Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Arlene Maria Sarmanho Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RosilenedeFatima_D.pdf: 11511552 bytes, checksum: 29b74159f0f84a8ee1a18dcef013b5fa (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados de uma análise teórica, experimental e numérica, de uma ligação YT utilizada em estruturas metálicas planas, tendo como ponto de partida a verificação do comportamento global da ligação. Será avaliada uma ligação de treliça do tipo YT com diferentes afastamentos entre as barras "gap". As barras que compõem a ligação, aqui apresentada, possuem seções transversais tubulares circulares, vazadas de parede fina, soldadas entre si. O modo de colapso da ligação foi devido à plastificação da parede do banzo (uma diagonal tracionando a parede do banzo e o montante comprimindo). Um efeito de abaulamento da seção transversal do banzo na região do afastamento foi observado. O dimensionamento da ligação segue o Método dos Estados Limites, no qual as resistências de cálculo são verificadas. As barras envolvidas nesta ligação também sofrem a influência de momentos fletores. O estudo foi realizado através de uma análise comparativa entre uma solução analítica fornecida por normas técnicas internacionais, uma análise experimental e uma modelagem numérica utilizando-se o programa Ansys. A modelagem numérica, tendo como referência a análise experimental, foi realizada utilizando os elementos SHELL 181 e SHELL63, com 4 nós por elemento. Foram realizadas análises paramétricas com variação do afastamento, "gap"J entre os eixos do montante e da diagonal, observando-se que a resistência da ligação cresce com a redução do "gap". A finalidade deste estudo foi o entendimento do comportamento desta ligação, possibilitando assim, a disseminação desta concepção estrutural ainda pouco explorada_no Brasil para viabilizar a execução de projetos otimizados / Abstract: This work presents the theoretical, experimental and numerical analyses using of a YT joint used in plane trusses steel, having as the beginning point the verification of the global behavior of the connection. A connection of truss of YT type with gap members was evaluated. The members that compose the connection, presented here, have circular tubular cross sections welded among themselves. The failure mode of the connection was due to the plastic failure of the chord face (one web member pushing its face whereas the brace is pulling it out). An cambered effect of the chord cross section on the gap region was noted. The connection design follows the Limit State Design, in which the calculated resistance is verified. The involved members in this connection are also subjected the influence from add bendings. The study was developed by through a comparative analysis considering an analytical. solution supplied by intemational technical codes, an experimental analysis and a numerical modeling using with Ansys software. In the numerical study, the 4-node SHELL 181 and SHELL63 element was used to model the connection. The purpose of this study is to understand this connection mechanical behavior, thus contributing to possible the dissemination of this structural. conception still not explored so much in Brazil yet and to to be feasible the execution of optimized projects / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sepulveda_BarbaraDanielaGiorgini_M.pdf: 5435418 bytes, checksum: 5d55af89b27e919b7c819e297b4cf056 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este artigo apresenta o estudo da influência das ligações no comportamento das estruturas treliçadas compostas por perfis tubulares de aço. As ligações em treliças de aço são normalmente projetadas para união de barras por meio de chapas que garantam a transmissão e equilíbrio das forças. No caso em particular de treliças que utilizam perfis tubulares de aço as ligações são projetadas sem chapas. As barras são unidas diretamente por meio de soldas nos contatos dos perfis que são cortados geometricamente exatos para o ajuste da ligação. Este procedimento aumenta a produtividade de fabricação além de dar um aspecto visual melhor para a estrutura. Dependendo da geometria da ligação podem ocorrer excentricidades dos eixos provocando a introdução de momentos fletores, que quando não puderem ser evitados, devem ser levados em consideração não só no cálculo da ligação como também na determinação dos esforços da treliça. Outro aspecto importante é a análise do colapso da ligação que pode ocorrer quando uma barra é associada à outra de forma inadequada na ligação direta, sendo variados os tipos de falhas. Portanto, será analisada a influência das ligações no comportamento da estrutura a partir de gráficos baseado no estudo das equações de força resistente das ligações tubulares circulares. Este estudo gráfico permitiu a criação do processo de cálculo, denominado Processo Simplificado, que orientam para as combinações de perfis que atendam as exigências geométricas e de força resistente das ligações durante o dimensionamento de barras. O processo é baseado em de tabelas de cálculo desenvolvidas para a orientação de um bom projeto de estrutura treliçada considerando ou evitando estas influências sem onerar o projeto final / Abstract: This paper presents the study of connections influence in the behavior of hollow sections truss structures. Joints in steel trusses are usually designed considering sheets that will ensure the transmission and balance of forces. In particular case of trusses using hollow sections steel connections are designed without plates. The beams are directly welded to steel sections which are geometrically cut to fit the joint. This increases manufacturing productivity in addition to give the structure a better visual appearance. Axes eccentricities can occur depending on connection geometry resulting in introduction of bending moments. When this eccentricity cannot be avoided, it has to be taken into account in joint design and also in determining truss efforts. Another important aspect is analysis joint collapse which can occur when a beam is improperly associated to another beam, which can produce many kinds of fails. Therefore, graphics analyses were studied based on circular hollow sections joint strength equations that show the influence of joints on structures. The Simplified Process, created after graphics studies, shows the valid combinations of circular hollow sections geometry and strength during beam structure design verification. This process is based on tables developed to orient a good truss project considering or avoiding this influences without raising budget on final design / Mestrado / Estruturas e Geotécnica / Mestra em Engenharia Civil

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:27:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RodrigoCuberos_M.pdf: 3840052 bytes, checksum: b4860daa77b57af17db9c3c0885bb512 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As coberturas metálicas são muito utilizadas em edificações que necessitam de grandes espaços internos livres e possuem um prazo de execução pequeno, como por exemplo, galpões comerciais, industriais e centros de armazenamento e distribuição. Dentre as suas partes constituintes, as terças são responsáveis por uma parcela considerável do peso total da cobertura. Neste trabalho foi desenvolvido um amplo estudo sobre os diversos tipos de terças metálicas utilizadas em estruturas metálicas de médio e grande porte, com vãos de até 40 metros, abordando as terças em perfil laminado e formado a frio, e as terças treliçadas em perfis abertos e tubulares. Foram realizados estudos aprofundados sobre o dimensionamento de terças em perfil laminado e formado a frio, com o desenvolvimento de um programa de verificação e dimensionamento para esses tipos de terças. Também foram realizados estudos sobre o dimensionamento de terças treliçadas planas, também conhecidas como joists, que já têm a sua utilização bastante difundida, e de terças treliçadas tubulares multiplanares, cuja utilização ainda é pequena se comparada com os demais tipos de terças. Com esses estudos, foram feitas análises comparativas para diversos vãos, com as ações comumente utilizadas em estruturas que possuem coberturas metálicas, possibilitando identificar qual o tipo de terça mais adequado para cada situação estudada. Uma análise dos custos das terças também foi realizada, permitindo verificar a viabilidade da utilização das terças treliçadas tubulares em coberturas metálicas, principalmente das terças treliçadas tubulares multiplanares, cuja aplicação ainda é pequena. / Abstract: Steel roof systems are widely used in buildings that require large free internal spaces and small execution times, such as commercial and industrial warehouses and storage and distribution centers. The purlins have a considerable contribution in the roof system total weight composition. In this work was developed a study on the different types of purlins for medium and large spans, up to 40 meters, analyzing the hot-rolled sections, cold-formed sections and trusses with open or hollow sections. Purlin design studies were conducted for hot-rolled and cold-formed sections, with a computational software development for these purlin types. The use of planar trusses as purlins, also called steel joists, is already well known, and its design was studied too, as well as the multi-planar tubular trusses, whose use is still small when compared with the other purlin types. With these studies, a comparative analysis was made for various spans, applying the loads commonly used in steel roof systems, allowing the investigation of the best purlin type for each proposed situation. An analysis of the purlin costs was also performed, allowing to study the feasibility of the tubular trusses use in steel roof systems, especially the multi-planar tubular trusses, whose application is still small. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As subestações representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis H e I funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento, a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção. / The increasing use of stainless steel as a structural element motivated, in recent years, the continuous interest of customers, architects and engineers. Despite its high cost, its application in construction have been replacing other structural elements. This is mainly due to its high corrosion resistance that increases its cost-effective ratio, its aesthetic that enables the construction of increasingly bold forms and its environmental appeal that generates less environmental waste. The electric power substations represent an important role in the global energy supply. Since its maintenance is a complex and costly process, one of its bus support structure was chosen to be designed in stainless steel. This strategy minimizes the number of stoppages for structural maintenance, enabling a higher quality power supply. For comparative purposes an existing power substation has been chosen where the bus supporting structure was made of galvanized carbon steel angle bar trusses. Initially, the design adopted I and H profiles functioning as beam-column for the two types of steel analyzed. In a second stage, the structure was designed as a plane truss. All designs were performed in accordance to the requirements of EUROCODE 3 standard. This was followed by comparative analyses of the costs involved for the studied steel types. These analyses involved the initial investment assessment properly contextualized with the posterior spending on maintenance and electrical costs of the stoppages and were set against the gains in reducing the downtime for maintenance of the stainless steel solution.

A aplicação do bambu como elemento estrutural é comum em muitos países da Ásia e da América do Sul, ainda que com diferentes metodologias construtivas. Apesar de algumas espécies, como a bambu Mosô (Phyllostachys Pubescens) utilizada neste trabalho, possuírem excelentes propriedades mecânicas, sua difusão como elemento construtivo esbarra na dificuldade de se conceber sistemas de ligação eficientes entre os elementos estruturais. Uma vez que as ligações são o ponto frágil da estrutura, o colapso da estrutura pode ocorrer com o elemento estrutural ainda intacto. Este trabalho buscou avaliar a influência do sistema de ligação no desempenho estrutural de treliças planas executadas com três diferentes sistemas de ligação, sujeitas a condições de carregamento semelhantes. Ao comparar as resistências obtidas em ensaios de caracterização: compressão (41 MPa), tração (146 MPa) e cisalhamento (10 MPa), com as tensões solicitantes nas barras das treliças no momento do colapso, verificou-se que as propriedades mecânicas do bambu foram subutilizadas, uma vez que o colapso das estruturas ensaiadas teve início invariavelmente nas ligações. / The use of bamboo as structural element is a reality in many countries in Asia and South America, even with different building methodologies. Although some bamboo species, as Moso (Phyllostachys Pubescens) have excellent mechanical properties, its diffusion as a building element conflicts with the difficulty on conceiving efficient connection systems between structural elements. Given that joints are the weak point of the structure, collapse may occur even when the structural element is intact. This research aimed to evaluate the influence of connection systems on the structural performance of plan trusses built with three different connection systems subjected to similar load conditions. By comparing the strengths obtained on the characterization tests of compression (41 MPa), tension (146 MPa) and shear (10 MPa) to the acting stresses on the truss bars in the moment of collapse, it was noted that bamboo mechanical properties were underused, once the collapse of the tested structures always started by the connections.

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As subestações representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis H e I funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento, a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção. / The increasing use of stainless steel as a structural element motivated, in recent years, the continuous interest of customers, architects and engineers. Despite its high cost, its application in construction have been replacing other structural elements. This is mainly due to its high corrosion resistance that increases its cost-effective ratio, its aesthetic that enables the construction of increasingly bold forms and its environmental appeal that generates less environmental waste. The electric power substations represent an important role in the global energy supply. Since its maintenance is a complex and costly process, one of its bus support structure was chosen to be designed in stainless steel. This strategy minimizes the number of stoppages for structural maintenance, enabling a higher quality power supply. For comparative purposes an existing power substation has been chosen where the bus supporting structure was made of galvanized carbon steel angle bar trusses. Initially, the design adopted I and H profiles functioning as beam-column for the two types of steel analyzed. In a second stage, the structure was designed as a plane truss. All designs were performed in accordance to the requirements of EUROCODE 3 standard. This was followed by comparative analyses of the costs involved for the studied steel types. These analyses involved the initial investment assessment properly contextualized with the posterior spending on maintenance and electrical costs of the stoppages and were set against the gains in reducing the downtime for maintenance of the stainless steel solution.

The structural design engineer normally considers the soil element that supports foundation of a building behaves as a undeformable solid remains unchanged after application of the load over time. The practice in the design of foundations but indicates that the soil when subjected to loading of a building, it deforms and causes a disturbance in the structure. This phenomenon is called soil-structure interaction and had their computed for metal shed arch truss metallic circular effects. Changes in stresses and strains in the joints of the metal structure and displacements recorded on their joints were studied. The normal stress on the footing-soil interface and displacements occurred were also the object of the study. The procedure compared the solution using immovable supports with hypothesis admitting footing of various sizes by computing the effects of Soil-Structure Interaction. To obtain the results was performed a numerical modeling using finite element method using SAP 2000® software. The results confirmed that the initial estimate was that, even with small dimensions footings supporting large loads resulting from eccentricity moments and still involved only compressive stresses on the soil-footing interface. / O engenheiro projetista de estruturas normalmente considera que o solo, elemento que suporta as fundações de uma edificação, comporta-se como sendo um maciço indeformável permanecendo inalterado após a aplicação do carregamento ao longo do tempo. A prática no projeto de fundações indica porém que o solo quando submetido ao carregamento de uma edificação se deforma e com isso provoca uma perturbação na estrutura. Este fenômeno é denominado Interação Solo-Estrutura e teve os seus efeitos computados para um Galpão Metálico Treliçado em Arco Metálico Circular. Foram estudadas as alterações dos esforços e tensões nas hastes da estrutura metálica e os deslocamentos verificados nos seus nós. As tensões normais na interface sapata-solo e os deslocamentos ocorridos também foram objeto do estudo. O procedimento comparou a solução utilizando apoios indeslocáveis com as hipóteses admitindo sapatas de várias dimensões computando-se os efeitos da Interação Solo-Estrutura. Para a obtenção dos resultados foi efetuada uma modelagem numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos através do software SAP 2000®. Os resultados encontrados confirmaram a estimativa inicial que era a de que, mesmo sapatas com pequenas dimensões suportando grandes excentricidades decorrentes de cargas e momentos ainda assim trabalhavam apenas com tensões de compressão na interface sapata-solo.