Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gregorio Sandro Vieira.pdf: 2051926 bytes, checksum: 3f1641739e31761ce674bd4e06e87c0d (MD5) Previous issue date: 2010-03-19 / This paper presents an experimental study done in bi-metal beams supported from 3000 mm in length, composed of thin-walled, resulting in a section of the "I". The beams were formed from the welding of the souls of two metal profiles of type U. The variables were the type of profile used, the quantity and positioning of the welded seams. The beams were divided into two groups where the first group used profiles of the "U" and the second group used simple profiles such as "U" stiff. Each group was composed of three beams so that a beam does not receive any amendment, another amendment received a girder high up in the middle of the span, and the third top beam was amended so that the position would result in an amendment pierced. The applied load was set so as to leave the central part of the beams, which served as a region of the present study, working in pure bending. Test results for beams without amendment were compared with the theoretical results and served as a parameter to compare the behavior of these beams, with beams that were amended. Also a comparison was made between the bearing capacity of the two groups of beams. The experiments showed that, by making the proper control of welding there is no problem in making welded seams in the rafters. We also observed that the simple addition of stiffening beams tables promotes a significant increase in the bearing capacity. There was no correlation between failure modes provided theoretically and observed experimentally, thus, further studies are needed to properly analyze the theoretical results with experimental results. / Este trabalho apresenta um estudo experimental feito em vigas metálicas bi-apoiadas de 3000 mm de comprimento, compostas por perfis formados a frio, resultando em uma seção do tipo I . As vigas foram formadas a partir da soldagem das almas de dois perfis metálicos do tipo U. As variáveis estudadas foram o tipo de perfil utilizado, a quantidade e o posicionamento das emendas soldadas. As vigas foram dividas em dois grupos onde, o primeiro grupo utilizou perfis do tipo U simples e o segundo grupo utilizou perfis do tipo U enrijecido. Cada grupo foi composto por três vigas de forma que uma viga não recebeu nenhum tipo de emenda, outra viga recebeu uma emenda de topo no meio do vão, e a terceira viga recebeu emendas de topo de forma que o posicionamento resultasse em uma emenda trespassada. O carregamento aplicado foi disposto de forma a deixar a parte central das vigas, que serviu como região de estudo deste trabalho, trabalhando em flexão pura. Os resultados dos ensaios para as vigas sem emenda foram comparados com os resultados teóricos e serviram de parâmetro para a comparação do comportamento destas vigas, com o das vigas que receberam emendas. Também foi feita uma comparação entre a capacidade portante dos dois grupos de vigas. Os experimentos constataram que, fazendo-se o controle adequado da soldagem não há problemas em se fazer emendas soldadas nas vigas. Também foi observado que o simples acréscimo de enrijecimento nas mesas das vigas promove um acréscimo significativo da capacidade portante. Não houve concordância entre os modos de ruptura previstos teoricamente e os observados experimentalmente, assim, são necessários mais estudos para se analisar adequadamente os resultados teóricos com os resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao ariovaldo ecivil 2009.pdf: 972968 bytes, checksum: 9d1288c7a6be7d0bce6e1136f5b34c12 (MD5) Previous issue date: 2009-09-23 / The cold-formed steel sheets have been sufficiently used when it is thought of manufacturing a metallic structure with reduced weight. Its use until some time ago in construction was limited to the secondary structures, but, with considerable growth in research involving this type of material together with development of technical standards, made its use a good solution for certain types of light structures. The present work presents considerations on cold-formed steel sheets, the patened steel, processes of welding and the result of experimental tests with beams with composed section of two profiles U constituted with cold-formed steel sheets, manufactured with two types of patened steel produced in Brazil. In some of these beams, welded sections with coated electrode had been used and were made the comparison with the reference beam, where it was possible to study the influence of the process of welding in the ultimate resistance and the ductility of the beam. / Os perfis metálicos formados a frio tem sido bastante usados quando se pensa em fabricar uma estrutura metálica com peso próprio reduzido. O seu uso até a algum tempo atrás na construção civil estava limitado apenas a estruturas secundárias, mas, com o crescimento considerável de pesquisas envolvendo este tipo de material associadas ao desenvolvimento de normas técnicas, fez com que o seu uso apresentasse uma boa solução para determinados tipos de estruturas leves. O presente trabalho apresenta considerações sobre perfis formados a frio, aços patináveis, processos de soldagem e o resultado de ensaios experimentais de vigas bi-apoiadas constituídas de perfis formados a frio compostas pela junção de dois perfis U enrijecidos, fabricadas com dois tipos de aço patináveis produzidos no Brasil, comparando-se os resultados. Em algumas destas vigas foram feitas emendas soldadas com eletrodo revestido e foi feita a comparação com vigas de referência, sem emenda soldada, possibilitando o estudo da influência do processo de soldagem na resistência à flexão e na ductilidade das vigas.

Este trabalho apresenta uma investigação de modelos analíticos de previsão da força de tração resistente para ligações parafusadas em chapas finas e perfis de aço formados a frio, de acordo com quatro especificações de projeto (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 e EUROCODE 3 Parte1.3:2010). O estudo envolveu 404 resultados experimentais de ligações parafusadas, sendo: 232 ligações em chapas finas, 104 ligações em cantoneiras e 68 ligações em perfis U, em que diversas configurações geométricas foram analisadas. No total 1616 análises de força resistente foram realizadas de modo que estatísticas da variável aleatória erro de modelo pudessem ser construídas. Dessa forma, a análise de erro de modelo consistiu da plotagem das probabilidades do erro de modelo, para que em seguida testes de aderência pudessem ser então aplicados de modo satisfatório, validando funções teóricas de distribuição de probabilidades para a representação da informação estatística dessa variável aleatória. Uma análise de regressão foi utilizada nas ligações parafusadas para descrever a variação do erro de modelo com a espessura da chapa e para descrever a incerteza de modelo. As análises realizadas mostraram que os modelos brasileiros e americanos conseguem prever, em média, a ruptura da seção líquida de maneira mais eficiente do que as outras especificações, pois utilizam coeficientes de redução da área líquida, e também apontam que todos os modelos apresentam uma grande variabilidade dos resultados em torno da média, o que faz com que a confiabilidade dos modelos seja prejudicada. A análise de confiabilidade, utilizada para avaliar o nível de segurança das especificações de projeto, incluiu o erro de modelo e outros parâmetros aleatórios como a resistência à ruptura do aço, ação permanente (D) e variável (L), totalizando 7092 análises em ligações parafusadas, revelando que a contribuição da variável aleatória erro de modelo na segurança dessas ligações é considerável, especialmente para razões de carregamento (Ln/Dn) entre 0,50 e 2,50. Cabe ainda observar que as especificações de projeto foram avaliadas de acordo com critérios de confiabilidade uniforme e suficiente, demonstrando que a uniformidade é alcançada de maneira mais fácil para as quatro especificações, para razões de carregamento (Ln/Dn) maiores que 2,0, e que a suficiência de segurança, na maioria das análises realizadas, não foi alcançada, principalmente para o modo de ruína de esmagamento da parede do furo, em que os índices de confiabilidade para as ligações situaram-se em torno de 2,0 a 2,5, abaixo do valor alvo de 3,5 estabelecido pelo AISI e 3,8 estabelecido pelo EUROCODE. Além disso, ao se tratar da ruptura da seção líquida, os modelos brasileiro, americano e australiano também não atingiram níveis desejáveis de segurança, contudo, fornecem probabilidades de falha bem abaixo das obtidas para o modo de ruína de esmagamento. Por fim, análises de sensibilidade revelaram que os parâmetros x/L e d/g, presentes nos modelos analíticos de previsão da ruptura da seção líquida, para a especificação brasileira e americana, não interferem na segurança estrutural das ligações. / This work presents an investigation of analytical models for predicting the tensile strength to bolted connections in thin sheets and cold-formed steel members, according to four design specifications (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 and Eurocode 3 Parte1.3:2010). The study involved 404 experimental results of bolted connections, as follows: 232 connections in thin sheets, 104 connections in angles and 68 connections in channels, in which various geometric configurations were analyzed. A total of 1616 strength analysis were performed so that statistics of the random variable model error could be constructed. Thus, the model error analysis consists of plotting the probability of error model, then for the adherence tests could then be applied satisfactorily validating theoretical functions of probability distribution for the statistical representation of random variable. A regression was used in bolted connections to describe the variation of the model error with the thickness of the sheet and to describe the model uncertainty. The analysis showed that the models can predict Brazilians and Americans, on average, net section fracture more efficiently than the other specifications, for use of coefficient of reduction of net area, and also note that all models showed a great variability of results around the mean, which makes the reliability of the models is affected. The reliability analysis used to assess the safety level of design specifications, included the model error and other random parameters such as tensile strength of steel, dead (D) and live (L) loads, totaling 7092 analysis on bolted connections, revealing that the contribution the random variable model error in the security of these connections is considerable, especially for load ratios (Ln/Dn) between 0.50 and 2.50. It should also be noted that the design specifications were evaluated according to sufficient and uniform reliability criteria showing that uniformity is achieved more easily for the four specifications, for load ratios (Ln/Dn) higher than 2.0, and that the sufficiency of security, most of the analysis, is not achieved, especially for the failure modes of bearing of the hole, in which the reliability index for the connections are located around 2.0 to 2.5, below the target value of 3.5 indicated by AISI and 3.8 indicated by EUROCODE. Furthermore, when dealing with the net section fracture, the models Brazilian, American and Australian also did not reach desirable levels of security, however, provided failure probabilities well below those obtained for the failure modes of bearing. Finally, sensitivity analysis revealed that the parameters x/L and d/g, present in the analytical models for predicting the net section fracture, the specification for Brazilian and U.S., do not affect the structural safety of the connections.

Aumento da produtividade, melhorias na qualidade dos produtos, redução de custos e de impactos ambientais são essenciais para a capacidade competitiva das empresas. A execução da fachada faz parte do caminho crítico da obra, por ser um subsistema que associa as funções de fechamento, acabamento, iluminação e ventilação e ainda por incorporar sistemas prediais; apresenta, por isso também, um alto custo direto em relação aos outros subsistemas do edifício. A tecnologia construtiva de fachadas em chapas delgadas com estrutura em Light Steel Framing (LSF) é uma alternativa viável para aumentar a produtividade e reduzir os prazos de obra, com qualidade e desempenho, e pode trazer benefícios em relação a atividades intensas em mão de obra como é o caso da alvenaria de vedação e de seus revestimentos. O presente trabalho tem por objetivo sistematizar e analisar o conhecimento relativo a essa tecnologia construtiva de fachada. O método adotado compreende revisão bibliográfica. Como contribuição, o trabalho reúne um conjunto organizado de informações sobre os principais sistemas disponíveis no mercado contemplando: a caracterização do sistema de fachada, de suas camadas e dos perfis leves de aço e a sistematização das principais avaliações técnicas de sistemas existentes em outros países, reunindo normas técnicas de produtos e de execução. Acredita-se que a reunião e organização das informações, antes dispersas em diversas referências, têm potencial para subsidiar o meio técnico para tomada de decisão quanto ao uso adequado da nova tecnologia. / Increase productivity, improve product quality and reducing costs and environmental impact are essential for a competitive business. One of the critical paths of construction projects is the execution of the façade, a subsystem that associates multiple functions as sealing, finishing, lighting and ventilation feature and may incorporate other building systems. As another characteristic of these properties, a façade possess an important direct cost in relation to other subsystems. The building technology of light steel external wall system is a viable alternative, as it holds a potential to increase productivity, reduce construction deadline and bring benefits in regards to the labor heavy nature of masonry and mortar cladding. This research aims to organize the knowledge on the building technology of light steel external wall facade. The research method comprises a technical literature review. As a result, this study combines an organized ensemble of information about characterization of the light steel external wall system, its layers and steel profile. The work also performs an analysis of technical evaluations of existing systems in other countries, gathering technical standards of products and assembling techniques. The information here presented may serve as reference to the technical community by compiling and organizing information available in various and dispersed references.

Nos últimos anos tem sido observada uma significativa redução do uso das telhas pesadas nas edificações industriais, como as telhas de fibrocimento, por exemplo, e a preferência por telhas mais leves e que permitem maior racionalização da construção, como as telhas metálicas (aço zincado e alumínio). Assim, a fixação por meio de ganchos foi naturalmente sendo substituída por parafusos auto-atarraxantes, permitindo uma elevada eficiência estrutural da interação terça-telha, portanto, as terças que eram tratadas como elementos estruturais independentes passaram a ser projetadas com base no comportamento conjunto com as telhas. Diante disso, este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento estrutural de terças de aço considerando a interação terça-telha, com ênfase na distorção lateral. Para tanto, são analisados os modelos teóricos encontrados na literatura e os procedimentos normativos, bem como são desenvolvidas análises numéricas de sistemas representativos de coberturas, via método dos elementos finitos (MEF), que incluem os efeitos da não-linearidade física e geométrica. Através destes modelos numéricos, validados por resultados experimentais de ensaios realizados na EESC-USP, é realizada uma avaliação da influência da rigidez à flexão da terça, da conexão telha-terça, do tipo de seção da terça e da presença e posicionamento de tirantes de travamento lateral das terças. Neste contexto, concluiu-se que as telhas, desde que fixadas adequadamente as terças, contribuem para a estabilidade lateral, impondo mecanismos de falha que diferem substancialmente dos mecanismos clássicos da teoria da estabilidade elástica. / Recent years have seen a significant reduction in the use of heavy sheeting such as fiber cement roof sheets in industrial buildings, and an increasing preference for lighter sheeting that allows for greater rationalization of the construction, such as metallic sheeting (zinc-coated and aluminum). Thus, fixing by means of hooks was naturally replaced by screws, allowing for high structural efficiency of the purlin-sheeting combination, and purlins, which heretofore had been treated as independent structural elements, began to be designed based on their combined behavior with sheeting. This paper discusses the findings of a comprehensive on the structural behaviour of steel purlins under wind uplift considering the purlin-sheeting combination, with emphasis on lateral distortional. To this end, an analysis is made of the theoretical models available in the literature and in standard procedures, and systems representative of roofs are analyzed numerically via the finite elements method (FEM), including the effects of physical and geometrical nonlinearity. Based on these numerical models, which are validated by the experimental results of tests conducted at School of Engineering of São Carlos - University of São Paulo, an evaluation is made of the influence of the purlin\'s flexural stiffness, the sheeting-purlin connection, the type of purlin section (channel and Z-sections), and the number of rows of bridging (bracing). In this context, it was concluded that sheeting, provided it is properly fixed to the purlins, contributes toward lateral stability, imposing failure modes that differ considerably from the classic mechanisms of the theory of elastic stability.

Há basicamente dois sistemas empregados para promover a continuidade das terças de múltiplos vãos: transpasse e luva. Do ponto de vista do transporte e da montagem, o sistema de luvas é vantajoso em relação ao sistema de transpasse, uma vez que conduz a barras de menor comprimento. Entretanto, o emprego de luvas tem sido pouco explorado, devido principalmente ao pouco conhecimento sobre o comportamento estrutural do sistema e, consequentemente, pela ausência de recomendações de projeto disponibilizadas pelas normas e manuais técnicos. Neste trabalho foram analisadas a rigidez e a resistência de terças de seção transversal Z contínuas por meio de luvas. Para tanto, uma série de quinze protótipos de terças de aço formadas a frio foi submetida a ensaios de flexão, variando-se a altura do perfil, espessura e comprimento da luva e o vão. Foi conduzida uma análise da viabilidade do método da resistência direta (MRD) ao dimensionamento de terças contínuas por meio de luvas. Em relação à rigidez, curvas momento-rotação calibradas experimentalmente foram implementadas em modelos numéricos por meio de molas rotacionais, buscando simular o comportamento não linear da ligação. Posteriormente, uma análise paramétrica foi realizada, resultando na expressão momento-rotação proposta com base nas variáveis investigadas. Essa expressão representa a rigidez da ligação, que aliada a um modelo simples barra-mola, permite a avaliação mais precisa dos esforços solicitantes e deslocamentos de terças com luvas. / There are basically two systems employed to promote the continuity of multi-span purlins: overlap and sleeve. From the point of view of transport and assemblage, the sleeve system is advantageous in relation to the overlap system since it leads to shorter length bars. However, the use of sleeves has not been hardly explored mainly due to lack of knowledge about the system structural behavior and, therefore, the absence of design recommendations provided by standards and technical manuals. This study analyzed the stiffness and strength of continuous Z-section purlins with sleeved bolted connection. In order to develop the study a series of fifteen prototype were tested in bending; their cross-section height, thickness, sleeve length and span were varied. A viability analysis of the Direct Strength Method (DSM) for design of continuous sleeve purlins was conducted. In relation to stiffness, moment-rotation curves were calibrated experimentally and implemented in numerical models through rotational springs to simulate the nonlinear behavior of the connection. Afterwards, a moment-rotation expression based on the studied variables and a parametric analysis was proposed. This expression represents the connection stiffness and, when implemented in a simple spring-beam model, allows a more accurate prediction of the internal efforts and displacements in the purlin-sleeve system.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-06T14:05:20Z No. of bitstreams: 1 josehumbertogoesalves.pdf: 7726809 bytes, checksum: 2bdc724ae928df55c996d5d453664a9a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:24:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 josehumbertogoesalves.pdf: 7726809 bytes, checksum: 2bdc724ae928df55c996d5d453664a9a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 josehumbertogoesalves.pdf: 7726809 bytes, checksum: 2bdc724ae928df55c996d5d453664a9a (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Frente ao grande número de entulhos gerados na construção civil atualmente no Brasil, surgem novos métodos construtivos, se servindo de processos mais industrializados para racionalizar os materiais de construção. O Light Steel Frame (LSF) é um desses novos métodos, baseado em perfis de aço que trabalham em conjunto através de subsistemas estruturais, não requisitando água nem produção de materiais in loco. Não só a forma de construir deve ser atualizada para melhor utilizar os recursos produtivos, como também deve-se promover melhorias no gerenciamento das construções. Em virtude disso, uma crescente tecnologia que está cada vez mais sendo agregada na construção civil é a Modelagem De Informação Da Construção, ou simplesmente BIM, da sigla em inglês. BIM permite planejar, projetar, construir, usar e manter uma construção. Para isso, não é necessário que exista um aplicativo que englobe todas essas tarefas. Por utilizar informação parametrizada, aplicativos distintos podem compartilhar uma mesma informação e gerar seus resultados, processo esse denominado de interoperabilidade. Assim, este trabalho tem como foco principal desenvolver uma ferramenta capaz de modelar estruturas em LSF, realizar um pré-cálculo estrutural e também prover meios de permitir a interoperabilidade com outros softwares. Para este fim, foi empregado o SketchUp, que possui uma interface de programação em linguagem Ruby, e possui módulos de geração de dados compatíveis com as necessidades da interoperabilidade. Como resultado, a ferramenta gerada neste trabalho alcançou desempenho satisfatório, mesmo que ainda existam muitos recursos para serem agregados. / The large amount of construction waste currently generated in Brazil demands new construction methods and more industrialized process. The Light Steel Frame (LSF) is one of those new methods based based on structural subsystems comprising steel properties, not ordering water or production of material in loco. Building and its management should be improoved. Building Information Modeling, or simply BIM, allows the planning design, building using and maintaing of building. Therefore, it is not necessary to have an application that includes all these tasks. By means of parameterized information, different applications can share the same information and generate results, a process known as interoperability. This work is mainly focused on developing a tool capable of modeling structures in LSF, performing a structural pre-analysis and also providing a means to enable interoperability with other software. To this end, we applied the SketchUp, which has a programming interface in Ruby language, and has data generation modules compatible with the interoperability needs. As a result, the generated tool in this work has achieved satisfactory performance, even though there are still many resources to be aggregated.

The research was focused on the three major structural elements of a typical cold-formed steel building - shear wall, floor joist, and column. Part 1 of the thesis explored wider options in the steel sheet sheathing for shear walls. An experimental research was conducted on 0.030 in and 0.033 in. (2:1 and 4:1 aspect ratios) and 0.027 in. (2:1 aspect ratio) steel sheet shear walls and the results provided nominal shear strengths for the American Iron and Steel Institute Lateral Design Standard. Part 2 of this thesis optimized the web hole profile for a new generation C-joist, and the web crippling strength was analyzed by finite element analysis. The results indicated an average 43% increase of web crippling strength for the new C-joist compared to the normal C-joist without web hole. To improve the structural efficiency of a cold-formed steel column, a new generation sigma (NGS) shaped column section was developed in Part 3 of this thesis. The geometry of NGS was optimized by the elastic and inelastic analysis using finite strip and finite element analysis. The results showed an average increment in axial compression strength for a single NGS section over a C-section was 117% for a 2 ft. long section and 135% for an 8 ft. long section; and for a double NGS section over a C-section was 75% for a 2 ft. long section and 103% for an 8 ft. long section.

This thesis presents experiments and numerical analysis of a novel cold-formed steel framed shear wall sheathed with corrugated steel sheets. The objective of this newly designed shear wall is to meet the growing demand of mid-rise buildings and the combustibility requirement in the International Building Code. The strength of the novel shear wall is higher than currently code certified shear wall in AISI S400-15 so that it could be more favorable for mid-rise building in areas that are prone to earthquakes and hurricanes. Full-scale monotonic and cyclic tests were conducted on bearing walls and shear walls under combined lateral and gravity loads. Though the gravity loads had negative effects on the strength and stiffness of the shear wall due to the buckling of the chord framing members, it still shows promise to be used in mid-rise buildings. The objective of numerical analysis is to quantify the seismic performance factors of the newly design shear wall lateral-force resisting system by using the recommended methodology in FEMA P695. Two groups of building archetypes, story varied from two to five, were simulated in OpenSees program. Nonlinear static and dynamic analysis were performed in both horizontal directions of each building archetype. Finally, the results of the performance evaluation verified the seismic performance factors(R=Cd=6.5 and Ω =3.0) were appropriate for the novel shear wall system.

An analytical model for lateral deflection in cold-formed steel shear walls sheathed with steel is developed in this research. The model is based on the four factors: fastener displacement, steel sheet deformation, and hold-down deformation, which are from the effective strip concept and a complexity factor, which accounts for the additional influential factors not considered in the previous three terms. The model uses design equations based on the actual material and mechanical properties of the shear wall. Furthermore, the model accounts for aggressive and conservative designers by predicting deflection at different shear strength degrees.