Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-05T16:57:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1128948 bytes, checksum: f6d57752f120bb8812a4b64224c9b163 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-05T16:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1128948 bytes, checksum: f6d57752f120bb8812a4b64224c9b163 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os copolímeros tribloco do tipo (EO)n-(PO)m-(EO)n são compostos anfifílicos que em solução aquosa têm a capacidade de se agregarem em uma determinada concentração (cmc) ou temperatura (cmt) em condições termodinâmicas específicas. Tanto a cmc como a cmt dos copolímeros tribloco tem sido intensamente estudadas na presença de diversos aditivos, mas na atualidade estes parâmetros têm sido avaliados em novos sistemas como são os líquidos iônicos. A despeito do amplo número de cátions e ânions que podem formar líquidos iônicos, ainda são escassos os dados que permitem compreender como eles interagem com os copolímeros. Desta forma neste trabalho foi realizado um estudo termodinâmico e espectroscópico para avaliar o efeito dos líquidos iônicos imidazólicos [bmim][Cl] e [bmim][Br] e o eletrólito cloreto de sódio sobre a agregação do copolímero P123. Para as medidas da cmc foi utilizada espectroscopia de fluorescência tendo como sonda molecular o pireno e para as determinações da cmt foi utilizado um nanocalorímetro diferencial de varredura. Os resultados mostraram que o [bmim][Cl] aumenta 10,3 vezes o valor da cmc em relação ao valor obtido em solução aquosa, enquanto que a cmt para o processo de agregação sofreu uma diminuição de 10,1°C para toda a faixa de concentração utilizada de [bmim][Cl] (0- 2,8% (mol/mol)). Concluiu-se que o aumento da cmc é devido a uma maior solubilidade do copolímero devido à interação do bmim + com o segmento de PPO levando a um menor gasto de energia para formar os agregados de P123. / The (EO) n -(PO) m -(EO) n triblock copolymers are amphiphilic compounds which in aqueous solution have the ability to aggregate in a concentration (cmc) or temperature (cmt) at specific thermodynamic conditions. Both the cmc and cmt have been extensively studied in the presence of various additives and these parameters have been evaluated in new systems constituted, for example, by ionic liquids. Despite the large number of cations and anions that can form ionic liquids, there are few data that allow us to understand how they interact with the copolymers. Thus, in this work was carried out a thermodynamic and spectroscopic study to evaluate the imidazole ionic liquids ([bmim][CI] and [bmim][Br]) and sodium chloride electrolyte effect on the P123 copolymer aggregation. The cmc values were obtained by fluorescence spectroscopy using pyrene as molecular probe and cmt values were determine by using a differential scanning nanocalorimeter. The results showed that the [bmim][CI] increases 10.3 times the cmc compared with the value obtained in aqueous solution, and the cmt to the aggregation process has decreased by 10.1 ° C in the [bmim][Cl] concentration range studied (0-2,8% (mol/mol)). It was concluded that the cmc is increased due to a copolymer solubility increase resulting from the interaction between the cation bmim + and PPO segment leading to a lower energetic cost to P123 to form aggregates.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Chemical bonds form the basis for understanding the formation and behavior of the substances in everyday life. The investigation focus of this survey was the teaching and learning of chemical bonds in high school, and the main objectives were to make a diagnosis of how the content is being developed at this level, as well as to investigate the process of knowledge construction by the students of the 1st year of high school, through a Teaching-Learning Sequence (TLS) and traditional teaching. In order to achieve such objectives this survey was conducted in two parts. In the first part there were three investigations which provided evidence of the importance given to chemical bonds in high school. Following the principles of qualitative survey the data were collected using instruments made from guidelines described in the literature or for the specific purposes of each investigation. In this part of the study we investigated: - the concepts of chemical bonds of 124 students of the 1st year of high school from two public schools and a private school in the region of Santa Maria, RS, who had already studied the topic formally in class; - The approach of the chemical bonds in textbooks (PNLD 2015-2017), through the analysis of chapters related to the topic of each title - The perception of four high school teachers and two professors about the chemical bonds education. The results provided the following picture: the topics chemical stability and nature of the interaction between atoms and ions are being developed inappropriately, by using models that cause conceptual distortions. Moreover, the traditional method prevails in class and teaching is focused on the transmission of content with the help of the textbook. Based on this, interventions were planned and developed focusing on the study of the chemical stability based on energy aspects and the electrostatic model for each type of interatomic bond. In the second part of the survey, the investigation of knowledge construction in chemical bonds occurred by monitoring four classes of the 1st year of high school, in a total of 50 subjects. The content was developed by school teachers in two classes through the TLS and the other two by the traditional method. For data analysis, it was considered Bachelard theory and four dimensions, which are: chemical stability, ionic bond, covalent bond, metallic bond. Initially, the conceptions of the students in each dimension were evaluated in philosophical areas and later in hierarchical levels. At the end of the survey, it was drawn an epistemological profile for each student from the assessment of the considered dimensions. Monitoring the ideas of the students, from the two contexts, throughout the study of chemical bonds revealed that the construction of knowledge happened by overcoming epistemological obstacles linked to realistic and empiricist philosophical areas. It was observed that most of the students from the TLS context (55,2%) and traditional (66,6%) had primarily a rational profile at the end of the survey. The results suggest that there is a relationship between the area of epistemological profile and the capacity of transition between the levels of representation of matter, as the explanations related simultaneously the macroscopic, submicroscopic and symbolic levels were given by the students who had rationalists profiles. In addition, there was an advantage of TLS in relation to the traditional context, related to the aptitude of the students to employ the three levels of representation at the same time. Finally, this study showed that it is important to have theoretical explicitness regarding the curriculum models and educational planning in order to obtain satisfactory results in the chemical bonds education. / As ligações químicas constituem a base para a compreensão da formação e do comportamento das substâncias presentes no cotidiano. O foco de investigação desta pesquisa foi o ensino e a aprendizagem das ligações químicas no ensino médio e os objetivos principais foram realizar um diagnóstico de como o conteúdo está sendo desenvolvido neste nível, bem como investigar o processo de construção do conhecimento pelos estudantes da 1ª série do ensino médio, por meio de uma Sequência de Ensino e Aprendizagem (SEA) e do ensino tradicional. Para alcançar tais objetivos, esta pesquisa foi desenvolvida em duas partes. Na primeira parte, foram realizadas três investigações que forneceram indícios do tratamento dado às ligações químicas no ensino médio. Seguindo princípios da pesquisa qualitativa, os dados foram coletados por meio de instrumentos elaborados a partir de orientações descritas pela literatura ou para os fins específicos de cada investigação. Nesta parte da pesquisa, investigou-se: - as concepções sobre ligações químicas de 124 estudantes da 1ª série do ensino médio de duas escolas públicas e uma privada da região de Santa Maria, RS, que já tinham estudado o tópico formalmente em sala de aula; - a abordagem das ligações químicas nos livros didáticos (PNLD 2015-2017), por intermédio da análise dos capítulos referentes ao tópico de cada obra; - a percepção de quatro professores do nível médio e dois professores universitários sobre o ensino de ligações químicas. Os resultados obtidos forneceram o seguinte panorama: os tópicos estabilidade química e natureza das interações entre átomos e íons estão sendo desenvolvidos de forma inadequada, por meio de modelos que provocam distorções conceituais. Além disso, a metodologia tradicional predomina nas aulas e o ensino está pautado na transmissão de conteúdos com auxílio do livro didático. Baseado nisso, foram planejadas e desenvolvidas intervenções com enfoque no estudo da estabilidade química fundamentado em aspectos energéticos e no modelo eletrostático para cada tipo de ligação interatômica. Na segunda parte da pesquisa, a investigação da construção do conhecimento em ligações químicas ocorreu mediante o acompanhamento de quatro turmas da 1ª série do ensino médio, totalizando 50 sujeitos. O conteúdo foi desenvolvido pelos professores regentes em duas turmas por meio da SEA e nas outras duas pelo método tradicional. Para a análise dos dados, considerou-se a teoria de Bachelard e quatro dimensões, que são: estabilidade química, ligação iônica, ligação covalente e ligação metálica. Inicialmente, as concepções dos estudantes em cada dimensão foram avaliadas em zonas filosóficas e posteriormente, em níveis hierárquicos. Ao final da pesquisa, foi traçado um perfil epistemológico para cada estudante a partir da avaliação das dimensões consideradas. O acompanhamento das ideias dos estudantes, dos dois contextos, ao longo do estudo das ligações químicas revelou que a construção do conhecimento se deu pela superação de obstáculos epistemológicos atrelados às zonas filosóficas realista e empirista. Detectou-se que a maior parte dos estudantes do contexto da SEA (55,2%) e tradicional (66,6%) apresentou um perfil majoritariamente racionalista ao final da pesquisa. Os resultados sugerem que existe relação entre a zona do perfil epistemológico e a capacidade de transição entre os níveis de representação da matéria, visto que as explicações que relacionaram, simultaneamente, os níveis macroscópico, submicroscópico e simbólico foram emitidas por estudantes que apresentaram perfis racionalistas. Além disso, observou-se uma vantagem da SEA, em relação ao contexto tradicional, quanto à aptidão dos estudantes em empregar concomitantemente os três níveis de representação. Por fim, este estudo evidenciou que é importante clareza teórica em relação aos modelos curriculares e planejamento didático para que se obtenham resultados satisfatórios no ensino de ligações químicas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-09Bitstream added on 2014-06-13T18:45:49Z : No. of bitstreams: 1 guidi_es_dr_guara.pdf: 4326069 bytes, checksum: 7e85df7bb4aedb1c5dcff9c3ca5c11eb (MD5) / A utilização de parafusos na união de elementos de estruturas e equipamentos mecânicos é amplamente utilizada devido a sua versatilidade, possibilidade de desmontagem e seu baixo custo. As falhas por fadiga merecem atenção especial, pois é o principal método de falha dos parafusos utilizados em uniões de componentes. A vida em fadiga de uma junta aparafusada possui a influência de diversos fatores construtivos e operacionais. Neste estudo foram analisados alguns destes fatores, como diferença na rigidez dos parafusos com rosca parcial e total, e sua influência no fator de junta e na vida em fadiga da união. Outra variável estudada é o material das arruelas, que quando são incompatíveis com o material do parafuso ocasionam uma drástica redução na vida em fadiga da junta. A pré-carga resultante do torque de montagem associada com a carga externa alternada também possui grande influência sobre a vida em fadiga das uniões, sendo a redução da vida mais significativa quando a carga externa máxima é superior a 85% da pré-carga. Neste trabalho também foram desenvolvidos dois arquivos de simulação das juntas, utilizando o método dos elementos finitos por meio do software ANSYS Workbench, sendo uma simulação contendo as placas da junta e um parafuso simplificado, com o objetivo de calcular a carga residual de compressão entre as placas após a aplicação da pré-carga e carga externa máxima. Esta carga residual foi utilizada nas condições de contorno do modelo da segunda simulação. O segundo arquivo de simulação contém os parafusos, porcas e arruelas com medidas reais, sendo o objetivo obter a vida em fadiga destes parafusos. As simulações numéricas foram validadas por meio de ensaios mecânicos / The use of bolts in the union of elements of structures and mechanical equipment is very used due to its versatility, possibility of disassembly and low cost. The fatigue failures given particular attention because it is the principal method of failure of the bolts used in unions of components. The fatigue life of a bolted joint has the influence of various factors constructive and operational. This study analyzed some of these factors, such as the difference in stiffness of the fully and partially threaded bolts, and its influence on joint stiffness factor and fatigue life of the joint. Another variable studied is the material of washers that when are incompatible with the bolt material cause a drastic reduction in fatigue life of the joint. The preload resulting of the tightening torque combined with the alternating external load also has great influence on the fatigue life of the joints, the reduction of fatigue life is most significant when the maximum external load is higher than 85% of the preload. In this work were also developed two simulation models of the joints using the finite element method using the ANSYS Workbench software, and one simulation containing plates of joint and a simplified bolt, in order to calculate the residual load compression between the plates after applying the preload and maximum external load. The residual load will be used in the boundary conditions of the model of the second simulation. The second simulation model contains bolts, nuts and washers with actual measurements, the objective being to obtain the fatigue life of these bolts. The numerical simulations were validated with mechanical tests

O carbono tipo diamante (DLC) é um material de revestimento que tem atraído grande interesse devido às propriedades de alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Intercamadas contendo silício são amplamente utilizadas para melhorar a adesão do DLC em ligas ferrosas, embora o fenômeno que gera a adesão ainda não seja bem entendido. Neste contexto, o objetivo desse estudo é compreender claramente os fenômenos físico-químicos e as ligações químicas que são responsáveis pela adesão de filmes de DLC sobre aços, utilizando intercamadas contendo silício produzidas em diferentes condições de processamento. Os filmes foram depositados sobre o aço AISI 4140 por deposição química a vapor assistida por plasma pulsado de corrente contínua utilizando confinamento eletrostático. As intercamadas foram produzidas a partir de tetrametilsilano em diferentes tempos e temperaturas de deposição, e o filme de DLC foi subsequentemente depositado sobre as intercamadas a partir de acetileno, utilizando-se as mesmas condições experimentais para todas as amostras. A estrutura físico-química dos filmes produzidos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de Raios X por dispersão em energia, espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente e espectroscopia Raman. As ligações químicas nas interfaces do sistema aço/intercamada/DLC foram avaliadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X. Por fim, a carga crítica para delaminação dos filmes foi medida por testes de nanoesclerometria linear. Os resultados mostraram que a espessura e a estrutura química das intercamadas são dependentes do tempo e da temperatura de deposição, mas a temperatura foi estabelecida como o parâmetro chave de controle da cinética de reação e de crescimento da intercamada. A intercamada é estruturada como um carbeto de silício amorfo hidrogenado com formação preferencial de ligações Si–C em temperaturas de deposição a partir de 300°C. Para as amostras com intercamada depositada a partir dessa temperatura de transição, a adesão dos filmes de DLC é alcançada, sem delaminação espontânea. A melhora na adesão está associada com as ligações químicas formadas nas interfaces. Enquanto as ligações C–C e Si–C são formadas na interface intercamada/DLC, ligações Si–Fe são formadas na interface aço/intercamada. A presença de hidrogênio e oxigênio residual na estrutura da intercamada prejudica a adesão dos filmes de DLC. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-08-24T15:55:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Felipe Cemin.pdf: 4353174 bytes, checksum: 9667e1c8437438cfcf3fc9f8860b0fa6 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-24T15:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Felipe Cemin.pdf: 4353174 bytes, checksum: 9667e1c8437438cfcf3fc9f8860b0fa6 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. / Diamond-like carbon (DLC) is a thin film material that has attracted much attention due to its properties as high wear resistance and super-low friction coefficient. Although silicon-based intermediate layers are employed to enhance the adherence of DLC films on ferrous alloys, the role of such buffer layers is not yet understood in chemical terms. In this context, the aim of this study is to clearly understand the physical-chemical phenomena and chemical bonding guaranteeing the DLC adhesion on ferrous alloys using Si-based interlayers deposited by different process conditions. The films were deposited on AISI 4140 steel by pulsed direct current plasma enhanced chemical vapor deposition assisted by electrostatic confinement. The interlayers were grown from tetramethylsilane at different deposition temperatures and times and the DLC thin film was grown from acetylene with the same experimental conditions for all samples. The physical-chemical structure of the bi-layers produced was evaluated by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, glow discharge optical emission spectroscopy and Raman spectroscopy. The local chemical bonds at the interfaces of the steel/interlayer/DLC structure were evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy. Finally, the critical loads for thin films delamination were measured by nanoscratch testing. The results show that the interlayer thickness and structure are dependent on both deposition time and temperature, but the temperature was established as being the key parameter controlling the reaction kinetic and the interlayer growth. The interlayer is structured as a hydrogenated amorphous silicon carbide alloy with enhanced formation of Si–C bonds at deposition temperatures ≥ 300°C. At such transition temperature of interlayer deposition, adhesion of DLC is reached, with no spontaneous delamination. The improved adhesion is associated with the nature of chemical bonds formed in the interfaces. Whereas C–C and C–Si bonds are formed on the interlayer/DLC interface, the steel/interlayer interface is constituted by Si–Fe bonds. The presence of hydrogen and residual oxygen in the interlayer structure degrades the adhesion of DLC thin films.

O propósito deste trabalho é aumentar o conhecimento existente sobre as interações dielétricas da água confinada em materiais hidrofílicos, no regime de baixas temperaturas. Os materiais hidrofílicos (sílica gel, gesso, colágeno e álcool polivinílico - PVA) foram analisados com os recursos disponíveis na técnica de Espectroscopia de Impedância - permissividade dielétrica e impedância elétrica. Como objetivo especifico procurou-se estabelecer experimentalmente o papel das ligações hidrogênio nos processos de condução observados na água confinada e verificar a existência da transição dinâmica da água super-resfriada em T = -45ºC (228K). As substâncias examinadas possuem redes ou cadeias moleculares, com grupos polares superficiais capazes de se ligarem às moléculas de água por meio de ligações hidrogênio. Em espaços restritos de natureza hidrofílica, a água pode ser super-resfriada além do ponto de nucleação homogênea, permanecendo líquida para temperaturas inferiores a 0ºC. O entendimento de sistemas envolvendo materiais hidrofílicos - tais como sólidos, géis e macromoléculas - e a água, contribui para o desenvolvimento de novos materiais e para o entendimento dos sistemas vivos. De acordo com os resultados obtidos a condução dos íons na água confinada se dá por meio da rede formada, via ligações hidrogênio, entre as moléculas de água e a cadeia dos materiais. O espectro elétrico dos materiais estudados exibe dois processos de condução, comuns a todas as substâncias. O primeiro, é influenciado pelo nível de hidratação das amostras e está relacionado as moléculas de água distantes das superfícies. O segundo, é próprio da água confinada e possui tempos de relaxação elétricos com transições observadas em -60ºC (210K) na sílica gel, e -45ºC nos outros materiais. Também constatou-se que o tamanho da cadeia polimérica do PVA altera a dinâmica do confinamento de água: cadeias de menor peso molecular não são capazes de gerar sítios que propiciem o confinamento da água. / This work aims to increase the existing knowledge on the dielectric interactions of water confined in hydrophilic materials at low temperatures. The hydrophilic materials (silica gel, gypsum, collagen and polyvinyl alcohol - PVA) were studied with the available functions of Impedance Spectroscopy - dielectric permittivity and electrical impedance. The specific goal of this thesis is to establish the role of hydrogen bonds in the conduction processes observed in confined water and to verify the existence of the supercooled water dynamic crossover at T = -45 ºC (228K). The chosen substances have molecular chains or networks with polar surface groups connected to water molecules through hydrogen bonds. When confined in small geometries, water does not crystallize and can be supercooled bellow its homogeneous nucleation temperature. This allows the indirect investigation of supercooled confined water. The studies of systems involving hydrophilic materials - such as solids, gels and macromolecules - and water, contributes to the development of new materials and to the understanding of living systems. This study demonstrated that the conduction in the confined water occurs through the network formed by hydrogen bonds between water molecules and the chain materials. The impedance spectra of all material exhibits two conduction processes common to all the analyzed samples. While the level of hydration of the samples can influence the process of higher frequencies, the one found in lower frequencies is independent of the amount of water in the samples. The first was associated to bulk water molecules and the second is related to confined water and show the expected dynamic crossover. In addition, the size of the PVA polymeric chain alters the dynamics of water: lower molecular weight polymers are not capable of displaying the supercooled dynamic crossover.

As vigas mistas de aço-concreto vêm ganhando espaço no mundo e no Brasil. Sua grande vantagem é o aproveitamento das melhores propriedades que cada material apresenta. O aço possui excelente resposta para esforços tanto de tração como os de compressão e o concreto para esforços de compressão. As vigas mistas envolvem basicamente o perfil de aço, a laje de concreto, os conectores e as armaduras. Na interface destes materiais ocorrem fenômenos que merecem destaque, como grau de interação, cisalhamento na superfície de contato e separação vertical. Os procedimentos normalmente empregados em projetos de estruturas convencionais de concreto armado e de aço fornecem muitas respostas para questões semelhantes nas estruturas mistas, porém, no geral, não abordam a questão mais relevante que é a ligação entre o aço e o concreto. Na vizinhança dos conectores de cisalhamento, a laje da viga mista de aço e concreto está sujeita a uma combinação de cisalhamento longitudinal e momento fletor transversal, por isso a interface é a região que necessita de uma análise cuidadosa. Esses aspectos são os objetos principais da pesquisa. Adicionalmente são discutidos os procedimentos de projetos adotados pelas normas brasileira (NBR 8800-86), americana (AISC) e européia (EUROCODE 4): nas regiões de ligações entre os materiais por meio de conectores em perfis de aço sob lajes de concreto, no controle da fissuração em seções solicitadas por momentos negativos e nas armaduras transversais de costura. / The use of composite steel-concrete beams is increasing in Brazil and in the world, because this is to take advantage of the best properties of each material. Steel has an excellent response to compression and tension and concrete has to compression. Composite beams include basically the steel beam, concrete slab, connectors and reinforcement. Some phenomena in the interface of these materials must be considered, like the degree of interaction, shear in contact surface and uplift. The procedures normally taken in design of conventional structures of reinforced concrete and steel structures supply many answers to similar questions in composite structures, but, in general, they do not approach the most relevant question which is the bond between steel and concrete. The slab of composite steel-concrete beam is affected by a combination of longitudinal shear and transverse flexure, in the neighborhood of the shear connector. The analysis of the behavior of the slab and the reinforcement are main aspect of the work. In addition, some design procedures adopted by Brazilian Standard (NBR 8800-86), American Standard (AISC-2005) and European standard (EUROCODE 4) are discussed, in especial the related to connects, the crack control in sections with hogging moment and in transverse reinforcement.

As vigas compostas pregadas possuem vasta aplicação como material estrutural, desde vigas para instalações residenciais e industriais até longarinas de pontes de pequenos vãos, apresentando como principais vantagens o baixo custo e a facilidade de execução, não exigindo mão-de-obra qualificada. Este trabalho tem como objetivo o estudo teórico e experimental de vigas de madeira com seção composta I formadas por peças de madeira serrada e solidarizadas por pregos. São apresentados os critérios das normas EUROCODE 5, DIN1052 e NBR 7190, bem como a teoria a respeito do assunto. É avaliado o procedimento de cálculo da NBR 7190, em comparação com o EUROCODE 5, sendo realizada verificação experimental dos critérios destas normas, por meio de ensaios de flexão em protótipos de vigas compostas em escala natural. Os resultados obtidos demonstram que o modelo do EUROCODE 5 é o mais indicado para estimar a rigidez efetiva, tensões normais e de cisalhamento como também a força nos conectores / The built-up I beams are widely employed as structural elements, from residential and industrial facilities, to girders for bridges of small span. The fact that they do not demand skilled workmanship, the low cost and easiness of construction are their main advantages. This research aims at the theoretical and experimental analysis of built-up I beams, made of sawn elements nailed jointed. The EUROCODE 5, DIN 1052 and NBR 7190 criteria as well as the basic theory are presented. The design procedure adopted by NBR 7190 is compared to the EUROCODE 5 one. Experimental evaluation of these criteria is made subjecting built-up beam prototype to bending tests. The results should that the EUROCODE criteria is the most recommended for estimate the effective rigidity, normal and shear stresses as well as the load on a fastener

Este trabalho apresenta uma análise numérica e experimental sobre o comportamento estrutural de ligações parafusadas viga-pilar com chapa de topo estendida. Discute-se, em particular, o comportamento da chapa de topo e dos parafusos na determinação da capacidade resistente dessas ligações. A análise de resultados numéricos é utilizada como base para as discussões neste trabalho e a modelagem numérica, realizada em elementos finitos com o software ANSYS, incluiu modelos tridimensionais de ligações com chapa de topo estendida e de ligações duplo “T”. Com os resultados numéricos e experimentais, os mecanismos de transferência dos esforços entre viga e pilar e os mecanismos de plastificação da chapa de topo e dos parafusos são observados, avaliando-se as linhas de plastificação na chapa de topo em confronto com a metodologia proposta pelo Eurocode 3 na determinação dos perfis “T” equivalentes. Para esses fatores, observou-se que os modos de falha indicados pelo Eurocode 3 não representam satisfatoriamente o comportamento das ligações analisadas. A modelagem numérica, por sua vez, mostrou-se generalista e representativa como ferramenta para análises paramétricas e como complemento de análises experimentais / This work presents a numerical and experimental analysis on the structural behavior of bolted beam-column extended end plate connections. The behavior of the end plate and bolts used in the calculations of the end plate strength is specially discussed. Numerical results are used as basis to the discussions presented in this work and the modeling methodology, with FE models built with the ANSYS code, included 3D models of extended end plate and T-stub connections. The beam-to-column load transfer mechanisms and the yielding mechanisms at end plates and bolts are observed using numerical and experimental results. The yielding lines at the end plate are evaluated against the methodology proposed by Eurocode 3 for the calculations on the equivalent T-stub. Regarding the aforementioned factors, it is shown that the collapse modes indicated by Eurocode 3 do not represent satisfactorily the behavior of the analyzed connections. The numerical modeling was found to be general in application and reliable as a tool for parametric analyses and as a complement to experiments

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de treliças espaciais formadas por elementos tubulares de seção circular, com ênfase no desempenho das tipologias de ligação utilizadas no Brasil. Foram ensaiadas experimentalmente 9 treliças espaciais com vãos de 7,5 x 15,0m e uma de 7,5m x 7,5m com altura de 1,5m, variando-se o tipo de ligação entre barras, com o objetivo de caracterizar e comparar o comportamento dos sistemas de ligações mais comuns (nó típico – extremidade estampada, nó de aço e nó com chapa de ponteira).A análise teórica, via elementos finitos, tem como objetivo aferir a validade dos modelos numéricos normalmente utilizados e refiná-los incluindo as características do comportamento estrutural observadas em ensaio. A análise numérica segue duas abordagens: análise global da estrutura incluindo os efeitos não-lineares, excentricidade na ligação e variação de seção nas extremidades das barras; com isso o comportamento das treliças ensaiadas foi representado de forma satisfatória. A análise do comportamento do nó típico, modelado tridimensionalmente com elementos de casca, possibilitou analisar a interação entre as barras na região nodal por meio de elementos de contato. Com esta modelagem, apesar das simplificações, foi possível reproduzir o modo de colapso observado experimentalmente. / This paper presents a study of the behavior of tubular circular section space trusses with the main emphasis placed on the performance of the various truss typologies used in Brazil. Nine space trusses with plan dimensions of 7.5m x 15.0m and one with plan dimensions of 7.5mx7.5m and height of 1.5m were tested. The joint type was varied with the objective to characterize and compare the behavior of the more common types of connection systems (typical node – stamped end, steel node, and end plate node). The theoretical analysis employing finite elements was adopted mainly to ascertain the validity of various numerical models commonly employed and hence refining them by including the some basic characteristics of the observed structural behavior.The numerical analysis employed was based on two methodologies: a global structural analysis that takes into account the effects of non-linearity, eccentricities at connection, and the variation of the end bars cross section. In this manner the actual behavior of the tested trusses was well represented. The analysis of the behavior of a typical node, modeled using tri-dimensional finite shell elements made it possible to analyze the interaction between bars that converge at the nodal region by applying contact elements. Despite it simplicity, predicted results of the collapse mode obtained by using the proposed model, very well reproduce the experimental observation.

O crescimento da população urbana, bem como as diferenças sociais brasileiras, têm causado significativa degradação nas condições de vida e de moradia em nosso país. Tal fato vem referenciar a necessidade de se intensificar as pesquisas que tenham como objetivos a produção de alternativas tecnológicas para solucionar-se tais problemas. Não é ainda comum no Brasil o uso de chapas com dentes estampados para se fazer a conexão de peças estruturais de madeira, apesar dessas se apresentarem como uma ótima alternativa estrutural e econômica para tal. A norma brasileira, NBR 7190/97 - Projeto de Estruturas de Madeira, não apresenta um método com os critérios de dimensionamento para tais tipos de ligação. Baseado em estudos teóricos e experimentais desenvolvidos no Laboratório de Madeira e Estruturas de Madeira (LaMEM), do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, são apresentados neste trabalho contribuições para o desenvolvimento de tais critérios para o dimensionamento destas ligações. O presente estudo foi desenvolvido para atender as especificações de espécies tropicais nativas e de reflorestamento encontradas em território nacional. / The increase number of urban population such as the social disparity of Brazilian people has caused significant degradation in habitation life style, increased slum numbers and the number of homeless people. Such fact strengthen the necessity of intensify researches that produce technological alternatives to solve this problems. In Brazil, it is not common see metal plate connectors in roof trusses, in spite of this connectors been a good structural and economical alternative to execute this joints. In Brazilian code, NBR 7190/97 - Timber Structures Design, design criteria for this kind of joints are not yet established. Based on theoretical and experimental studies, carried out in Wood and Timber Structures Laboratory, Structural Engineering Department, São Carlos Engineering School, São Paulo University, in this paper such criteria design will be presented. The study was developed and calibrated to attend the specifications of native specimens of Brazilian tropical wood species.