Teixeira Gomes para a menor inércia. Os sistemas de
classificação de ligações existentes foram avaliadas mas
ainda não se tem conhecimento de um sistema específico para
o eixo de menor inércia ou da validade do uso dos sistemas
de classificação gerados para maior inércia quando
aplicados na menor inércia.
Uma análise experimental onde três ensaios de
ligação de aço viga x coluna, em escala real foi executada.
Esta análise possibilitou a determinação da curva momento x
rotação, resistência a flexão da ligação, evolução das
tensões e deformações e possíveis modos de ruína.
O presente trabalho também propõe um modelo
preliminar de ligação semi-rígida com dupla cantoneira de
alma e cantoneira de apoio, ou enrijecedor, no eixo de
menor inércia visando sua utilização em edificações de
estruturas de aço. Uma validação deste modelo preliminar
foi realizada através de uma comparação com os resultados
experimentais gerados. / [en] Connections perform a fundamental hole in the steel
structure´s global behaviour.
In order to evaluate the real influence of the physical and
geometrical parameters that
controls their behaviour, many experimental tests and
analysis have been developed but
a definitive answer to the problem in question still stands.
Nowadays, the non-sway portal frame design still adopts
bolted flexible
connections in the column´s minor axis. Unfortunately, in
the case of sway frames, the
majority of connections are rigid, despite the fact that
rigid connections have higher costs
and rigid connections in the column minor axis have
questionable true behaviour. To
overcome these difficulties the use of semi-rigid
connections can decrease the global
structure cost, having an extra advantage of being closer
to reality. This background
served as motivation for the present investigation on the
an evaluation of the structural
behaviour of beam-column semi-rigid steel connections
working in the column minor
axis.
A literature survey on the semi-rigid models currently in
use in literature was
accomplished. Two fundamental structural models were
identified: the Kishi and Chen
model for the bending on the column major axis and the
model proposed by Gomes for
the minor axis bending. A specific connection
classification system developed for the
major axis for the column minor axis was not found in the
literature. The use of general
classification for this task still deserves a validations
study.
An experimental programme consisting of three full scale
tests of beam to column
connections was carried out. This analysis enable the
assessment of the moment versus
rotation curve, moment capacity of the connection, stress
patterns, strains and collapse
mechanisms.
This work also presents a preliminary semi-rigid model for
the column´s minor
axis, made with a double web angle and a support angle or a
stiffner. A validation
study of this preliminary model was accomplished through a
comparison with the
acquired experimental results. / [es] Las ligaduras extructurales desempeñam un papel fundamental en el comportamiento global de las extructuras de
acero. Muchos ensayos experimentales han sido desarrollados para poder evaluar correctamente la influencia de
los parámetros físicos y geométricos que influeyen en el comportamiento de estas ligaduras. Hoy en dia, las
ligaduras en el eje de menor inercia de la columna de pórticos contraventados son dimensionadas como flexíbles.
Mayores problemas ocurren cuando este contraventamento no es posible y se utilizan ligaduras rígidas. Pero
garantizar que esta ligadura tenga un comportamiento rígido, principalmente en el eje de menor inercia, es algo
bastante discutible. Así, la utilización de ligaduras semi-rígidas se hizo posible, porque tiene un comportamiento
extructural que se aproxima mejor de la realidad y posibilita una diminuición del precio final de la extructura. Este
trabajo presenta una evaluación del comportamiento extructural de ligaduras viga-columna en extructuras de acero
en el eje de menor inercia. Se realizó una investigación de los modelos existentes de ligaduras semirígidas en la
literatura y se identificó dos modelos extructurales fundamentales para esta investigación: el de Kishi y Chen para
el eje de mayor inercia y el de Teixeira Gomes para el de menor inercia. Los sistemasde clasificación de ligaduras
existentes fueron evaluados pero aún no se tiene conocimiento de un sistema específico para el eje de menor
inercia o de la validad del uso de los sistemasde clasificación generados para mayor inercia cuando aplicados en
menor inercia. Un análisis experimental donde tres ensayos de ligadura de acero viga x columna, en escala real
fue ejecutada. Este análisis posibilitó la determinación de la curva momento x rotación, resistencia a la fexión de
la ligadura, evolución de las tensiones y deformaciones y posibles modos de ruína. El presente trabajo propone un
modelo preliminar de ligadura semirígida con dupla esquinera de alma y de apoyo, o enrijecedor, en el eje de
menor inercia con el objetivo de utilizarlo en edificaciones de extructuras de acero. Una evaluación de este modelo
preliminar fue realizada através de una comparación con los resultados experimentales generados.
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