Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-02-22T19:56:51Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoNuméricaComportamento.pdf: 1839416 bytes, checksum: a6a9346e57882b0ba4b5197ceb654498 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-08T15:09:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoNuméricaComportamento.pdf: 1839416 bytes, checksum: a6a9346e57882b0ba4b5197ceb654498 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T13:59:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoNuméricaComportamento.pdf: 1839416 bytes, checksum: a6a9346e57882b0ba4b5197ceb654498 (MD5) Previous issue date: 2005 / Um dos tipos mais usuais de ligação viga-coluna em estruturas metálicas é a chamada “ligação por chapa simples”, na qual uma chapa é soldada, na fábrica, ao elemento suporte, para ser conectada por parafusos à viga. Para uma coluna tubular de seção circular, a ligação com uma viga de seção ”I” pode ser feita por meio de anéis metálicos e chapas de ligação servindo os anéis como nervuramento e referência para o posicionamento das vigas “I”, as quais são parafusadas às chapas, podendo ter suas mesas conectadas ou não aos anéis. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma análise numérica, via Métodos dos Elementos Finitos, do comportamento de ligações viga-coluna com chapa simples, buscando-se analisar a influência dos anéis metálicos em termos de resistência e estabilidade. São verificadas as possíveis regiões de plastificação, comparando-as com as cargas críticas encontradas no dimensionamento feito segundo recomendações da NBR 8800/86. Os resultados obtidos são comparados com os fornecidos pelos princípios da resistência dos materiais e com a teoria de flexão simples; tornando possível o conhecimento do comportamento estrutural da ligação em estudo, para as configurações existentes. _________________________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : Single plate is one of the most usual types of beam-to-column connection in steel structures and consists in a column with a shop-welded plate bolted to the beam web. For a circular hollow column, bottom and seat steel rings can be used to connect a “I” hot-rolled or built-up beam also welded to the column and to the single plate. The steel rings could be welded to the beam flanges to provide more rigidity to the connection. This work aims to present the development and results of a finite element method numerical analysis performed to understand the structural behavior of single plate beam-to-column connections and the influence of the steel rings. The results are compared with strength of materials theoretical principles and the limit states are identified to be possible futures experimental analysis studies.

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 2015-03-09T16:53:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 20985 bytes, checksum: 01f6b762be9d287ad4b1bbc549d32848 (MD5) DISSERTAÇÃO_ObtençãoÍndiceConfiabilidade.pdf: 3168367 bytes, checksum: 05940f098b5ddf5b119b201d9548025a (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-03-10T13:55:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 20985 bytes, checksum: 01f6b762be9d287ad4b1bbc549d32848 (MD5) DISSERTAÇÃO_ObtençãoÍndiceConfiabilidade.pdf: 3168367 bytes, checksum: 05940f098b5ddf5b119b201d9548025a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T13:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 20985 bytes, checksum: 01f6b762be9d287ad4b1bbc549d32848 (MD5) DISSERTAÇÃO_ObtençãoÍndiceConfiabilidade.pdf: 3168367 bytes, checksum: 05940f098b5ddf5b119b201d9548025a (MD5) Previous issue date: 2014 / Os dispositivos mais utilizados para a união de elementos estruturais em aço são os parafusos e a solda elétrica. Esses dispositivos devem ser dimensionados de acordo com o método dos estados limites, o qual se aplicam coeficientes de ponderação da resistência e coeficientes de ponderação das ações. O objetivo deste trabalho é avaliar a confiabilidade estrutural de ligações soldadas e parafusadas em perfis formados a frio, cujos projetos seguem a norma brasileira ABNT NBR 14762 (2010). Desta forma, os métodos de confiabilidade FOSM (First Order Second Moment) e FORM (First Order Reliabilty Method) foram empregados para obtenção de índices de confiabilidade. Os dados estatísticos utilizados para este trabalho foram obtidos a partir de dados disponíveis das propriedades mecânicas do material, das propriedades geométricas e da relação entre resistência nominal e ensaios experimentais em ligações. Os índices de confiabilidade foram obtidos para as mesmas combinações de ações gravitacionais e relações entre ações nominais, variável e permanente (Ln/Dn) empregadas na calibração da norma americana AISI S100 (2007). Em seguida, foram obtidos índices de confiabilidade para Ln/Dn variando de 1 a 10 e comparados com os resultados da tese de Brandão (2012), que utilizou o método FOSM. Os resultados mostraram que os índices de confiabilidade são mais conservadores com a menor relação Ln/Dn. Verificou-se que os índices de confiabilidade são inferiores ao valor alvo (o = 3,5). Sugere-se a calibração dos coeficientes de ponderação da resistência da norma brasileira. _________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Welding and bolted fastening are the two most common types of connections in steel construction. These connections shall be designed in accordance with the load and resistance factor criteria design (LRFD). In this method, separate load and resistance factors are applied to specified loads and nominal resistances to ensure that the probability of reaching a limit state is acceptably small. The objective of this work is to evaluate the structural reliability of welded and bolted connections, based on the design equations of the brazilian code for cold-formed steel members. The First-Order Second-Moment and First-Order Reliability Methods were used to assess the reliability indices. Statistical data used for this work were obtained from the measured mechanical and sectional properties and from test-to-prediction ratios of the available experimental results. The reliability indices were obtained for the same gravity load combination and the same live-to-dead ratio (Ln/Dn) employed in the calibration of the AISI S100 (2007). Then, reliability indices were obtained for (Ln/Dn) ratio ranging 1 from 10, and compared with the results by FOSM method, from Brandao (2012). The results showed that the reliability indices are more conservative with the lowest ratio (Ln/Dn). It was found that the reliability indices are lower than the target reliability index (o = 3.5). It is suggested the calibration of the resistance factor for the brazilian code.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-21T17:38:43Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalLigações.pdf: 3427759 bytes, checksum: a4fd1be81ffd744d9fb55765cd29c5ab (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-21T17:59:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalLigações.pdf: 3427759 bytes, checksum: a4fd1be81ffd744d9fb55765cd29c5ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T12:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalLigações.pdf: 3427759 bytes, checksum: a4fd1be81ffd744d9fb55765cd29c5ab (MD5) Previous issue date: 2003 / Neste presente trabalho são apresentados estudos teórico-experimentais para avaliar o comportamento de ligações viga-coluna parafusadas utilizando seções transversais em perfis formados a frio de duas edificações pertencentes ao projeto vencedor do 2o Prêmio Arquitetura em Aço, patrocinado pela USIMINAS, Projeto USIHAB. Este contém um projeto de dois pavimentos (Projeto 01) e um de quatro pavimentos (Projeto 02). Foram realizadas análises estruturais e dimensionamentos de ambos os projetos. Em seguida, determinou-se um protótipo de ensaio (P01) formado por um conjunto viga-coluna de seção transversal tipo caixa mais representativo do Projeto 02 para o qual foi projetada uma ligação parafusada. Para esta ligação realizou-se o teste experimental e verificou-se que esse protótipo apresentava um modo de colapso bastante frágil, então fez-se novas análises que originou uma nova configuração para a ligação, Protótipo P01B. Os resultados desse teste não se apresentaram satisfatórios, pois para tal solução a ligação teria um peso em aço representativo do peso total da estrutura inviabilizando a sua execução. Como para os protótipos referentes ao Projeto 02 não se obteve resultados satisfatórios, foi permitida uma flexibilização no Projeto 01 que passou pela mudança na arquitetura e alterações da seção transversal dos pilares para perfis de seção transversal tipo “I enrijecido” formado por dois perfis cartola. Para as análises de ligações do Projeto 01, onde em sua concepção são utilizados pilares “I enrijecidos” e vigas tipo caixa, obteve-se melhores resultados. Foram realizados oito testes experimentais com três tipos de protótipos e, assim, obteve-se a curva momento-rotação e a rigidez da ligação, os momentos últimos, os modos de colapso, os campos de deslocamento e de deformação de cada ligação. Em seguida fez-se uma segunda análise para o Projeto 01 utilizando as rigidezes das ligações obtidas nos testes experimentais e observou-se um aumento de 6,0 % na taxa (kg/m2) da estrutura nessa segunda análise em relação à primeira que não implicará necessariamente em gastos maiores para a edificação em função da utilização das ligações parafusadas. ______________________________________________________________ / ABSTRACT : In this present work are introduced theoretician-experimental studies to evaluate the behavior of bolt beam-column connections using transversal sections in cold formed steel members of two buildings to the winner project of the 2th Prize Architecture in Steel, sponsored by USIMINAS, USIHAB Project. This contains a project of two floors (Project 01) and one of four floors (Project 02). It accomplished structural analyses and designs from both projects. It determined a test prototype (P01) formed by a connection beam-column of transversal section more representative kind box of the Project 02 to which was projected a bolted connection. For this connection it accomplished the experimental test and verified itself that prototype introduced a way of very fragile collapse, then new analyses were done originated a new configuration for the connection, Prototype P01B. The results of this test did not introduce satisfactory, because for such solution the connection would have a weight in representative steel of the total weight of the structure making unfeasible your execution. As for the referring prototypes to the Project 02 did not obtain satisfactory results, it was allowed a flexibility in the Project 01 that passed by the change in the architecture and alterations of the transversal section of the pillars for members of transversal section kind “I” formed for double top hat back-to-back. For the connections analyses of the Project 01, where in your conception are used pillars “I” and kind box beams, it obtained best results. They were done eight experimental tests with three kinds of prototypes and, therefore, it obtained the momentrotation curve and the stiffness of the connection, the last moments, the collapse manners, the displacement field and of deformation of each connection. A second analysis was done for the Project 01 using the stiffness of the connections obtained in the experimental tests and an increase of 6,0 % was observed in the rate (kg/m2) of the structure on second analysis regarding the first that necessarily will not imply in larger expenses for the construction in function of the utilization of the bolted connections.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-29T15:41:57Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CapacidadeResistenteAlma .pdf: 3994111 bytes, checksum: d4f314dcc282d69d5fb962a5e72b4b4d (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-01T15:53:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CapacidadeResistenteAlma .pdf: 3994111 bytes, checksum: d4f314dcc282d69d5fb962a5e72b4b4d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-02T13:02:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CapacidadeResistenteAlma .pdf: 3994111 bytes, checksum: d4f314dcc282d69d5fb962a5e72b4b4d (MD5) Previous issue date: 2006 / Atualmente, mesmo com toda a atenção voltada ao estudo do comportamento estrutural das ligações nas estruturas metálicas, a maioria dos trabalhos realizados dedica-se, quase que exclusivamente, às ligações no eixo de maior inércia do pilar. Isso faz com que ocorra uma lacuna na possibilidade de se considerar o real comportamento momento-rotação do tipo de ligação em que a viga é conectada à alma do pilar. Este trabalho busca desenvolver uma análise numérica tridimensional, via Método dos Elementos Finitos, do comportamento de ligações viga-coluna com chapa de topo, segundo o eixo de menor inércia dos pilares, enfatizando-se a capacidade resistente da alma sob efeito do momento fletor. Foram analisados modelos numéricos classificados em três categorias, de acordo com a esbeltez da alma do pilar: classe 1- baixo índice de esbeltez (lw < 20); classe 2 - índice de esbeltez médio (20 £ lw < 30) e classe 3 - elevado índice de esbeltez (lw ³ 30). As características geométricas dos modelos foram estabelecidas a partir dos parâmetros mais relevantes para a análise, como a espessura e a altura da alma do pilar. Para possibilitar a avaliação da esbeltez da alma, isoladamente, foi adotada, em todos os modelos, a padronização das dimensões da viga, chapa de topo e dos parafusos. O comportamento estrutural das ligações é comparado com os resultados dos modelos analíticos disponíveis, tais como o “Component Method”, adotado pelo EUROCODE 3 (2000), o modelo de Gomes (1990), para determinar o momento plástico da alma da coluna, e o modelo de Neves (1996), que avalia a rigidez elástica da alma do pilar. O enfoque principal do trabalho é voltado para a análise da capacidade resistente da alma do pilar, analisando-se, ainda, a influência no comportamento da curva momento-rotação em função da variação da espessura e altura da alma do pilar, visando-se à coleta de informações que permitam a realização de estudos experimentais futuros e a avaliação do desempenho dos modelos analíticos existentes. Palavras-chave: chapa de topo, ligações parafusadas, ligação no eixo de menor inércia. ___________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Nowadays, even with all attention given to the structural behavior study of connections in steel structures, almost researches are exclusively dedicated to major axis steel beam-to-column connections. This fact have been caused many difficulties to the adoption of the real moment-rotation behavior of connections where the beam is connected to the web column. In this work is developed a 3-D numeric analysis, based on the Finite Element Method, of minor axis beam- to-column end plate connections beam-column behavior, emphasizing the web moment resistance. Numerical models classified in three categories, according with web stiffness - class 1: low stiffness index (lw < 20); class 2: medium stiffness index (20 £ lw < 30) and class 3: high stiffness index ((lw ³ 30) - were analyzed. The geometric characteristics were established from the more important parameters as thickness and height of the web column, adopting the same beam, end plate and bolt dimensions to enable the real web stiffness evaluation. The structural behavior of the numerical models is compared with the results of available analytic models, such as “Component Method” - adopted by EUROCODE 3 (2000) - ; with the model developed by Gomes (1990) - to evaluate the web column plastic moment - and with the model developed by Neves (1996) - to calculate the connection initial stiffness. The main focus of this work is the web column resistance capacity analysis and the influence of thickness and height web column in the moment-rotation behavior, on function. Last, but not least, this works aims to get information that allows the development of future experimental studies and the evaluation of the analytical models. Words-key: End plate, bolted connections, minor axis connections.

Orientador : Nilson Tadeu Mascia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-29T04:15:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicolas_EliasAntonio_M.pdf: 5113157 bytes, checksum: 73d7e5037dae31c089dc45c81e9645ff (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Esta pesquisa se refere ao estudo do comportamento mecânico de conectores empregados em estruturas mistas de concreto e madeira, estruturas estas normalmente utilizadas em construções civis tais como pontes, pisos e coberturas residenciais. Neste sentido, foi realizado um estudo teórico-experimental sobre os conectores onde se determinou o valor do módulo de deslizamento (K) através de curvas cargas x deslizamentos obtidas a partir ensaios de laboratório. Os corpos-de-prova foram moldados simetricamente, com um elemento central de concreto unido por meio de conectores a dois elementos laterais de madeira. Foram utilizados pregos e parafusos como conectores discretos e cola epóxi como conector contínuo. A partir da análise dos resultados obtidos, pode-se constatar que as ligações com pregos e parafusos apresentaram deslocamentos relativos entre as partes de concreto e madeira bastante significativos, enquanto que na ligação por epóxi, estes deslocamentos foram pequenos. Neste contexto, o comportamento mecânico das ligações pregadas ou parafusadas pode ser considerado como flexível e das ligações coladas como rígido / Abstract: This research is related to the study of the mechanical behavior of connectors used in concrete-timber composed structures, that are normally used in civil buildings such as bridges, floors and coverings. In this direction, a theorical-experimental study was carried out on the connectors where it was determined the value of the slip modulus (K) by means of load-slip curves obtained from laboratory tests. The specimens were molded simmetricaly, with a central element of concrete joined by connectors to two lateral elements of timber. Nails and screws were used as discrete connectors and epoxi glue as continuos ones. From the analysis of the obtained results it can be evidenced that connection with nails and screws were presented relative slip between the parts of concrete and timber sufficient1y significant, while that in the connection epoxi, these slips were small. Is this context, the mechanical behavior of nailed or screwed connection can be considered as flexible and of glued one as rigid / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-21T18:35:50Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalMistas.pdf: 4133712 bytes, checksum: f601988ab7a1cafbc3be3040ff8c4ebd (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-25T14:57:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalMistas.pdf: 4133712 bytes, checksum: f601988ab7a1cafbc3be3040ff8c4ebd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-26T15:26:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseTeóricoExperimentalMistas.pdf: 4133712 bytes, checksum: f601988ab7a1cafbc3be3040ff8c4ebd (MD5) Previous issue date: 2004 / O presente trabalho é uma continuidade as pesquisas na área de ligações em perfis de aço formados a frio desenvolvidas no Programa de pós-graduação em Engenharia Civil da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto. Esta dissertação teve como objetivo determinar o comportamento de ligações mistas viga-pilar em perfis formados a frio a partir de estudos teórico experimentais da edificação de quatro pavimentos pertencente ao Projeto USIHAB, projeto este vencedor do 2º Prêmio USIMINAS de Arquitetura em Aço. Os estudos se basearam em análises estruturais e dimensionamentos desta edificação e em análises experimentais de ligações tipo do projeto. O programa experimental foi composto por cinco ensaios em três diferentes configurações de ligações mistas, que permitiram determinar as suas respectivas curvas momento x rotação e rigidezes. Também foram determinados os momentos fletores últimos, os campos de deslocamento e os campos de deformação dos protótipos ensaiados. Conhecida a rigidez de cada tipo de ligação mista realizou-se uma nova análise da estrutura, a partir da qual observa-se a redistribuição de esforços e a eficiência da ligação mista na mesma. ________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The present work is a continuity the researches in the connections in cold formed steel members developed in the post-graduation Program in Civil Engineering of the School of Mines of the Federal University of Ouro Preto. This work had as goal determine the behavior of composite beam-columns connections in cold-formed steel profiles. An experimental and theoretical studies were developed using the building winner project of the 2th Prize Architecture in Steel, sponsored by USIMINAS, USIHAB Project. The studies based on structural analyses and design of this construction and experimental analyses of typical connections of the project. The experimental program had five tests in three different configurations of composite connections, which allowed to set curves as moment x rotation and rigidity. They also obtained the ultimate moments, the displacement field and the deformation field of the prototypes tested. A new analysis of the structure with the rigidity composite connection showed the redistribution of efforts and the efficiency of the composite connection.

Orientador: José Elias Tomazini / Coorientador: Marcelo Sampaio Martins / Banca: Andreia Maria Pedro Salgado / Banca: Silvio Popadiuk / Resumo: Em bielas automotivas, os parafusos atuam de maneira a manter a união entre capa e haste, suportando as cargas trativas, compressivas e transversais originadas no olhal maior. Para tais componentes, o dimensionamento de juntas aparafusadas torna-se complexo, visto que a disposição dos parafusos e a geometria do mancal conduzem ao surgimento de esforços excêntricos à face de fratura, elevando a criticidade do projeto. Em vista disso, e do reduzido número de publicações sobre o assunto, o presente trabalho propôs uma "abordagem híbrida" para a análise de juntas aparafusadas em bielas anguladas, utilizando resultados obtidos a partir de um modelo de elementos finitos simplificado e as ferramentas contidas no roteiro VDI 2230 parte 1. Além disso, foi avaliada a influência do fenômeno de abertura unilateral sobre a vida em fadiga dos fixadores utilizados em bielas anguladas, analisando os resultados obtidos de modo a desenvolver um critério de avaliação para a fadiga desses componentes. A despeito das restrições, a abordagem numérico-analítica desenvolvida demostrou-se atraente, tanto pelo baixo custo computacional associado, quanto por sua precisão, principalmente na determinação da força tensora residual mínima para a prevenção de abertura, mostrando-se adequado para processos de otimização multiparamétricos, selecionando designs promissores passíveis de posterior avaliação através de modelos refinados. Já as análises de influência do fenômeno abertura não apresentaram alterações sensíveis nos níveis de força adicional dos fixadores, fato esse relacionado com a posição dos pontos de abertura em relação ao parafuso e ao mancal. Apesar disso, as simulações realizadas demonstraram que as condições de carregamento avaliadas não influenciaram no diagrama de Haigh local dos nós ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Connecting rods screws maintain the connection between cap and shank supporting the tensile, compressive and transversal loads applied on the big end. In this case, the design of bolted joints become complex since the screw's position and bearing geometry lead to eccentric forces acting on the joint split line. Due to that and the reduced number of publications on the subject, this dissertation aims to develop a "hybrid approach" for the analysis of bolted joints in angled connecting rods, using results from a simplified finite element model as input for the VDI 2230 part 1 guideline. In addition to that, this study evaluates the influence of unilateral opening phenomenon on fasteners fatigue life, analyzing the results in order to develop a criterion for fatigue analysis of connecting rod bolts. Despite the restrictions, the "hybrid approach" proved to be attractive due to the low computational cost and accuracy, especially for the calculation of minimal residual tensile force to prevent opening, being suitable for multiparametric optimization during project early phases. The opening phenomenon showed no significant changes in fastener's additional forces, fact related to the position of joint opening points. Nevertheless, the simulations showed that the loading conditions did not influence on the local Haigh diagram of critical nodes, which suggests the use of fasters fatigue tests as input variables for fatigue simulations, thus including the beneficial influences of the manufacturing process / Mestre

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Mauro Hugo Pedro Peres / Banca: Victor Orlando Gamarra Rosado / Banca: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Banca: Leonardo Kyo Kabayama / Resumo: 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 / Abstract: 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 / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T20:54:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T13:28:56Z : No. of bitstreams: 1 180397.pdf: 2107995 bytes, checksum: 4eb7ff1739c52e47eb6a51c3b55237ad (MD5)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-14Bitstream added on 2014-06-13T19:16:35Z : No. of bitstreams: 1 marques_bmf_me_guara.pdf: 1267078 bytes, checksum: b861835064bbb924cdbb98ad015fd1cb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em praticamente todo sistema mecânico, juntas aparafusadas são utilizadas com o objetivo de unir componentes distintos, controlando folgas estruturais de tal modo a manter o envelope geométrico de projeto e o alinhamento entre as partes unidas. Normalmente, os parafusos são submetidos aos carregamentos de tração e cisalhamento o qual o último gera momento de flexão no parafuso devido ao efeito de contato com a superfície do furo. O comportamento da distribuição de carga ao longo do corpo do parafuso apresenta uma grande contribuição no seu dimensionamento principalmente por causa do braço de flexão que determinará o momento atuante. Dessa forma, esse trabalho apresenta diferentes tipos de juntas aparafusadas, normalmente aplicadas em estruturas de alta responsabilidade, para analisar o comportamento da distribuição de carregamento ao longo do corpo do parafuso. As juntas apresentam diferentes materiais e espessuras das placas envolvidas como ligas de alumínio e aço, a presença de calços ou não e parafusos normatizados de diferentes diâmetros. As análises contemplam o cálculo analítico o qual apresenta o tipo de distribuição de carregamento, triangular, trapezoidal ou retangular, análise pelo método dos elementos finitos com modelos bidimensionais e tridimensionais. Assim, após a análise dos resultados obtidos pelos métodos citados, mostrou que a presença de calço nas juntas aparafusadas e a espessura das placas influenciam diretamente as diferenças entre os métodos e mesmo que as diferenças entre os métodos existam, a confiabilidade do método analítico é confirmada uma vez que todos os braços de flexão são maiores daqueles obtidos pelo método dos elementos finitos. Desse modo, as juntas dimensionadas pelo método analítico são conservativas, apresentam margens de segurança... / Practically all mechanical system applies bolted joints in order to put together independent components, fitting up structural gaps to maintain the geometrical envelope in accordance with design and the alignment between the joined parts. Normally, the bolts withstand tension and shear loads which the last one generates bending moment in the bolt body due the contact effect with the hole surface. The load distribution behavior along the bolt body presents a great contribution to define it principally because the bending arm which determines the applied moment. Thus, this study presents different bolted joints configurations, usually applied in high responsibility structures in such way to analyze the load distribution behavior all along the bolt body. The joints present different plates materials and thicknesses as like aluminum and steel alloys, considering shims or not and standard bolts with a variety of diameter. The analyses regard the analytical method which presents the load distribution type, triangular, trapezoidal or rectangular, finite elements analysis method considering bidimensional and tridimensional models. Therefore, after the analysis of the results from the mentioned methods, stared the shims and the plates thicknesses have a significant influence in the differences between the methods. Even though the differences exist, the reliability of the analytical method is confirmed once all bending arms are bigger than those resulted by the finite element method. Hence, the joints dimensioned by the analytical method are... (Complete abstract click electronic access below)