Orientador: Mônica Pinto Barbosa / Coorientador: Marcelo de Araújo Ferreira / Banca: Antonio Anderson da Silva Segantini / Banca: José Celso da Cunha / Resumo: A indústria estruturas de concretos pré-moldados possui como grande preocupação a ligação entre seus elementos, tendo em vista que a mesma exerce grande influência no comportamento da estrutura, sendo responsável pela transmissão e redistribuição dos esforços na estrutura. A grande diferença entre estruturas pré-moldadas e estruturas de concreto moldadas "in loco" em relação ao seu comportamento estrutural está na ligação entre seus elementos. As ligações apresentam certa deformação quando solicitadas, recebendo na literatura técnica a denominação de ligações semi-rígidas. Dessa forma, buscou-se estudar todos os grautes existentes no mercado e desenvolver um compósito cimentício de fácil preparo e de baixo custo, do tipo calda de cimento e argamassa, que apresentasse características mecânicas similares aos grautes. Foram desenvolvidas duas caldas de cimento e uma argamassa, as quais foram submetidas juntamente com os grautes selecionados a ensaios específicos de propriedades adesão e aderência. Dentre as principais conclusões obtidas podem ser ressaltadas que a grande parte dos grautes possui problemas de fluidez dificultando o preenchimento total das ligações e sua aplicação. Em relação à aderência as duas caldas de cimento e a argamassa apresentaram comportamento semelhante indicando que há uma boa condição de aderência e, os grautes, devido à sua grande diferença de composição, tiveram comportamentos distintos / Abstract: One of the concerns of the precast concrete industry is the connection among their different types of elements, in order that they strongly influence the behavior of the structural group, being responsible for the transmission and redistribution of the efforts in the structure. Among the differences between precast structures and concrete structures shaped "in loco" we have the concern about the structural behavior of the link between its elements. The links have shown some deformation when tested, receiving in the technical literature the name of semi-rigid connections. For that the concrete's precast structure has the behavior of a monolithic structure it's necessary the solidarization of the connection which is made by filling the vertical and horizontal niches with the aid of the grout. In this paper, we aimed to study some grouts of the Brazilian market and, at the same time, develop a cimentitius composite of easy prepare and low cost, of the cement paste and mortar types, with similar mechanical characteristics to industrialized grouts to be used in the filling of the precast structures. It was rheologically and mechanically created and evaluated two kinds of cement grout and one mortar composition that were submitted along with the selected grouts to an evaluation of their rheological behavior, and to specific tests of their mechanical properties of adhesion and bond. This study let us conclude that the cement paste and mortar developed showed a similar rheological behavior to the Herschel-Bulkley, besides to a good condition of bond and a good behavior in the structure link when compared to some industrialized grouts. Not all the evaluated grouts showed appropriate behaviors for joints' filling / Mestre

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

Neste trabalho, é desenvolvido um programa através do método dos deslocamentos, em que o mesmo leva em consideração a influência do efeito da semi-rigidez rotacional nas ligações formadas por dois parafusos sobre o comportamento mecânico da estrutura. Esta configuração de parafusos é devidamente escolhida em função de sua corrente aplicação em estruturas de madeira, principalmente em estruturas auxiliares ou de cobertura. Vários exemplos de estruturas típicas de cobertura são executados considerando-se as três formas que o presente programa analisa, evidenciando-se a importância do comportamento semi-rígido sobre as ligações. / In this work, a program is developed through the method of the displacements, in that the same get the worst of the influence of the effect of semi-rigidity rotational in the connections formed by two screws about the mechanical behaviour of the structure. This configuration of screws is chosen properly in function of your current application in wood structures, mainly in auxiliary structures or of covering. Several examples of typical structures of covering are executed being considered the three analysis forms in that the present program executes, being evidenced the importance of the semi-rigid behaviour about the connections.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.

Este trabalho apresenta uma análise numérica sobre o comportamento estrutural das ligações parafusadas viga-coluna com chapa de topo. São estudados dois métodos tradicionais de dimensionamento e são apresentados cinco sistemas de classificação propostos para as ligações. Modelos numéricos das ligações estudadas são preparados com a utilização de elementos finitos e os resultados numéricos são comparados com resultados experimentais conhecidos. São abordados aspectos relativos às propostas de dimensionamento, em comparação com os resultados numéricos e experimentais. Em particular, é discutida a rigidez das ligações, verificando-se a influência da variação da espessura da chapa de topo e diâmetro dos parafusos. Com a comparação entre resultados numéricos e experimentais, é analisada a representatividade dos modelos numéricos com relação ao comportamento das ligações estudadas. Finalmente, são apresentadas as conclusões e recomendações para futuras pesquisas / This work presents a numerical analysis on the structural behavior of bolted beam-to-column end plate connection. Two traditional design methods are studied and five proposed classification systems for connections are presented. Numerical models representing the studied connections are prepared using finite elements and numerical results are compared with existing experimental results. The design proposals are compared with numerical and experimental results. In particular, the connection rigidity is discussed by verifying the influence of variations in end plate thickness and bolt diameter. Comparing numerical and experimental results the reliability of F.E.M models is appraised. Finally, conclusions are presented with some suggestions for future researches

In this paper, using the general purpose software ABAQUS, a three dimensional (3-D) finite element model was built to simulate semi-rigid composite connection with precast hollowcore slabs. 3D continuum elements are used for all parts of the composite connections and the contact conditions between all the components are explicitly modelled. The model also incorporates nonlinear material characteristics and non-linear geometric behaviour. A simplified method to simulate the bolted end plate connection is introduced and validated. The proposed simulation method of the longitudinal shear transmission can accurately simulate the plastic state of the longitudinal rebars after cracking. Different materials are chosen by the authors to simulate the concrete slab, and the elastic¿plastic material property is adopted which can accurately simulate the moment¿rotation response of the connections. Numerical results are presented and compared with the experimental data and good agreement is obtained.

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