Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança. / Tubular structures were conceived in the sixties, to solve several structural engineering problems and were boosted by the fast and continuous growth of the use of steel in the construction industry. The most popular tubular joints are welded. These specific connections still require further investigations to enable a complete understanding of their structural performance aiming to develop optimum and reliable solutions. The Eurocode 3 provides specific guidance for tubular connections, specially the welded joints, due to their particular design peculiarities. Unfortunately, the Brazilian Steel Design Standard, NBR8800, does not provide any recommendation for tubular members joint design. The numerical analysis performed in the current investigation required an updated and comprehensive literature review of tubular joint structural design and response. With this review in hand, numerical models were conceived and optimised with the aid of the Finite Element Method and were used in subsequent parametrical analysis made to enhance their structural response knwolledge. Two numerical models were developed with hollow welded joints of: T square section members and K circular section members. All the models adopted six dof. shell finite elements including the membrane action. The material response was non-linear using a bilinear stress vs. strain curve and a Von Mises yield criterion. The geometric non-linearity was considered through the use of an Updated Lagragean formulation. The most significant conclusions of the present investigation were related to the analyzed T joints results that indicated that the Eurocode 3 provisions should be adopted with caution. On the other hand, for the K joints, the numerical results were always lower than the Eurocode 3 results, and could be considered a lower bound for the investigated problem.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança. / Tubular structures were conceived in the sixties, to solve several structural engineering problems and were boosted by the fast and continuous growth of the use of steel in the construction industry. The most popular tubular joints are welded. These specific connections still require further investigations to enable a complete understanding of their structural performance aiming to develop optimum and reliable solutions. The Eurocode 3 provides specific guidance for tubular connections, specially the welded joints, due to their particular design peculiarities. Unfortunately, the Brazilian Steel Design Standard, NBR8800, does not provide any recommendation for tubular members joint design. The numerical analysis performed in the current investigation required an updated and comprehensive literature review of tubular joint structural design and response. With this review in hand, numerical models were conceived and optimised with the aid of the Finite Element Method and were used in subsequent parametrical analysis made to enhance their structural response knwolledge. Two numerical models were developed with hollow welded joints of: T square section members and K circular section members. All the models adopted six dof. shell finite elements including the membrane action. The material response was non-linear using a bilinear stress vs. strain curve and a Von Mises yield criterion. The geometric non-linearity was considered through the use of an Updated Lagragean formulation. The most significant conclusions of the present investigation were related to the analyzed T joints results that indicated that the Eurocode 3 provisions should be adopted with caution. On the other hand, for the K joints, the numerical results were always lower than the Eurocode 3 results, and could be considered a lower bound for the investigated problem.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-12-07T17:47:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rone Sérgio Freitas Borges - 2015.pdf: 6213430 bytes, checksum: 42046e4b45c71b2cd44ac6a2ea27e1bc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-12-08T06:33:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rone Sérgio Freitas Borges - 2015.pdf: 6213430 bytes, checksum: 42046e4b45c71b2cd44ac6a2ea27e1bc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-08T06:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rone Sérgio Freitas Borges - 2015.pdf: 6213430 bytes, checksum: 42046e4b45c71b2cd44ac6a2ea27e1bc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In Brazil, despite the skilled labor shortage, the use of metal structures in buildings has increased considerably due to factors such as speed of execution, cleaning the construction site, low deadweight compared with reinforced concrete structures, low material waste, etc. For better utilization of equipment and for which continuity of the openings is necessary to use the amendments, which can be welded or screwed. The quality of the amendments must meet the standards required by the design standards, in rolled profiles, according to ABNT NBR 8800:2008 (Steel Structures Design and Composite Structures of Steel and concrete buildings). These profiles have great applicability in large structures and their use is growing in buildings with these characteristics. This paper presents the experimental study of bearing capacity of two beams supported by steel made of rolled profiles section I of type W 250 x 22,3 ASTM A-572, grade 50, rolled parallel flaps with two axes of symmetry, being provided splices using full penetration welds MIG type (Metal Inert Gas). Seven beams were tested with a length of 3000 mm, with a reference beam. In the remaining six beams amendments were made in different positions varying the amount of amendments. This study also provides a comparison between the results obtained in this work and those obtained by Pereira (2014), which used beams with bolted connections using the same provisions of the amendments of this work, but with ASTM A-325 and screw diameter of 19 mm. All models have been requested by simple bending stress at break, according to the analysis of vertical displacement, and torsional displacement relative specific deformations steel. The connections of beams resisted the simple bending tests not being observed no break in welds. The main contribution of this work was to show that, if well executed, welded connections and bolted performed by Pereira (2014), with the specifications described in this paper, can be used as elements of connections in steel beams subjected to bending, as well resisted the requested efforts . / No Brasil, apesar da escassez de mão de obra qualificada, a utilização de estruturas metálicas nas edificações vem aumentando consideravelmente devido a alguns fatores como rapidez de execução, limpeza do canteiro de obras, baixo peso próprio se comparado com as estruturas de concreto armado, baixo desperdício de material etc.. Para o melhor aproveitamento de material e para que se continuidade dos vãos é necessário a utilização das emendas, que podem ser soldadas ou parafusadas. A qualidade das emendas deve atender aos padrões exigidos pelas normas de projeto, no caso dos perfis laminados, segundo a ABNT NBR 8800:2008 (Projeto de Estruturas de Aço e de Estruturas Mistas de Aço e Concreto de Edifícios). Esses perfis tem grande aplicabilidade em estruturas de grande porte e seu uso é crescente em edificações com essas características. Este trabalho apresenta o estudo experimental da capacidade resistente de vigas bi-apoiadas em aço constituídas de perfis laminados de seção I do tipo W 250 x 22,3 ASTM A-572, grau 50, laminados de abas paralelas com dois eixos de simetria, sendo dotadas de emendas com soldas de penetração total do tipo MIG (Metal Inert Gas). Foram ensaiadas sete vigas com comprimento de 3000 mm, sendo uma viga de referência. Nas seis vigas restantes foram confeccionadas emendas em diferentes posições variando a quantidade de emendas. O presente estudo traz também uma comparação entre os resultados obtidos neste trabalho e os obtidos por Pereira (2014), no qual utilizou vigas com ligações parafusadas utilizando as mesmas disposições das emendas deste trabalho, mas com parafusos ASTM A-325 e diâmetro de 19 mm. Todos os modelos estiveram solicitados por esforços de flexão simples até à ruptura, de acordo com a análise dos deslocamentos verticais, deslocamentos relativos à torção e as deformações específicas do aço. As ligações das vigas resistiram aos ensaios de flexão simples, não sendo constatada nenhuma ruptura nas soldas. A principal contribuição deste trabalho foi mostrar que, se bem executadas, as ligações soldadas e as parafusadas realizadas por Pereira (2014), com as especificações descritas neste trabalho, podem ser utilizadas como elementos de ligações em vigas metálicas submetidas à flexão, pois resistiram bem aos esforços solicitados.