Esta pesquisa consiste de uma investigação acerca do comportamento estrutural de ligações entre viga de seção I e pilar de seção tubular circular em situações de pilar de canto e de pilar solicitado por quatro vigas simultaneamente (pilar central). A associação entre a viga de seção I e o pilar de seção tubular circular remete à análise de ligações com comportamento complexo. A partir da análise numérica, via Método dos Elementos Finitos com os softwares ANSYS® e TrueGrid® foi avaliado o comportamento momento-rotação e parâmetros como resistência, rigidez inicial e ductilidade das ligações. Foram analisadas as tipologias de ligação soldada e ligação com a presença do diafragma externo como mecanismo de enrijecimento. Avaliou-se a influência de 6 variáveis, sendo o comprimento da viga, a espessura do pilar, a força aplicada nas vigas dispostas ortogonalmente, a compressão axial do pilar, a espessura do diafragma e o diâmetro dos parafusos do diafragma totalizando 20 modelos numéricos. O aumento da espessura da seção do pilar e a força aplicada simultaneamente nas 4 vigas representou uma melhoria na resistência e rigidez inicial das ligações soldadas. A redução do diâmetro dos parafusos do diafragma foi a principal variável capaz de influenciar negativamente as propriedades de rigidez inicial e resistência das ligações com o diafragma. Todos os modelos analisados apresentaram comportamento semi-rígido segundo o Eurocode 3 (2005). O dimensionamento analítico pelo Eurocode 3 (2005) e por Winkel (1998) apresentou boa aproximação com os resultados da análise numérica. A obtenção da resistência das ligações com diafragma pelo método das componentes apresentou resultados, em média, 20% inferiores ao verificado na modelagem numérica. A utilização do diafragma como mecanismo de enrijecimento das ligações mostrou-se eficiente. As ligações soldadas apresentaram maior ductilidade comparada às com diafragma. O aumento da espessura do pilar nas ligações soldadas demonstrou-se uma alternativa eficaz no enrijecimento das ligações. / This research consists of an investigation above the structural behavior of connections between I-beam and circular hollow section (CHS) columns in situation of corner columns and column loaded by 4 beams simultaneously (inside columns). The association between the I-beam and the CHS column presupposes the analysis of connections with a complex structural behavior. Based on a numerical analysis, using the Finite Element Method with ANSYS® and TrueGrid® softwares, the connection parameters like strength, stiffness and ductility was evaluated. The typologies of welded connections and connections with an external diaphragm was analyzed. An amount of 6 variables (beam length, column thickness, force applied on the beams, compression of the column, diaphragm thickness and bolt diameter) was analyzed in a total of 20 numerical specimens. The increase of the column thickness and the force applied simultaneously on the 4 beam ends culminated on a substantial improvement on strength and stiffness of the welded connections. The reduction of the diaphragm bolts diameter was the main reason for the negatively influence on strength and stiffness properties of the diaphragm connections. All specimens presented a semirigid behavior according to the Eurocode 3 (2005). The analytical design, based on the Eurocode 3 (2005) and Winkel (1998), obtained good results in terms of connections strength compared with the numerical analysis. The obtainment of the connections strength with the component method demonstrated results 20% less than numerical analysis. The external diaphragm as a stiffening mechanism showed effective. The welded connections presented more ductility than the diaphragm ones. The increase on the column thickness demonstrated an effective alternative for the connection stiffening.

Diploma thesis contains a design of steel load-bearing structure of a hangar placed in Brno-Medlánky. The ground dimensions are 40.0×44.0 m, the height of the building is 10.0 m. Two preliminary variants of the design solution were processed; main difference is the shape of the truss girder. Both variants were assessed for a combination of seventeen load cases. The comparison of the variants led to the selection of the final variant, which was assessed in detail. The girder truss in this variant is an arched truss, the height of the truss is 1.5 m, the individual elements are made of square hollow sections. A detailed static calculation was performed including the calculation of joints, drawing documentation and technical report. The main construction material is S235JR steel.

This paper describes the finite element method using ABAQUS to model the axial compressive behaviour of inclined, tapered and straight-tapered-straight (STS) concrete filled steel tubular stub (CFST) columns with square hollow sections. The accuracy of the numerical model was verified by comparing the numerical predictions with experimental study of the 200×200×3.75 RHS filled with C60 concrete with inclined angle of 0-9° and tapered angle of 0-4°. The results show that the compressive behaviours, load vs. strain relationship and failure mode predicted by the numerical simulations were agreeable with experimental results. After the validation, a parametric study was performed with 3 typical steel hollow sections (200×200×3.75 RHS, 300×300×6.3 RHS and 400×400×8.0 RHS) and extended the inclined angle and tapered angle to 0-15° and 0-12° respectively. The parametric study highlights some of the behaviour observed in test and extends the application range. In addition, reduction factor for calculating the axial capacity of this form of CFST columns are proposed.

An experimental program was developed to test various unreinforced RHS-to-RHS 90° T-connections subject to branch in-plane bending moment with the objective of determining the effectiveness of the welded joint. Twelve unique test specimens were designed to be weld-critical and the results from the full-scale tests revealed that the current equation for the effective elastic section modulus for in-plane bending, S_ip, given in Table K4.1 of ANSI/AISC 360 (2010) is conservative. A modification to the current requirements that limit the effective width of the transverse weld elements is proposed, resulting in a safe and more economical weld design method for RHS-to-RHS T-, Y- and X- connections subject to branch axial load or bending moment. It is also concluded that the fillet weld directional strength enhancement factor, (1.00 + 0.50sin1.5Ө), should not be used for strength calculations of welded joints to square and rectangular hollow structural sections.

An experimental program was developed to test various unreinforced RHS-to-RHS 90° T-connections subject to branch in-plane bending moment with the objective of determining the effectiveness of the welded joint. Twelve unique test specimens were designed to be weld-critical and the results from the full-scale tests revealed that the current equation for the effective elastic section modulus for in-plane bending, S_ip, given in Table K4.1 of ANSI/AISC 360 (2010) is conservative. A modification to the current requirements that limit the effective width of the transverse weld elements is proposed, resulting in a safe and more economical weld design method for RHS-to-RHS T-, Y- and X- connections subject to branch axial load or bending moment. It is also concluded that the fillet weld directional strength enhancement factor, (1.00 + 0.50sin1.5Ө), should not be used for strength calculations of welded joints to square and rectangular hollow structural sections.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações soldadas tipo T com perfis tubulares circulares (CHS) para a coluna e perfil I ou H para a viga com flexão no plano, efetuado com base nas normas EC3, CIDECT e a NBR 16239 comparando com o critério de deformação limite, proposto por Lu et al., através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys versão 12.0. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Com base nos resultados numéricos avaliados foram traçadas curvas momento-rotação para cada modelo com o objetivo de obter o momento resistente de cada ligação bem como a classificação da ligação quanto a capacidade de rotação, a influência dos parâmetros geométricos em cada modelo e o modo de falha que controlará o dimensionamento da ligação. / Considering a new reality with the increased use of tubular profiles, this work presents an analysis of T welded connections with circular hollow sections (CHS) for the column profile and I or H for the beam subjected to in plane bending, this study was based on the EC3, CIDECT and the NBR 16239 standards and was also compared to the deformation limit criteria proposed by Lu et al.. The main aim was to develop through a finite element model in the Ansys program version 12.0. The geometric nonlinearity has been introduced into the model through a Updated Lagrangian Formulation. Based on the evaluated numerical results, moment-rotation curves were produced for each model in order to determine the moment resistance of each joint and their associated joint classification, rotation capacity, influence of the geometrical parameters for each model and the failure modes that will control the joint design.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações soldadas tipo T com perfis tubulares circulares (CHS) para a coluna e perfil I ou H para a viga com flexão no plano, efetuado com base nas normas EC3, CIDECT e a NBR 16239 comparando com o critério de deformação limite, proposto por Lu et al., através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys versão 12.0. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Com base nos resultados numéricos avaliados foram traçadas curvas momento-rotação para cada modelo com o objetivo de obter o momento resistente de cada ligação bem como a classificação da ligação quanto a capacidade de rotação, a influência dos parâmetros geométricos em cada modelo e o modo de falha que controlará o dimensionamento da ligação. / Considering a new reality with the increased use of tubular profiles, this work presents an analysis of T welded connections with circular hollow sections (CHS) for the column profile and I or H for the beam subjected to in plane bending, this study was based on the EC3, CIDECT and the NBR 16239 standards and was also compared to the deformation limit criteria proposed by Lu et al.. The main aim was to develop through a finite element model in the Ansys program version 12.0. The geometric nonlinearity has been introduced into the model through a Updated Lagrangian Formulation. Based on the evaluated numerical results, moment-rotation curves were produced for each model in order to determine the moment resistance of each joint and their associated joint classification, rotation capacity, influence of the geometrical parameters for each model and the failure modes that will control the joint design.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O difundido uso de perfis estruturais tubulares, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levou a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. O aumento da oferta deste tipo de perfis, aliado a recentes pesquisas nesta área, leva o Brasil a se inserir neste cenário mundial. Entretanto, as normas brasileiras que regem o dimensionamento destes perfis ainda não se encontram atualizadas, principalmente no que tange ao dimensionamento de ligações de perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo K e T com perfis tubulares circulares (CHS). Propõe-se estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, projeto de norma brasileira PN 02.125.03-004 e critérios de deformação limite. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Esta dissertação propõe ainda, a modelagem de uma treliça planar constituída de perfis tubulares, objetivando estabelecer uma comparação entre um nó isolado e um nó da treliça planar. / The widespread adoption of hollow section structures, mainly due to the advantages associated with the structural and aesthetic behavior, led to an intense use in the countries of Europe, Southeast Asia, North America and Australia. Countries like Canada, England, Germany and Holland use these structures intensively and have a current industrialized production with an associated high level of technological development. Increasing the supply of such profiles, combined with recent investigations in this area, leads the Brazil to enter in this world stage. However, the Brazilian standards that governing the design of these profiles are not yet updated, especially the tubular joints design. Given this perspective, this work presents an analysis of connections such as "K" and " T" with circular hollow sections. A comparison between the analytical design formulations proposed by Eurocode 3 Part 1.8, 2nd edition of the guide design of tubular joints of the CIDECT, Brazilian standard PN 02.125.03-004 and limit deformation criteria was performed. For each of the joints types analyzed, a finite element model was developed in ANSYS program, later to be calibrated and validated with experimental and numerical results present in literature. The models physical and geometrical non-linearities have been incorporated in the model to mobilize the joint full load capacity. The material nonlinearity was considered by Von Mises criteria through stress versus strain bilinear constitutive law. The geometric non-linearity was introduced in the model by Lagrange Updated Formulation considering the expected large deformation to allow redistribution of load in the joint after the initial yielding. This work also proposes the modeling of a planar truss made of circular hollow section structures to establish a comparison between a single joint and the response of joint as a part of a full scale truss structure.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O difundido uso de perfis estruturais tubulares, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levou a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. O aumento da oferta deste tipo de perfis, aliado a recentes pesquisas nesta área, leva o Brasil a se inserir neste cenário mundial. Entretanto, as normas brasileiras que regem o dimensionamento destes perfis ainda não se encontram atualizadas, principalmente no que tange ao dimensionamento de ligações de perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo K e T com perfis tubulares circulares (CHS). Propõe-se estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, projeto de norma brasileira PN 02.125.03-004 e critérios de deformação limite. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Esta dissertação propõe ainda, a modelagem de uma treliça planar constituída de perfis tubulares, objetivando estabelecer uma comparação entre um nó isolado e um nó da treliça planar. / The widespread adoption of hollow section structures, mainly due to the advantages associated with the structural and aesthetic behavior, led to an intense use in the countries of Europe, Southeast Asia, North America and Australia. Countries like Canada, England, Germany and Holland use these structures intensively and have a current industrialized production with an associated high level of technological development. Increasing the supply of such profiles, combined with recent investigations in this area, leads the Brazil to enter in this world stage. However, the Brazilian standards that governing the design of these profiles are not yet updated, especially the tubular joints design. Given this perspective, this work presents an analysis of connections such as "K" and " T" with circular hollow sections. A comparison between the analytical design formulations proposed by Eurocode 3 Part 1.8, 2nd edition of the guide design of tubular joints of the CIDECT, Brazilian standard PN 02.125.03-004 and limit deformation criteria was performed. For each of the joints types analyzed, a finite element model was developed in ANSYS program, later to be calibrated and validated with experimental and numerical results present in literature. The models physical and geometrical non-linearities have been incorporated in the model to mobilize the joint full load capacity. The material nonlinearity was considered by Von Mises criteria through stress versus strain bilinear constitutive law. The geometric non-linearity was introduced in the model by Lagrange Updated Formulation considering the expected large deformation to allow redistribution of load in the joint after the initial yielding. This work also proposes the modeling of a planar truss made of circular hollow section structures to establish a comparison between a single joint and the response of joint as a part of a full scale truss structure.

My diploma thesis is focused on design and assessment of structural system of airport terminal. The design is processed in two options. Both of them has the same dimensions but structural system is changed. Floor plan is in the shape of part of annulus. Width of the hall is changing, in the middle of the hall is aproximatly 90 m. Length is 52,5 m, 10 m of this length is porch. Roof slope is 3° towards to the front of the hall.