Orientador: João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:27:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RodrigoCuberos_M.pdf: 3840052 bytes, checksum: b4860daa77b57af17db9c3c0885bb512 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As coberturas metálicas são muito utilizadas em edificações que necessitam de grandes espaços internos livres e possuem um prazo de execução pequeno, como por exemplo, galpões comerciais, industriais e centros de armazenamento e distribuição. Dentre as suas partes constituintes, as terças são responsáveis por uma parcela considerável do peso total da cobertura. Neste trabalho foi desenvolvido um amplo estudo sobre os diversos tipos de terças metálicas utilizadas em estruturas metálicas de médio e grande porte, com vãos de até 40 metros, abordando as terças em perfil laminado e formado a frio, e as terças treliçadas em perfis abertos e tubulares. Foram realizados estudos aprofundados sobre o dimensionamento de terças em perfil laminado e formado a frio, com o desenvolvimento de um programa de verificação e dimensionamento para esses tipos de terças. Também foram realizados estudos sobre o dimensionamento de terças treliçadas planas, também conhecidas como joists, que já têm a sua utilização bastante difundida, e de terças treliçadas tubulares multiplanares, cuja utilização ainda é pequena se comparada com os demais tipos de terças. Com esses estudos, foram feitas análises comparativas para diversos vãos, com as ações comumente utilizadas em estruturas que possuem coberturas metálicas, possibilitando identificar qual o tipo de terça mais adequado para cada situação estudada. Uma análise dos custos das terças também foi realizada, permitindo verificar a viabilidade da utilização das terças treliçadas tubulares em coberturas metálicas, principalmente das terças treliçadas tubulares multiplanares, cuja aplicação ainda é pequena. / Abstract: Steel roof systems are widely used in buildings that require large free internal spaces and small execution times, such as commercial and industrial warehouses and storage and distribution centers. The purlins have a considerable contribution in the roof system total weight composition. In this work was developed a study on the different types of purlins for medium and large spans, up to 40 meters, analyzing the hot-rolled sections, cold-formed sections and trusses with open or hollow sections. Purlin design studies were conducted for hot-rolled and cold-formed sections, with a computational software development for these purlin types. The use of planar trusses as purlins, also called steel joists, is already well known, and its design was studied too, as well as the multi-planar tubular trusses, whose use is still small when compared with the other purlin types. With these studies, a comparative analysis was made for various spans, applying the loads commonly used in steel roof systems, allowing the investigation of the best purlin type for each proposed situation. An analysis of the purlin costs was also performed, allowing to study the feasibility of the tubular trusses use in steel roof systems, especially the multi-planar tubular trusses, whose application is still small. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Steel structure of the sports hall in the city of Olomouc. Specific design is chosen from three options. Plan dimensions of 45 x 60 m. Height 12.5 m. Structure is composed of rolled profiles and tubular steel. Two trusses girders are fixed by knuckle joints on pillars. Static check is performed using the program SCIA ENGINEER 2009 and the manual review.

Utvecklingen för Sveriges jordbruk går mot färre och större gårdar runt om i landet. Jordbrukarnas växande verksamhet resulterar i ett ökat antal djur i boskapen. Detta ger ett större behov av stallbyggnader med öppna ytor och långa spännvidder. Länsstyrelsen har uppmärksammat stora variationer i de totala byggkostnaderna för stallbyggnader i landet. Tillsammans med Länsstyrelsen Gävleborg utvecklades en idé att undersöka hur materialkostnaderna påverkas av olika spännvidder och olika stomsystem. Målsättningen är att undersökningen ska resultera i ett beslutsunderlag för ny-, till- och ombyggnation av stallbyggnader. Tidigare forskning och teori undersöktes samt ett flertal platsbesök gjordes för att öka kunskaperna inom området och fastställa vilka spännvidder och stomsystem som skulle undersökas. En parametrisk studie på fyra olika typfall av stallbyggnader gjordes. Två typfall i undersökningen konstruerades av trä och två av stål. Den parametriska studien ska redovisa samband mellan stallbyggnaders spännvidd och kostnad samt vilket stomsystem som är mest ekonomiskt fördelaktigt. Kostnaderna i undersökningen innefattar enbart materialkostnader. Resultatet visar att kostnaderna ökar linjärt med den ökande spännvidden. De undersökta typfallens materialkostnader är relativt likvärdiga, men treledsramen i stål har den lägsta materialkostnaden för samtliga undersökta spännvidder. / The Swedish agriculture is developing towards fewer and larger farms. The growing business for the farmers results in an increased number of animals in livestock. This provides a greater need for agricultural buildings with open spaces and long spans. Länsstyrelsen has noted large variations in total construction costs for agricultural buildings in the country. Along with Länsstyrelsen Gävleborg developed an idea to explore how material costs are affected by various spans and different frame systems. The objective is that the study will result in a decision-making basis for new construction and reconstruction of agricultural buildings. Previous research and theories were examined and a number of site visits were made to increase knowledge in the field and determine which spans and frame system to be investigated. Parametric studies of four different scenarios of the agricultural buildings were made. Two cases in the study were constructed of glulam and two of steel. The parametric study is to report relationship between agricultural building spans and costs as well as which building system that is most economically advantageous. The cost of the survey includes only material costs. The result shows that the cost increases linearly with the increasing span. The material costs of the four tested scenarios are relatively equal, but the tapered steel frame has the lowest material cost for all tested spans.

Este trabalho consiste numa revisão bibliográfica sobre ligações em estruturas de aço. Inicialmente são abordados os dispositivos de ligação, enfatizando os tipos e as características estruturais dos conectores, os processos de soldagem mais empregados nas estruturas de aço e suas implicações. A seguir são apresentados os aspectos mais importantes sobre o comportamento estrutural de parafusos e soldas e a avaliação da resistência com base na norma brasileira NBR 8800 e nas principais normas estrangeiras aplicáveis. Finalmente, são apresentados e discutidos os modelos teóricos clássicos usualmente empregados para a avaliação de solicitações em ligações parafusadas e soldadas. / This work gives a reference review on steel structure connections. First, connection designs are discussed, emphasizing the types of fasteners, their characteristics, the most common employed welding processes for steel structures and the technical implications. It is also presented the most important aspects regarding the structural behaviour of bolts, welds and the strength evaluation based on the Brazilian code NBR 8800, as well as on the main known foreign codes. Finally the classical theoretical analysis often adopted for the evaluation of welded and bolted connections are presented and discussed.

Envolto ao já conhecido comportamento de cantoneiras esbeltas de abas iguais, questões aparentemente contraditórias tem sido reportadas em estudos experimentais de diversos autores, entre elas a ocorrência de modos de instabilidade em desacordo com aqueles obtidos via análise de estabilidade elástica, e forças axiais resistentes muito diferentes dos resultados teóricos (em geral, conservadoramente). Nestas condições, este trabalho procura analisar a fundo o comportamento das cantoneiras esbeltas de abas iguais, de modo a contribuir com o entendimento dos fenômenos que dificultam a interpretação dos resultados experimentais, dentre os quais, o afastamento longitudinal entre a rótula e a extremidade das barras (no caso de barras com extremidades rotuladas), e o sentido da imperfeição global de flexão em torno do eixo de menor inércia, o qual mostrou-se um fator chave na determinação do comportamento das cantoneiras, especialmente para comprimentos próximos da transição entre os dois modos globais de instabilidade elástica. Para esta faixa de comprimentos, diferentes níveis de interação entre os dois modos globais podem ser obtidos. Ademais, estudos experimentais realizados por diversos autores, aqui complementados por uma série de ensaios realizados em cantoneiras com extremidades engastadas, formam um vasto banco de resultados, que é utilizado para (além de comparações nos estudos teóricos) avaliar diversos procedimentos de previsão teórica sugeridos por diferentes autores, ou advindos de interpretações a partir do procedimento normativo, à luz do comportamento teórico estudado na primeira etapa do trabalho. Assim, destes procedimentos, apenas um baseado no Método da Resistência Direta, e dois baseados no Método das Larguras Efetivas demonstraram bons resultados, sendo que todos eles, desconsiderando o modo de flexo-torção como um modo global de instabilidade. Ao fim, comenta-se da necessidade de se expandir alguns estudos específicos, pois ao adotar-se um procedimento baseado somente no modo global de flexão, apesar de se mostrar estatisticamente mais eficiente, verifica-se a possível ocorrência de resultados demasiadamente contra a segurança. / On the well known behavior of equal-leg angle columns, some questions apparently paradoxical have been reported in experimental results from several authors, including the occurrence of different instability modes from the expected by the elastic stability analysis, and maximum axial compressive load expressly different (generally conservative) from theoretical previsions. Therefore, the aim of this work is to improve the knowledge about the equal-leg angle columns behavior, contributing to the understanding of the features that complicate the interpretation of experimental results, among which, the longitudinal distance between the end sections and the center of hinges (pin-ended columns), and also the direction of the minor-axis flexural initial imperfection, which proved to play a key role in the post-critical column behavior, specially for column lengths near of the transition between global buckling modes (major-axis flexural-torsional and minor-axis flexural modes). On this range of lengths, different modal interaction amplitudes can be obtained, only with the direction of the minor-axis flexural initial imperfection (i.e., the amplitude of this imperfection plays a negligible influence on the column behavior). Furthermore, putting together a fairly large column ultimate strength data bank comprising experimental test results performed by several authors, collected from the available literature, and new experimental results on fixed-ended angle columns performed in this work, important comparisons with theoretical studies can be showed as well as evaluation of several ultimate strength theoretical prevision procedures, either those suggested by another authors as those arising from interpretations of normative procedures in the light of theoretical behavior verified in the first stage of labor. In conclusion, only one procedure based on Direct Strength Method and two procedures based on Effective Width Method exhibited accurate results, all of which neglecting the flexural-torsional mode as a global mode. Thus, it is important to mention that some additional studies are needed, because if adopted a procedure based only in the minor-axis flexural mode, despite being statistically advantageous, it is verified the possibility to occurs quite unconservative results.

O emprego de parafusos auto-atarraxantes em ligações metálicas, nos últimos anos, têm aumentado de forma significativa, principalmente como dispositivo de ligação entre componentes leves da construção metálica, como por exemplo, nas ligações entre telhas metálicas e terças. Tais ligações apresentam modos de falha diferentes dos observados para as ligações parafusadas convencionais, em função do tipo de parafuso e das reduzidas espessuras dos elementos conectados, definidos como \"pull-out\" e \"pull-over\". No Brasil, a carência de estudos específicos nesse tema foi uma das razões da omissão da recente norma brasileira de dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio - NBR 14762:2001, quanto a procedimentos específicos para o projeto de ligações com parafusos auto-atarraxantes. Nesse trabalho foi desenvolvido um estudo abrangente sobre as ligações metálicas com parafusos auto-atarraxantes, com ênfase na ligação telha-terça, onde são apresentados os procedimentos e as recomendações das principais normas estrangeiras, bem como os ensaios padronizados para caracterização dos parafusos e avaliação do comportamento estrutural e resistência de ligações. São apresentados também os resultados de uma investigação experimental, com base no ensaio padrão do AISI (1996) (American Iron and Steel Institute), em 27 corpos-de-prova com variação no diâmetro do parafuso e espessura dos componentes da ligação (terça e telha), com o objetivo principal de avaliar as expressões das AISI (2001b e 1996) para dimensionamento. Como conclusão, são relatadas as dificuldades associadas ao ensaio padrão, que apesar de sua concepção simples, conduz à elevada variabilidade nos resultados, indicando a necessidade da adoção de ensaios mais representativos e confiáveis. / The use of screws in steel connections has increased significantly in recent years, mainly as connecting devices between light-gage components in steel construction, as, for example, in joints between metal roofing and purlins. These connections exhibit different failure modes from those displayed by conventional bolted connections, due to the type of fastener and the reduced thicknesses of the connected elements, defined as pull-out and pull-over. In Brazil, the lack of specific studies of this theme was one of the reasons for the omission of specific procedures for the design of screw connections from the new edition of the brazilian code for cold-formed steel members - NBR 14762:2001. The work reported here involved a comprehensive study of steel connections using screws, with emphasis on the sheating-purlin connection. A presentation is made of the procedures and recommendations of the main foreign codes, as well as of standardized tests for characterizing screws and evaluating the structural behavior and strength of connections. Also presented are the results of an experimental investigation based on the standard test of the AISI (1996) (American Iron and Steel Institute) applied to 27 test specimens with varying screw diameters and connector component thicknesses (purlin and sheeting), whose main purpose was to evaluate the AISI\'s design equations (2001b e 1996). To conclude, a report is made of the difficulties associated with the standard test, which, despite its simple conception, leads to considerably variable results, indicating the need for the adoption of more representative and reliable tests.

Este trabalho aborda a introdução da segurança baseada em métodos probabilísticos, aplicados nos cálculos em estados limites, apresentando informações com o objetivo de esclarecer o meio técnico em geral a respeito dos fundamentos teóricos e das vantagens que tal método apresenta frente ao tradicional método das tensões admissíveis. Apresenta-se ainda alguns exemplos de cálculo, mostrando a determinação do índice de confiabilidade e dos coeficientes adotados no método dos estados limites, os quais são calibrados em relação aos tradicionais coeficientes de segurança do método das tensões admissíveis. / This work is about structural safety based in the probabilistic methods, applied in the structural design at limit states. Informations about theoretical background and advantages that this method shows related to traditional allowable stress design method are presented. In addition, some examples are presented, showing the determination of the reliability index and limit states factors, which are adjusted to original safety factors of the allowable stress design method.

Apresenta-se neste trabalho um processo de busca da solução de mínimo peso, para estruturas de aço treliçadas planas utilizando-se seções formadas por perfis comerciais comuns, dimensionadas segundo a norma brasileira para projeto e execução de estruturas de aço de edifícios. Como base do processo de otimização foi utilizado o método do gradiente inteiro, alterando-se alguns critérios, no sentido de melhorar o desempenho e levar em conta a relação não linear entre as características geométricas dos perfis. São abordados os conceitos matemáticos básicos envolvidos no processo de otimização, os de análise de estruturas treliçadas planas, bem como a formulação para o dimensionamento de barras sujeitas a tração ou compressão. São apresentadas ainda as listagens dos programas envolvidos no processo e também exemplos de aplicação para demonstrar a eficácia dos procedimentos utilizados. / This work presents a process to find a least weight solution for two-dimensional trusses composed of available steel sections, according to brazilian code for design and constructions or steel buildings structures. The optimization process is based on the method of integer gradient directions. Some modifications were introduced in order to improve the algorithm and take into account the non-linear relationship between geometric characteristics for steel cross-section. It is also presented the basic concepts of mathematics optimization to design two-dimensional trusses, as well as the formulation for designing members in tension or compression. The program listing used in this process is also presented, as well as some examples, to demostrate the efficacy of the process.

Neste trabalho o comportamento sísmico das partes internas de um equipamento de proteção ambiental é estudado. O equipamento, um precipitador eletrostático, é composto basicamente de uma grande caixa de metal elevada, que contem eletrodos positivos e negativos responsáveis pela coleta de material particulado no fluxo de gases industriais. Esses componentes se comportam como pêndulos. No modelo foram considerados os deslocamentos sísmicos horizontais em duas direções ortogonais. De especial interesse está o fato de os eletrodos terem a liberdade de oscilar no plano de uma direção, mas não no seu plano perpendicular. Serão analisados quatro modelos com um, dois, três graus de liberdade, e um com três graus de liberdade linearizado. O modelo mais completo considera como graus de liberdade e coordenadas generalizadas os dois deslocamentos horizontais, e o deslocamento angular do pendulo. Foi adotada a formulação Lagrangeana para derivar as equações de movimento do modelo. As equações diferenciais do movimento de segunda ordem obtidas apresentam um comportamento não linear. Os movimentos sísmicos, que são estocásticos por natureza, serão simulados por meio de um registro sísmico existente, arbitrariamente escolhido. A obtenção dos parâmetros do modelo a ser estudado é de especial interesse para a melhor previsão do comportamento do equipamento quando solicitado a esforços sísmicos. A integração numérica do modelo matemático é efetuada, sendo posteriormente realizados comparativos entre as respostas dos modelos, quando submetidos tanto a vibração livre, como a um sismo real já registrado, arbitrário. / In this work, the seismic behavior of the internal parts of an environmental control equipment is studied. The equipment, an electrostatic precipitator, is basic composed of an elevated large steel box, containing positive and negative electrodes that capture powdered material of industrial effluent gases. These internal components behave essentially as pendula. In the mathematical model seismic motions in two orthogonal directions are considered. It is interesting to realize that the pendular electrodes are free to swing in one plane but not in the other plane. Four increasingly complex nonlinear models are analyzed, with one, two and three degrees of freedom, as well as one 3-degree-of-freedom linearized model. The generalized coordinates of the most complete model are the two horizontal displacements of the top mass and the angular motion of the pendulum. Lagranges formulation is used to derive the equations of motion of the models. These are second order nonlinear ordinary differential equations. The base seismic motions, that are stochastic in nature, are replaced by a arbitrarily chosen existing seismic record. The models parameters are carefully chosen to a good prediction of the equipment under seismic support excitation. Numerical integration of the mathematical model is performed, and comparisons are made of the several models response submitted to free vibrations and to an existing seismic record.

This study investigates corrosion initiation and propagation in instrumented specimens obtained from segments of dry-cast reinforced concrete pipes. Potential, LPR and EIS measurements were carried out. During the propagation stage in different exposures, reinforcement eventually reached negative potentials values, which suggest mass transfer limitations. So far these specimens show no visual signs of corrosion such as cracks or corrosion products with one exception; where corrosion products have reached the surface. Moreover, the apparent corrosion rate values obtained suggest high corrosion rate. No crack appearance so far, could be explained by the high porosity of the specimens; the corrosion products are filling these pores. It is speculated that although, there might be mass transfer limitations present, the current demanded by the anode is being balanced by a larger cathode area due to macrocell effects, since the high moisture conditions likely reduced the concrete resistivity and increased the throwing power. / by Hariharan Balasubramanian. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2013. / Includes bibliography. / Mode of access: World Wide Web. / System requirements: Adobe Reader.