Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-03T19:04:24Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-03T19:14:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-05T11:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) Previous issue date: 2003 / A necessidade de otimização dos serviços em todos os campos da indústria da construção civil, desde a administração do empreendimento até a montagem dos componentes na obra, faz com que se utilize cada vez mais a construção industrializada. Agregando a isso o interesse em viabilizar o uso de perfis tubulares em estruturas metálicas, principalmente em edificações comerciais, pela sua rapidez, limpeza de execução e eficiência estrutural, surge a necessidade de se adequar a metodologia de projeto e o emprego da coordenação modular a essa nova realidade. O presente trabalho tem como objetivo elaborar um modelo estrutural, a partir de um módulo-base, com utilização de perfis metálicos tubulares. A modulação é projetada para edificações destinadas a galpões multiuso sem utilização de ponte rolante. Para isso, analisa-se a eficiência estrutural dos elementos modulares, bem como o desempenho térmico de uma edificação com utilização do modelo estrutural proposto. A análise estrutural é feita através de vários modelos empregando-se maneiras diferenciadas de agrupamento dos módulos estruturais. O módulo-base desenvolve-se em arco espacial gerando uma estrutura bastante estável, onde são explorados a curvatura e o cruzamento da estrutura. Os projetos estrutural e arquitetônico desenvolvidos neste trabalho apresentaram características que resultaram nas seguintes vantagens: ganho de espaço interno; eficiência da estabilidade estrutural; facilidade de execução; simplicidade estrutural com redução no número de ligações; formato geométrico favorável à distribuição das ações do vento. ______________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The necessity of optimization of services in all the fields of civil construction from the administration of the enterprise to the building up of components on the building site has led to a more intensive and industrialized standard of construction. The use of hollow steel section structure mainly in commercial buildings becomes more feasible, as this structure presents fast and clean execution. This use has caused the necessity of developing a methodology of design and use of modular coordination. The main objective of the present work is to elaborate a structural model beginning from a module-base using hollow steel section. The modulation is projected for industrial buildings with many uses without traveling crane. For this, the structural efficiency of the modular elements is analysed, as well as the thermal performance of a building that uses the proposed structural model. The structural analysis is made through models with different ways of grouping structural modules. The module-base develops itself in spatial arc generating a very stable structure, where the curvature and the crossing of the structure are explored. The structural and architectural projects developed in this work have introduced characteristics that resulted in the following advantages: gain of internal space; efficiency of the structural stability; easiness execution; simplicity of the structure by reducing the number of connections; better distribution of the actions of wind promoted by geometric form.

Dissertação para obtenção do grau de Mestre, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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.