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 apresenta a proposta de recuperação estrutural de uma edificação histórica no município de Uberaba por meio de perfis formados a frio. Para o dimensionamento e cálculo dos elementos estruturais foi utilizado o projeto de norma brasileira de dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. São apresentados os critérios e procedimentos para a recuperação de estruturas em geral e especificamente para as edificações antigas ou históricas. É feita uma análise da viabilidade técnica, da utilização de perfis formados a frio na recuperação estrutural de obras históricas. / This work presents the proposal of structural recovery of a historical construction in Uberaba city, by means of cold-formed sections. It was used the steel structures increasing brazilian norm project, composed of cold-formed sections. It is presented the criteria and procedures for the general structural recovery to the old or historical constructions. It is also made an analysis of technical viability of cold-formed sections utilization in structural recovery of historical works.

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Os perfis de aço formados a frio apresentam, em geral, elevada relação largura/espessura, tornando-os suscetíveis à flambagem local, caracterizada por uma flambagem de chapa, mas que também pode ocasionar um outro modo de flambagem, denominado flambagem por distorção, desconsiderado no dimensionamento de perfis laminados, mas que pode resultar crítico principalmente nos perfis com enrijecedores de borda e constituídos por aço de elevada resistência mecânica. Tal fenômeno é caracterizado pela perda de estabilidade do conjunto formado pelo elemento comprimido e seu enrijecedor de borda, alterando a forma inicial da seção transversal. Portanto, as normas mais atuais têm apresentado procedimentos para avaliar a resistência de barras com base na flambagem por distorção, como o procedimento simplificado da norma australiana AS/NZS 4600:1996, proposto por HANCOCK e que foi também adotado pela recente norma brasileira NBR 14762:2001, o método direto de resistência, recentemente proposto para incorporação à especificação do AISI (American Iron and Steel Institute) e a GBT (Generalized Beam Theory).Nesse trabalho é feita uma abordagem dos procedimentos propostos para a avaliação da flambagem por distorção em barras submetidas à compressão centrada e à flexão, comparando-se os resultados obtidos pelo procedimento da norma brasileira, pela análise elástica via método das faixas finitas - MFF e pela análise via método dos elementos finitos - MEF, admitindo barras sem e com imperfeições iniciais. É feita também uma abordagem com relação aos outros procedimentos internacionais para a avaliação do fenômeno. / Cold-formed steel members present, in many cases, an elevated width/thickness ratio (thin-walled members), which probably lead up to the local buckling, which is characterized by a plate buckling, and also may lead up to another buckling mode, called distortional buckling, not considered on the design of hot-rolled members, but which may result critical in cold-formed members, specially in the ones with edge stiffeners and made with high strength steel. Such phenomena is characterized by the instability of the group formed by the compression flange and its stiffener, changing the initial shape of the cross section. Nowadays, codes present procedures to evaluate member’s resistance also due to distortional buckling, as the simplified method in the Australian code, AS/NZS 4600:1996, proposed by HANCOCK, which was adopted by the new Brazilian code, NBR 14762:2001, the Direct Strenght Method, recently proposed as an AISI (American Iron and Steel Institute) Draft, and the GBT (Generalilzed Beam Theory).This work talks about procedures proposed to evaluate distortional buckling in members under compression and bending, comparing results obtained by the method showed in the brazilian code, by numerical Finite Strip Method elastic analisys - FSM, and by Finite Element Method analisys – FEM, on members with and without initial imperfections. It is also done an explanation related to other international procedures to evaluate the phenomena.

No Brasil, o emprego de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio tem crescido consideravelmente, em virtude da ampla disponibilidade de laminados planos no mercado (chapas finas), bem como pela busca de soluções estruturais mais competitivas. Nesse cenário, pode-se destacar as estruturas mistas de aço e concreto destinadas aos edifícios habitacionais de pequeno porte, em que os tradicionais perfis laminados são substituídos por perfis formados a frio tanto nas vigas como nos pilares. Embora o sistema de vigas mistas possa ser considerado consolidado no campo dos perfis laminados e soldados, o comportamento estrutural no caso de perfis formados a frio necessita de investigação mais aprofundada, de modo a verificar os modos de ruína e a viabilidade do emprego dos modelos teóricos clássicos. Nesse trabalho foi desenvolvido um estudo teórico e experimental sobre as vigas mistas em perfis formados a frio duplo U enrijecido, focalizando a ligação mista (ligação viga-pilar) e consequentemente a resposta estrutural da região de momento fletor negativo. O programa experimental consistiu da análise de dois protótipos cruciformes para determinar a curva momento-rotação, o momento resistente, a rigidez, a capacidade de rotação e identificar modos de falha. Foi possível constatar maior capacidade de rotação da ligação com cantoneiras de assento e de alma quando comparada a uma ligação totalmente soldada. Comparando com o modelo experimental o método dos componentes avaliou de forma razoável a rigidez em serviço, já o método proposto por Leon et. al. superestimou muito esse parâmetro, a capacidade de rotação foi avaliada de forma satisfatória pelos dois métodos. O momento resistente negativo da viga mista obtido experimentalmente apresentou um valor intermediário entre os valores teóricos obtidos por processo plástico e elástico. / In Brazil, the cold-formed steel structures have been widely used justified by the large availability of steel sheets in the market (thin sheets) and the search for more competitive structural solutions. Thus as steel and concrete composite structures are applied in small constructions the traditional hot-rolled one is replaced by cold-formed members in the beams and columns. Even though the composite beams system is known in the hot-rolled and welded shapes field, the structural behavior of the cold-formed steel still needs more accurate investigation to verify the failure modes and the viability of the classic theoretical models. In this work a theoretical and experimental study about cold-formed steel and concrete composite beams was developed, focusing on the beam-to-column connection and the structural behavior on the region of hogging bending. For the experimental program two cruciform models of beam-column connections were analyzed to obtain the moment-rotation curves, the stiffness, and the rotation capacity. It was possible to verify the largest rotation capacity of the connection with the steel seat and web angle when compared with the totally welded connection. In the case of connection the method of the components estimates well the secant stiffness and the rotation capacity presenting a value closer to the ones obtained experimentally, Leon et al. procedures estimated well the initial stiffness and the rotation capacity, but the value of the secant stiffness is much larger than the experimental one. In the case of composite beam the ultimate strength (Mmax) experimentally obtained presented an intermediate value to the ones obtained by the plastic and elastic method.

Atualmente, os perfis de chapa dobrada têm encontrado intensa aplicação como elementos estruturais nas construções em aço e como consequência, estão sujeitos aos mais diversos tipos de carregamentos. Este trabalho apresenta os aspectos gerais do dimensionamento de perfis de chapa dobrada submetidos à flexão enquanto utilizados como vigas propriamente dito e, também, enquanto utilizados como terças. Analisam-se seções tipo U, tipo U enrijecido e tipo Z enrijecido. Os ensaios em perfis fletidos foram realizados sobre 3 diferentes condições de carregamento, com dois vãos distintos, em um total de sessenta e quatro perfis ensaiados. Para os perfis conectados às telhas de aço, os ensaios foram realizados em uma \"caixa de sucção\" desenvolvida especificamente para este projeto. Os perfis foram conectados às telhas pela mesa por meio de parafusos auto-brocantes, sendo realizados quinze ensaios. Os resultados dos ensaios são comparados com os resultados teóricos, resultados normatizados e resultados de alguns procedimentos aproximados. / Nowadays, the cold-formed steel members have intense application as structural elements in constructions and, in consequence, they are subjected to several types of loads. This work presents the general aspects of the study of cold-formed steel members subjected to flexion used as beams and, also, as purlins. Sections of type U, type C and type Z are analysed. The tests in beams were carried out under three different conditions of loads, with two distinct spans, in total of sixty four tests. For the purlins connected to roof system, the tests were in a \"suction box\", developed especially for this project. The purlins were connected to the roof system by the flange by using self-drilling screws, being carried out fifteen tests. The results of those tests are compared with the theoretical results, design specification provisions and results of some approximated procedures.

O presente trabalho apresenta proposta de análise numérica de perfis de aço formados a frio submetidos à compressão centrada. Trata-se de investigação, realizada por meio de elementos finitos, com vistas à análise da influência de imperfeições geométricas iniciais presentes em perfis U simples e U enrijecido, sob os aspectos de sua forma, magnitude e sentido. A imperfeição geométrica é adotada na forma de modos de falha local, global e distorcional, observando a suscetibilidade a tais modos para a seção de interesse. Cada tipo de imperfeição é avaliado de forma isolada e, em seguida, de forma associada (conjunta). São apresentados aspectos referentes à estratégia de modelagem adotada na construção dos modelos numéricos, bem como aspectos de interesse com relação às análises não-lineares aqui consideradas. Para fins de obtenção da força de colapso, fica examinada a possibilidade de empregar modos de falha isolados para representar as imperfeições geométricas, porém, com a amplitude previamente ajustada. Para os casos de imperfeições associadas, para representar a imperfeição geométrica, se destaca o papel do sentido da imperfeição do tipo global com relação a sua associação às imperfeições dos tipos local e distorcional para perfis U enrijecidos, bem como à imperfeição do tipo local para perfis U simples. / The work presents a numerical analysis on cold-formed steel members compressed between pinned ends. One is about an inquiry carried through in finite elements in which it was studied the influence of initial geometric imperfections, existing in plain channels and lipped channels, under the aspects of its form, magnitude and signal. The geometric imperfection is adopted on the forms of the local, global and distortional buckling modes, observing the susceptibility to such modes for each type of section. Each imperfection is evaluated on the isolated way and after that of associated way. Referring aspects to the strategy of modeling adopted in the construction of the numerical models are presented, as well as aspects of interest with regard to the developed nonlinear analyses. For ends of attainment of the ultimate load, it is examined the possibility to use isolated buckling modes to represent the geometric imperfections, as long as the amplitude it is adjusted. The cases that had applied coupled imperfection to represent the geometric imperfection detach the paper of the signal of the imperfection of the global type with regard to its association to the imperfections of the types local and distortional for lipped channels and, to the one of the local type for plain channels.

No Brasil, o emprego de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio tem crescido consideravelmente, em virtude da ampla disponibilidade de laminados planos no mercado (chapas finas), bem como pela busca de soluções estruturais mais competitivas. Nesse cenário, pode-se destacar as estruturas mistas de aço e concreto destinadas aos edifícios habitacionais de pequeno porte, em que os tradicionais perfis laminados são substituídos por perfis formados a frio tanto nas vigas como nos pilares. Embora o sistema de vigas mistas possa ser considerado consolidado no campo dos perfis laminados e soldados, o comportamento estrutural no caso de perfis formados a frio necessita de investigação mais aprofundada, de modo a verificar os modos de ruína e a viabilidade do emprego dos modelos teóricos clássicos. Nesse trabalho foi desenvolvido um estudo teórico e experimental sobre as vigas mistas em perfis formados a frio duplo U enrijecido, focalizando a ligação mista (ligação viga-pilar) e consequentemente a resposta estrutural da região de momento fletor negativo. O programa experimental consistiu da análise de dois protótipos cruciformes para determinar a curva momento-rotação, o momento resistente, a rigidez, a capacidade de rotação e identificar modos de falha. Foi possível constatar maior capacidade de rotação da ligação com cantoneiras de assento e de alma quando comparada a uma ligação totalmente soldada. Comparando com o modelo experimental o método dos componentes avaliou de forma razoável a rigidez em serviço, já o método proposto por Leon et. al. superestimou muito esse parâmetro, a capacidade de rotação foi avaliada de forma satisfatória pelos dois métodos. O momento resistente negativo da viga mista obtido experimentalmente apresentou um valor intermediário entre os valores teóricos obtidos por processo plástico e elástico. / In Brazil, the cold-formed steel structures have been widely used justified by the large availability of steel sheets in the market (thin sheets) and the search for more competitive structural solutions. Thus as steel and concrete composite structures are applied in small constructions the traditional hot-rolled one is replaced by cold-formed members in the beams and columns. Even though the composite beams system is known in the hot-rolled and welded shapes field, the structural behavior of the cold-formed steel still needs more accurate investigation to verify the failure modes and the viability of the classic theoretical models. In this work a theoretical and experimental study about cold-formed steel and concrete composite beams was developed, focusing on the beam-to-column connection and the structural behavior on the region of hogging bending. For the experimental program two cruciform models of beam-column connections were analyzed to obtain the moment-rotation curves, the stiffness, and the rotation capacity. It was possible to verify the largest rotation capacity of the connection with the steel seat and web angle when compared with the totally welded connection. In the case of connection the method of the components estimates well the secant stiffness and the rotation capacity presenting a value closer to the ones obtained experimentally, Leon et al. procedures estimated well the initial stiffness and the rotation capacity, but the value of the secant stiffness is much larger than the experimental one. In the case of composite beam the ultimate strength (Mmax) experimentally obtained presented an intermediate value to the ones obtained by the plastic and elastic method.

O presente trabalho apresenta proposta de análise numérica de perfis de aço formados a frio submetidos à compressão centrada. Trata-se de investigação, realizada por meio de elementos finitos, com vistas à análise da influência de imperfeições geométricas iniciais presentes em perfis U simples e U enrijecido, sob os aspectos de sua forma, magnitude e sentido. A imperfeição geométrica é adotada na forma de modos de falha local, global e distorcional, observando a suscetibilidade a tais modos para a seção de interesse. Cada tipo de imperfeição é avaliado de forma isolada e, em seguida, de forma associada (conjunta). São apresentados aspectos referentes à estratégia de modelagem adotada na construção dos modelos numéricos, bem como aspectos de interesse com relação às análises não-lineares aqui consideradas. Para fins de obtenção da força de colapso, fica examinada a possibilidade de empregar modos de falha isolados para representar as imperfeições geométricas, porém, com a amplitude previamente ajustada. Para os casos de imperfeições associadas, para representar a imperfeição geométrica, se destaca o papel do sentido da imperfeição do tipo global com relação a sua associação às imperfeições dos tipos local e distorcional para perfis U enrijecidos, bem como à imperfeição do tipo local para perfis U simples. / The work presents a numerical analysis on cold-formed steel members compressed between pinned ends. One is about an inquiry carried through in finite elements in which it was studied the influence of initial geometric imperfections, existing in plain channels and lipped channels, under the aspects of its form, magnitude and signal. The geometric imperfection is adopted on the forms of the local, global and distortional buckling modes, observing the susceptibility to such modes for each type of section. Each imperfection is evaluated on the isolated way and after that of associated way. Referring aspects to the strategy of modeling adopted in the construction of the numerical models are presented, as well as aspects of interest with regard to the developed nonlinear analyses. For ends of attainment of the ultimate load, it is examined the possibility to use isolated buckling modes to represent the geometric imperfections, as long as the amplitude it is adjusted. The cases that had applied coupled imperfection to represent the geometric imperfection detach the paper of the signal of the imperfection of the global type with regard to its association to the imperfections of the types local and distortional for lipped channels and, to the one of the local type for plain channels.

Atualmente, os perfis de chapa dobrada têm encontrado intensa aplicação como elementos estruturais nas construções em aço e como consequência, estão sujeitos aos mais diversos tipos de carregamentos. Este trabalho apresenta os aspectos gerais do dimensionamento de perfis de chapa dobrada submetidos à flexão enquanto utilizados como vigas propriamente dito e, também, enquanto utilizados como terças. Analisam-se seções tipo U, tipo U enrijecido e tipo Z enrijecido. Os ensaios em perfis fletidos foram realizados sobre 3 diferentes condições de carregamento, com dois vãos distintos, em um total de sessenta e quatro perfis ensaiados. Para os perfis conectados às telhas de aço, os ensaios foram realizados em uma \"caixa de sucção\" desenvolvida especificamente para este projeto. Os perfis foram conectados às telhas pela mesa por meio de parafusos auto-brocantes, sendo realizados quinze ensaios. Os resultados dos ensaios são comparados com os resultados teóricos, resultados normatizados e resultados de alguns procedimentos aproximados. / Nowadays, the cold-formed steel members have intense application as structural elements in constructions and, in consequence, they are subjected to several types of loads. This work presents the general aspects of the study of cold-formed steel members subjected to flexion used as beams and, also, as purlins. Sections of type U, type C and type Z are analysed. The tests in beams were carried out under three different conditions of loads, with two distinct spans, in total of sixty four tests. For the purlins connected to roof system, the tests were in a \"suction box\", developed especially for this project. The purlins were connected to the roof system by the flange by using self-drilling screws, being carried out fifteen tests. The results of those tests are compared with the theoretical results, design specification provisions and results of some approximated procedures.