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Currently, the design model for flexural rupture of an eccentrically loaded bracket plate is based on the material tensile rupture strength times the net elastic section modulus. Different bolt and plate sizes were tested to determine if this model is correct. It was found that the current model is conservative and that the material tensile rupture strength times the net plastic section modulus is a superior design model. Also, limited finite element modeling was performed to predict the elastic stiffness of such connections. The resulting data correlates well with test results, and confirms that most of the connection ductility comes from bolt plowing. These results can be used for splice plate connections in cantilever construction, as well. / Master of Science

Este trabalho realiza estudo teórico e experimental de ligações parafusadas em chapas finas onduladas, com aço de alta resistência, submetidas a esforços de tração em situação de cisalhamento simples. A aplicação deste tipo de ligação ocorre em paredes de silos cilíndricos metálicos. Também foi avaliada a utilização de montagem com chapas duplas, utilizadas na prática para aumentar a espessura total da parede, devido a demanda por silos cada vez maiores. O programa experimental compreendeu 137 ensaios, nos quais foram variados parâmetros de interesse com aplicações práticas, resultando em dois modos de falha distintos, ruptura da chapa na seção líquida e esmagamento do aço na parede do furo. Foram propostas novas equações para o cálculo da resistência deste tipo de ligação. Os resultados experimentais obtidos mostraram que em ligações com falha por ruptura na seção líquida, reduzir a área líquida à uma área efetiva por meio de um coeficiente redutor resulta em valores conservadores para a resistência deste tipo de ligação. As ligações com chapas duplas apresentaram resistência elevada, superior à condição de chapa simples. / This work presents a theoretical and experimental study of bolted connections with thin, corrugated, high strength steel sheets, subjected to tension in simple shear condition. This type of connection is applicable in walls of cylindrical steel silos. It also was evaluated the case of double sheet assemblage, that is used in practice to increase the total wall thickness, due to the demand for bigger silos. The experimental program comprised 137 tests, in which it were varied chosen parameters of practical interest, providing failure by net section tension rupture and bearing of the sheet. New equations were proposed for the strength calculation of this type of connection. The experimental results indicated that in connections subject net section rupture, to reduce the net section area to an effective area through a reduction coefficient returns conservative values of resistance for this type of connection. The connections with double sheet exhibited high values of resistance, which resulted bigger than for simple sheet cases.

Este trabalho realiza estudo teórico e experimental de ligações parafusadas em chapas finas onduladas, com aço de alta resistência, submetidas a esforços de tração em situação de cisalhamento simples. A aplicação deste tipo de ligação ocorre em paredes de silos cilíndricos metálicos. Também foi avaliada a utilização de montagem com chapas duplas, utilizadas na prática para aumentar a espessura total da parede, devido a demanda por silos cada vez maiores. O programa experimental compreendeu 137 ensaios, nos quais foram variados parâmetros de interesse com aplicações práticas, resultando em dois modos de falha distintos, ruptura da chapa na seção líquida e esmagamento do aço na parede do furo. Foram propostas novas equações para o cálculo da resistência deste tipo de ligação. Os resultados experimentais obtidos mostraram que em ligações com falha por ruptura na seção líquida, reduzir a área líquida à uma área efetiva por meio de um coeficiente redutor resulta em valores conservadores para a resistência deste tipo de ligação. As ligações com chapas duplas apresentaram resistência elevada, superior à condição de chapa simples. / This work presents a theoretical and experimental study of bolted connections with thin, corrugated, high strength steel sheets, subjected to tension in simple shear condition. This type of connection is applicable in walls of cylindrical steel silos. It also was evaluated the case of double sheet assemblage, that is used in practice to increase the total wall thickness, due to the demand for bigger silos. The experimental program comprised 137 tests, in which it were varied chosen parameters of practical interest, providing failure by net section tension rupture and bearing of the sheet. New equations were proposed for the strength calculation of this type of connection. The experimental results indicated that in connections subject net section rupture, to reduce the net section area to an effective area through a reduction coefficient returns conservative values of resistance for this type of connection. The connections with double sheet exhibited high values of resistance, which resulted bigger than for simple sheet cases.

Devido à crescente demanda por perfis formados a frio destinados à fabricação de estruturas de aço no Brasil, aliada a desatualização da norma brasileira NB-143:1967, fez-se necessário a publicação de uma nova norma brasileira de \'Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas por Perfis Formados a Frio\' a NBR14762:2001. Essa apresenta, para o dimensionamento das ligações, expressões adaptadas da norma norte-americana AISI:1996. As adaptações foram inseridas com o intuito de simplificar o cálculo e foram determinadas apenas por ajustes teóricos, faltando, portanto uma investigação mais criteriosa. Deste modo tornou-se prioritário o estudo das ligações em chapas e perfis com pequena espessura, para avaliação destas expressões propostas. Neste âmbito analisou-se neste trabalho o comportamento estrutural de ligações parafusadas em chapas e perfis formados a frio de pequena espessura, mediante análise teórica e experimental de corpos-de-prova, os quais foram definidos de maneira a se obter os diversos modos de falha, em especial a ruptura da seção líquida. Com os resultados experimentais pôde-se sugerir modificações nas expressões do coeficiente redutor da área líquida Ct, aplicado na avaliação da resistência ao estado limite de ruptura da seção líquida efetiva. Com os resultados desta pesquisa, espera-se colaborar com futuras edições da norma brasileira, fornecendo subsídios em suas futuras revisões. / The growing demand for cold-formed steel members of steel structures in Brazil, allied to the obsolescence of the brazilian NB-143:1967 standard, led to the need for a new brazilian code for the \'Design of Cold-formed Steel Structural Members\', the NBR14762:2001 standard. This new standard contains expressions adapted from the american AISI:1996 code for the design of connections. The adaptations were included with the purpose of simplifying the calculation and were determined merely for theoretical adjustments; hence, they lack a more careful investigation. It has thus become a matter of priority to study the connections in thin sheets and cold-formed members to evaluate the proposed expressions. The work reported on here therefore analyzed the structural behavior of bolted connections in thin sheets and cold-formed members based on theoretical and experimental analyses of test specimens, which were defined in order to obtain the various failure modes, particularly on sheet tearing in the net section. Based on the experimental results, suggestions are made for modifications in the expressions of the reduction coefficient of the net area Ct, applied in evaluations of the tensile strength of the effective net section. It is expected that the results of this research will contribute to future editions of the new brazilian code, supplying inputs for use in future revisions.

Devido à crescente demanda por perfis formados a frio destinados à fabricação de estruturas de aço no Brasil, aliada a desatualização da norma brasileira NB-143:1967, fez-se necessário a publicação de uma nova norma brasileira de \'Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas por Perfis Formados a Frio\' a NBR14762:2001. Essa apresenta, para o dimensionamento das ligações, expressões adaptadas da norma norte-americana AISI:1996. As adaptações foram inseridas com o intuito de simplificar o cálculo e foram determinadas apenas por ajustes teóricos, faltando, portanto uma investigação mais criteriosa. Deste modo tornou-se prioritário o estudo das ligações em chapas e perfis com pequena espessura, para avaliação destas expressões propostas. Neste âmbito analisou-se neste trabalho o comportamento estrutural de ligações parafusadas em chapas e perfis formados a frio de pequena espessura, mediante análise teórica e experimental de corpos-de-prova, os quais foram definidos de maneira a se obter os diversos modos de falha, em especial a ruptura da seção líquida. Com os resultados experimentais pôde-se sugerir modificações nas expressões do coeficiente redutor da área líquida Ct, aplicado na avaliação da resistência ao estado limite de ruptura da seção líquida efetiva. Com os resultados desta pesquisa, espera-se colaborar com futuras edições da norma brasileira, fornecendo subsídios em suas futuras revisões. / The growing demand for cold-formed steel members of steel structures in Brazil, allied to the obsolescence of the brazilian NB-143:1967 standard, led to the need for a new brazilian code for the \'Design of Cold-formed Steel Structural Members\', the NBR14762:2001 standard. This new standard contains expressions adapted from the american AISI:1996 code for the design of connections. The adaptations were included with the purpose of simplifying the calculation and were determined merely for theoretical adjustments; hence, they lack a more careful investigation. It has thus become a matter of priority to study the connections in thin sheets and cold-formed members to evaluate the proposed expressions. The work reported on here therefore analyzed the structural behavior of bolted connections in thin sheets and cold-formed members based on theoretical and experimental analyses of test specimens, which were defined in order to obtain the various failure modes, particularly on sheet tearing in the net section. Based on the experimental results, suggestions are made for modifications in the expressions of the reduction coefficient of the net area Ct, applied in evaluations of the tensile strength of the effective net section. It is expected that the results of this research will contribute to future editions of the new brazilian code, supplying inputs for use in future revisions.