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 abordou o estudo de ligação viga de aço e pilar misto preenchido com concreto a partir da aplicação de modelos numérico para representar o comportamento de duas tipologias de ligação: uma ligação parafusada com aderência entre os parafusos passantes e o núcleo de concreto e uma ligação soldada, validadas com base em resultados experimentais existentes. Os resultados obtidos nessa etapa foram considerados satisfatórios, dentro da proposta de modelagem, apesar das simplificações adotadas. Após a validação do modelo numérico foi desenvolvido um estudo paramétrico dos modelos de ligação para entender a influência de alguns parâmetros no comportamento global da estrutura, que foram: resistência à compressão do concreto e espessura do perfil tubular e perfil da viga, com posterior discussão da relação momento-rotação das duas tipologias de ligação estudadas. A mudança do perfil da viga foi o parâmetro que mais influenciou no comportamento global da ligação parafusada; enquanto que, para a ligação soldada, as variações de todos os parâmetros influenciaram no comportamento da ligação, com destaque para a variação do perfil da viga. / This research studied connections typology between steel beams to column filled with concrete from the application of numerical models that reproduce the behavior of two connections: bolted beam-column connection and welded beam-column connection, which were calibrated using existing experimental results. At this stage, the results were considered satisfactory, within the proposed model, despite the adopted simplifications. After the calibration, a parametric study was developed with the aim of verifying the influence of some parameters on the overall behavior of the structure, such as the concrete compression strength, the thickness of the tube wall and the beam properties, with discussions of bending moment-rotation of the studied connections. The beam properties were the parameters that most influenced on the overall behavior of the bolted beam-column connection, while, for the welded connection, all parameters influenced on the overall behavior of the connection, specially the beam properties.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2017-08-24T19:35:51Z No. of bitstreams: 2 Daniele _Ficanha2016.pdf: 2114781 bytes, checksum: 4cf98bf8089cd41a33e68e5cfc4c1ba8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-24T19:35:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Daniele _Ficanha2016.pdf: 2114781 bytes, checksum: 4cf98bf8089cd41a33e68e5cfc4c1ba8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-07-11 / The function of metal silos consists in storing and preserving the quality of the grains. For that, it is extremely important the correct dimensioning in order to guarantee efficiency and security of the set. The possibility of a metal silo implantation is based mainly in the cost and weight of the primary raw material, the steel. The side plates represent the biggest part of the raw material used. The feasibility of a new fixation element, the alternative bolt, responsible for the connections of the silo body’s elements increase the resistance of the side plate, becoming attractive and economic for all users of metal silos. The elaboration of an alternative bolt was based on ISO 4016 (2000) regarding chemical composition and mechanical properties. Mass from the hexagonal head of the traditional bolt was withdrawn and added in the cut plan of the alternative bolt, making it an oblong element and round head. Prototypes of the alternative bolt were developed with the same raw material, temper process and bichromatization as the executed in the traditional bolts. Twenty-three samples of the traditional bolt and sixteen samples of the alternative bolt were produced through the method of direct shearing. The model’s premises were verified, in which the increase in shearing area in the alternative bolt’s cutting plan produced effects in the shearing resistance in the traditional bolt. Through the result of the alternative bolt, it was possible to determine the random error average variable of the model , validating the theoretical functions of the probability distribution for the representation of the statistic information of this random variable, determining the correct strength of the alternative bolt as 107,40 kN. In order to use the alternative bolt in metal silos, 27 samples of the traditional bolt and 3 samples of the alternative bolt were compared, both using support plates of the same material used in the silos, to verify if the plate influences the bolt’s shearing resistance. The parameters used in the definition of the crushing and tearing resistance were determined by tensile tests on the support plates, quantification to the breaking point, as well as the distance between the hole and the edge were determined, to be superior to the resistance of the bolts calculations. It was not possible to determine the influence of the support plate in the resistance of the alternative bolt shear, since the support plate crushed it and it reached only deformed plastic state. The comparison between the averages for the sample of the alternative bolt may have produced positive effects in the shear bolt resistance. / A função dos silos metálicos consiste em armazenar e preservar a qualidade dos grãos. Para isso, é de suma importância o dimensionamento adequado, a fim de garantir a eficiência e a segurança do conjunto. A possibilidade de implantação de um silo metálico baseia-se principalmente no custo e no peso da matéria prima: o aço. As chapas laterais representam a maior parte da matéria prima utilizada. A viabilização de um novo elemento de fixação, o parafuso alternativo, responsável pelas ligações dos elementos do corpo do silo aumentam a resistência da chapa lateral, tornando-se atrativo e econômico para todas as fontes usufruintes dos silos metálicos. A elaboração do parafuso alternativo baseou-se na ISO 4016 (2000) quanto à composição química e às propriedades mecânicas. Retirou-se massa da cabeça sextavada do parafuso tradicional e adicionou-se no plano de corte do parafuso alternativo, formando um elemento oblongo de cabeça redonda. Confeccionaram-se protótipos do parafuso alternativo com a mesma matéria prima, processo de têmpera e bicromatização que a executada nos parafusos tradicionais. Ensaiaram-se 23 amostras do parafuso tradicional e 16 amostras do parafuso alternativo pelo método do cisalhamento direto. Foram verificadas as suposições do modelo, no qual o aumento da área de cisalhamento no plano de corte do parafuso alternativo produziu efeitos na resistência ao cisalhamento do parafuso tradicional. A partir do resultado do parafuso alternativo foi possível determinar a média da variável aleatória erro do modelo, validando as funções teóricas de distribuição de probabilidades para a representação da informação estatística dessa variável aleatória, determinando a força correta do parafuso alternativo, de 107,40 kN. Com o intuito de utilizar o parafuso alternativo nas chapas do corpo de silos metálicos, comparou-se através do ensaio de 27 amostras do parafuso tradicional e 3 amostras do parafuso alternativo, ambos utilizando chapas laterais de silos metálicos para verificar se há influência da mesma na resistência ao cisalhamento dos parafusos. Os parâmetros utilizados na definição da resistência ao esmagamento e rasgamento foram determinados a partir do ensaio de tração das chapas de apoio, quantificação da tensão de ruptura, tal que as distâncias entre furo e borda foram determinadas para serem superiores à resistência de cálculo dos parafusos. Não foi possível a determinação da influência da chapa de apoio na resistência ao cisalhamento do parafuso alternativo, visto que a chapa de apoio esmagou e o mesmo chegou apenas ao estado de deformação plástica. A comparação entre as médias para a amostra de parafuso alternativo produziu efeitos positivos na resistência ao cisalhamento dos parafusos

Este trabalho abordou o estudo de ligação viga de aço e pilar misto preenchido com concreto a partir da aplicação de modelos numérico para representar o comportamento de duas tipologias de ligação: uma ligação parafusada com aderência entre os parafusos passantes e o núcleo de concreto e uma ligação soldada, validadas com base em resultados experimentais existentes. Os resultados obtidos nessa etapa foram considerados satisfatórios, dentro da proposta de modelagem, apesar das simplificações adotadas. Após a validação do modelo numérico foi desenvolvido um estudo paramétrico dos modelos de ligação para entender a influência de alguns parâmetros no comportamento global da estrutura, que foram: resistência à compressão do concreto e espessura do perfil tubular e perfil da viga, com posterior discussão da relação momento-rotação das duas tipologias de ligação estudadas. A mudança do perfil da viga foi o parâmetro que mais influenciou no comportamento global da ligação parafusada; enquanto que, para a ligação soldada, as variações de todos os parâmetros influenciaram no comportamento da ligação, com destaque para a variação do perfil da viga. / This research studied connections typology between steel beams to column filled with concrete from the application of numerical models that reproduce the behavior of two connections: bolted beam-column connection and welded beam-column connection, which were calibrated using existing experimental results. At this stage, the results were considered satisfactory, within the proposed model, despite the adopted simplifications. After the calibration, a parametric study was developed with the aim of verifying the influence of some parameters on the overall behavior of the structure, such as the concrete compression strength, the thickness of the tube wall and the beam properties, with discussions of bending moment-rotation of the studied connections. The beam properties were the parameters that most influenced on the overall behavior of the bolted beam-column connection, while, for the welded connection, all parameters influenced on the overall behavior of the connection, specially the beam properties.

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 trata das falhas que podem ocorrer em uniões e juntas de materiais compósitos unidas mecanicamente por parafusos. O compósito de fibra de carbono (tecido) embutido em resina epoxy foi estudado neste trabalho devido ao amplo uso em estruturas de vários segmentos da indústria. O trabalho apresenta vários critérios de falha, demonstrando as vantagens e desvantagens de cada um para materiais compósitos. A fabricação dos corpos de provas e os ensaios necessários para obtenção de parâmetros e validação de estruturas são descritos. A resistência da junta mostrou-se muito menor do que a da estrutura de compósito, demonstrando a importância de estudos assim. Criou-se um modelo numérico utilizando critérios de falhas como o critério de Hashin e o de máxima tensão. Os resultados da simulação de elementos finitos tiveram uma boa relação com os ensaios experimentais e o modelo foi então validado e considerado representativo. / This work shows failures that can occur in composite mechanically fastened joints. The composite carbon fiber embedded in epoxy resin, used in this study, was chosen due to it\'s wide use in structures of any segment of the industry. Many failure criteria, showing the advantages and disadvantages for each, regarding composite structures are presented in this work. Test specimens\' manufacturing is described along with required tests for parameter definition and structures validation. The countersunk fastened joint strength is much lower than the composite structure itself, demonstrating the necessity of studies like this. A numerical model using criteria like Hashin and maximum stress was created. The finite elements\' simulation results had a close response to the experimental results and the model was validated and considered representative.

Este trabalho trata das falhas que podem ocorrer em uniões e juntas de materiais compósitos unidas mecanicamente por parafusos. O compósito de fibra de carbono (tecido) embutido em resina epoxy foi estudado neste trabalho devido ao amplo uso em estruturas de vários segmentos da indústria. O trabalho apresenta vários critérios de falha, demonstrando as vantagens e desvantagens de cada um para materiais compósitos. A fabricação dos corpos de provas e os ensaios necessários para obtenção de parâmetros e validação de estruturas são descritos. A resistência da junta mostrou-se muito menor do que a da estrutura de compósito, demonstrando a importância de estudos assim. Criou-se um modelo numérico utilizando critérios de falhas como o critério de Hashin e o de máxima tensão. Os resultados da simulação de elementos finitos tiveram uma boa relação com os ensaios experimentais e o modelo foi então validado e considerado representativo. / This work shows failures that can occur in composite mechanically fastened joints. The composite carbon fiber embedded in epoxy resin, used in this study, was chosen due to it\'s wide use in structures of any segment of the industry. Many failure criteria, showing the advantages and disadvantages for each, regarding composite structures are presented in this work. Test specimens\' manufacturing is described along with required tests for parameter definition and structures validation. The countersunk fastened joint strength is much lower than the composite structure itself, demonstrating the necessity of studies like this. A numerical model using criteria like Hashin and maximum stress was created. The finite elements\' simulation results had a close response to the experimental results and the model was validated and considered representative.

Implantes osseointegrados vêm sendo utilizados com sucesso para restaurar a função e a estética de pacientes desdentados totais e parciais, no entanto, apesar do alto índice de sucesso, a literatura apresenta uma série de complicações da técnica. Apesar da falta de consenso sobre qual a melhor maneira de se restaurar implantes múltiplos adjacentes, a confecção de próteses unitárias vem sendo sugerida e praticada por muitos profissionais. O objetivo deste trabalho foi verificar, pela técnica fotoelástica (qualitativa e quantitativa), o comportamento biomecânico de coroas unitárias sobre implantes hexágono interno com pilar UCLA. Foram confeccionadas coroas cimentadas e parafusadas, simulando a reabilitação da área posterior da mandíbula com e sem a presença de elemento dental distal aos implantes. Foram analisados, também, a liga metálica da infraestrutura (Ni-Cr-Ti ou Ni-Cr) e o tipo de material para revestimento estético (cerâmica ou resina). Foram confeccionados modelos fotoelásticos simulando espaço protético com ausência de segundo pré-molar e primeiro molar, reabilitado com coroas sobre implantes. Três modelos de pontas de aplicação de carga foram utilizados para produzir quatro diferentes condições de carregamento na superfície oclusal das coroas: 1 -puntiforme obtido com uma ponta simples para carregamento no pré-molar ou no molar com 5kgf; 2 puntiforme simultânea obtido por uma ponta dupla para carregamento das duas coroas ao mesmo tempo com 10kgf; 3 - oclusal distribuído obtido com uma ponta que simulou a oclusão antagonista com 10kgf. Após a aplicação das cargas, foram obtidos registros fotográficos para análise qualitativa e posteriormente foi realizada a análise quantitativa em três pontos na região cervical e um ponto na região apical de cada implante. De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que o uso de ligas de Ni-Cr-Ti ou Ni-Cr não interferiu na transmissão de tensões. Coroas revestidas em resina, de modo geral, geraram maior concentração de tensões em torno dos implantes quando comparadas às coroas revestidas em cerâmica. As coroas parafusadas provocaram maior tensão em torno dos implantes quando comparadas às coroas cimentadas. A presença do dente com ponto de contato efetivo à distal das coroas sobre implantes favoreceu a distribuição de tensões. / Osseointegrated implants have been successfully used to restore function and esthetic to fully and partially edentulous patients; however, regardless of the high success, the literature reveals some complications of the technique. Despite the lack of consensus about what is the better way to restore multiple adjacent implants, the use of single crowns have been suggested and practiced by many professionals. The purpose of the present study was to verify, using photoelastic analysis (qualitative and quantitative), the biomechanical behavior of single crowns on internal hexagon implants with UCLA abutment. Cement and screw-retained crowns was fabricated simulating the rehabilitation of posterior mandible area with or without the presence of a dental element distal to the implants. The metal framework alloys (Ni-Cr-Ti or Ni- Cr) and the esthetic veneering materials (ceramic or resin) was, also, analyzed. Photoelastic models were made simulating the missing of the second pre-molar and the first molar, rehabilitated with implant-supported crowns. Three models of loading application tips were used to produce different conditions of loading on crowns occlusal surface: 1 punctiform obtained with a simple tip for loading over premolar or molar with 5 Kgf; 2 simultaneous punctiform obtained with a Double tip for loading over both crowns in the same time with 10 Kgf; 3 distributed occlusal obtained with a tip simulating the antagonist occlusion with 10 Kgf. After loading application photographic records were obtained for qualitative analysis, and in sequence, quantitative analysis was realized in three cervical points and one point in the apical area of each implant. According to the obtained results, it was concluded that the use of Ni-Cr-Ti or Ni-Cr alloys did not interfere in stress transmission. Resin veneered crowns, generally generated higher concentration of stress around the implants when compared to ceramic veneered crowns. Screw-retained crowns promoted higher stress around the implants when compared to cement-retained crowns. The presence of teeth with effective interproximal contact distal to implantsupported crowns improved the stress distribution.

The design of a bolted joint shall consider several factors such as material and heat treatment of the bolt (defined by the class of the bolt), stiffness of the parts being assembled (stiffness of the union), dimensions of the bolt, among others. In our study we used bolts M6x1, class 8.8, with three different lengths: 40 mm, 60 mm and 80 mm. The purpose of this study is to verify the relationship between the length of the bolt and the fatigue limit of the bolted joints, subjected to fluctuating cyclic loading of tension. The results indicated that the greater the length of the bolt, the larger the fatigue limit. An analytical study was also evaluated on the relationship between the cyclic stress amplitude and the mean stress experienced by the bolts with 40 mm of length. The results were compared with the bolt fatigue diagram of the BURGUETE and PATTERSON (1995). Correction factors were proposed for the relationship between cyclic stress amplitude. The adapted model from LEHNHOFF and WISTEHUFF (1996) for M6 bolts was the one whose results were the closest to estimated. / O projeto de uma união parafusada deve considerar diversos fatores tais como material e tratamento térmico do parafuso (definidos pela classe do parafuso), rigidez das peças que estão sendo montadas (rigidez da união), dimensões do parafuso, entre outros. Em nosso estudo utilizamos parafusos M6x1, classe 8.8, com três comprimentos distintos: 40 mm, 60 mm e 80 mm. A proposta deste estudo é verificar a relação do comprimento do parafuso com o limite de fadiga de uniões parafusadas submetidas a carregamentos cíclicos de tração. Os resultados indicaram que quanto maior o comprimento do parafuso, maior é o limite de fadiga. Foi realizado ainda um estudo analítico da relação entre a amplitude de tensão e a tensão média suportada pelos parafusos de 40 mm de comprimento. Os resultados foram comparados com o diagrama de BURGUETE e PATTERSON (1995). Foram propostos coeficientes de correção para a relação entre as amplitudes de tensão. O modelo de rigidez adaptado de LEHNHOFF e WISTEHUFF (1996) para parafusos M6 foi o que apresentou resultado mais próximo aos estimados.

Implantes osseointegrados vêm sendo utilizados com sucesso para restaurar a função e a estética de pacientes desdentados totais e parciais, no entanto, apesar do alto índice de sucesso, a literatura apresenta uma série de complicações da técnica. Apesar da falta de consenso sobre qual a melhor maneira de se restaurar implantes múltiplos adjacentes, a confecção de próteses unitárias vem sendo sugerida e praticada por muitos profissionais. O objetivo deste trabalho foi verificar, pela técnica fotoelástica (qualitativa e quantitativa), o comportamento biomecânico de coroas unitárias sobre implantes hexágono interno com pilar UCLA. Foram confeccionadas coroas cimentadas e parafusadas, simulando a reabilitação da área posterior da mandíbula com e sem a presença de elemento dental distal aos implantes. Foram analisados, também, a liga metálica da infraestrutura (Ni-Cr-Ti ou Ni-Cr) e o tipo de material para revestimento estético (cerâmica ou resina). Foram confeccionados modelos fotoelásticos simulando espaço protético com ausência de segundo pré-molar e primeiro molar, reabilitado com coroas sobre implantes. Três modelos de pontas de aplicação de carga foram utilizados para produzir quatro diferentes condições de carregamento na superfície oclusal das coroas: 1 -puntiforme obtido com uma ponta simples para carregamento no pré-molar ou no molar com 5kgf; 2 puntiforme simultânea obtido por uma ponta dupla para carregamento das duas coroas ao mesmo tempo com 10kgf; 3 - oclusal distribuído obtido com uma ponta que simulou a oclusão antagonista com 10kgf. Após a aplicação das cargas, foram obtidos registros fotográficos para análise qualitativa e posteriormente foi realizada a análise quantitativa em três pontos na região cervical e um ponto na região apical de cada implante. De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que o uso de ligas de Ni-Cr-Ti ou Ni-Cr não interferiu na transmissão de tensões. Coroas revestidas em resina, de modo geral, geraram maior concentração de tensões em torno dos implantes quando comparadas às coroas revestidas em cerâmica. As coroas parafusadas provocaram maior tensão em torno dos implantes quando comparadas às coroas cimentadas. A presença do dente com ponto de contato efetivo à distal das coroas sobre implantes favoreceu a distribuição de tensões. / Osseointegrated implants have been successfully used to restore function and esthetic to fully and partially edentulous patients; however, regardless of the high success, the literature reveals some complications of the technique. Despite the lack of consensus about what is the better way to restore multiple adjacent implants, the use of single crowns have been suggested and practiced by many professionals. The purpose of the present study was to verify, using photoelastic analysis (qualitative and quantitative), the biomechanical behavior of single crowns on internal hexagon implants with UCLA abutment. Cement and screw-retained crowns was fabricated simulating the rehabilitation of posterior mandible area with or without the presence of a dental element distal to the implants. The metal framework alloys (Ni-Cr-Ti or Ni- Cr) and the esthetic veneering materials (ceramic or resin) was, also, analyzed. Photoelastic models were made simulating the missing of the second pre-molar and the first molar, rehabilitated with implant-supported crowns. Three models of loading application tips were used to produce different conditions of loading on crowns occlusal surface: 1 punctiform obtained with a simple tip for loading over premolar or molar with 5 Kgf; 2 simultaneous punctiform obtained with a Double tip for loading over both crowns in the same time with 10 Kgf; 3 distributed occlusal obtained with a tip simulating the antagonist occlusion with 10 Kgf. After loading application photographic records were obtained for qualitative analysis, and in sequence, quantitative analysis was realized in three cervical points and one point in the apical area of each implant. According to the obtained results, it was concluded that the use of Ni-Cr-Ti or Ni-Cr alloys did not interfere in stress transmission. Resin veneered crowns, generally generated higher concentration of stress around the implants when compared to ceramic veneered crowns. Screw-retained crowns promoted higher stress around the implants when compared to cement-retained crowns. The presence of teeth with effective interproximal contact distal to implantsupported crowns improved the stress distribution.