Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Newton de Oliveira Pinto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-10T14:00:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Samarra_FabioAurelio_M.pdf: 11582111 bytes, checksum: 1ae70c924a9b1c83b6660980e776a855 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O desenvolvimento de sistemas de cobertura pré-fabricados para grandes vãos, que tenham como características menor tempo de projeto, fabricação e montagem, aliado ao custo competitivo e fator estético, é tema de constantes estudos. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de cobertura metálica padronizado e modular utilizando perfis tubulares laminados sem costura. Este sistema se destina principalmente para coberturas de supermercados, shoppings, centros de distribuição, grandes lojas e indústrias, que necessitam de grandes áreas livres. Foi feita, inicialmente neste trabalho, uma descrição de todas as etapas envolvidas em um projeto, destacando, em cada uma, as vantagens e desvantagens da aplicação do perfil tubular. Através de estudos sobre os diversos sistemas de cobertura existentes, tanto no Brasil como no exterior, foi desenvolvido um sistema padronizado de cobertura para atender grandes vãos com utilização de perfis tubulares de seção circular. Para se avaliar o comportamento estrutural deste sistema, foi construído, de maneira inédita no Brasil, um protótipo de 900 m², para testar o sistema construtivo idealizado e realizar ensaios com os carregamentos reais neste tipo de estrutura. Foram realizadas análises experimentais e numéricas, que permitiram comparar o modelo real com o modelo computacional. Através dos modelos numéricos gerados, levando em conta a rigidez das ligações, foi possível identificar qual modelo computacional mais se aproxima com o real. Avaliando-se então o comportamento global da estrutura, com base em todos os resultados numéricos e experimentais obtidos, confirmou-se o comportamento previsto no cálculo computacional com o protótipo ensaiado / Abstract: This strucuture is applied mainly for supermarkets, large stores and industries. Initially, all stages involved on design of steel structure were discussed, especially the advantages and disadvantages of tubular structures. Through the study of existing roof systems, a new system using tubular steel sections was developed. To evaluate the structural behavior of this system a 900m2 prototype was built, an unprecedented occurrence in Brazil, to accomplish experimental tests with usual loads on this kind of structure. Experimental and numerical analyses were done, that allowed to compare the prototype with the numerical results. Evaluating the behavior of the entire structure, with all the results obtained on experimental tests and numerical analysis, it was concluded that the prototype is in accordance with the model / Mestrado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RodrigoCuberos_D.pdf: 6229131 bytes, checksum: 7e5242e6a56caebc45c513aca2e6323e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo de um modelo de ligação inovador para emendas de perfis tubulares circulares, visando facilitar e baratear a montagem e fabricação das estruturas metálicas tubulares, além de proporcionar economia de tempo. A ligação estudada é composta por dois tubos externos submetidos à tração, conectados à um tubo interno, de diâmetro inferior aos tubos externos, por meio de parafusos alinhados que atravessam ambos os tubos externo e interno. Esta ligação pode ser utilizada como alternativa às ligações em flange, por ser mais simples e discreta. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre as prescrições de cálculo e publicações nacionais e internacionais referentes às ligações de perfis tubulares, não sendo encontrado nenhum processo de cálculo para as ligações tubulares em luva parafusada. Um modelo numérico da ligação foi desenvolvido com o programa de elementos finitos ANSYS v13.0, levando-se em consideração o contato entre os parafusos e os tubos. Esse modelo foi validado através da análise de resultados experimentais em escala real da ligação estudada. Os resultados numéricos e experimentais possibilitaram analisar o comportamento da ligação e seus modos de falha com as respectivas resistências. Com o modelo numérico validado, foi realizado um estudo paramétrico, permitindo compreender em detalhes quais os principais modos de falha da ligação, e quais os fatores que mais influenciam na sua resistência. Através desse estudo foi possível observar a necessidade de se levar em consideração no cálculo da resistência à ruptura da seção líquida, o coeficiente de redução da área líquida, Ct, para essa ligação, sendo proposto um processo para obtenção do mesmo, assim como da resistência da ligação à tração. Os resultados obtidos demonstraram o bom comportamento da ligação tubular em luva parafusada e a viabilidade de sua utilização submetida à tração, com parafusos alinhados / Abstract: This paper presents a study of an innovative connection model to splice circular hollow sections, which can be used for an easier and cheaper assembly and manufacture of tubular steel structures, besides providing time-saving. The proposed connection consists of two external tubes under tension, connected to an internal tube with smaller diameter than the external ones, and bolts passing by both tubes. This connection can be used as an alternative to flange connections, because it is simple and discreet. A bibliographic research on national and international codes and papers of tubular connections was carried out, and no design process for tubular bolted sleeve connections was found. A numerical model of the connection was developed with the finite element program ANSYS v13.0, considering the tubes and bolts contact. The numerical model was evaluated against experimental analyses results of the connection. The numerical and experimental results allowed the behavior analysis of this connection and its possible failure modes with their respective resistances. With the evaluated numerical model, a parametric study was carried out, allowing to understand the connection main failure modes, and what factors most influence their strength. With this study it was clear the need of the reduction coefficient, Ct, calculation for this connection, being proposed a process to determine the reduction coefficient and the tension strength for this connection. The results demonstrated the good behavior and feasibility of the tubular sleeve connection under tension, with bolts in line / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minchillo_DanielaGrintaciVasconcellos_D.pdf: 6597615 bytes, checksum: 5e256a912f052806cb5166fe84151bf7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma concepção estrutural para ligações de treliças metálicas tubulares de seção circular com chapa de topo através de um estudo teórico-experimental. Nesta concepção as extremidades das diagonais são superpostas e unidas por um único parafuso fazendo com que a ligação seja pinada. A colocação da chapa faz com que apareça uma excentricidade na ligação originando esforços adicionais na estrutura que são aqui avaliados. Como vantagem desta ligação, destaca-se o baixo custo de fabricação, a rapidez de montagem das treliças, facilidade de transporte e versatilidade no detalhamento das ponteiras das diagonais. Pode ser utilizada em ligações de treliças planas ou multiplanares. Foi realizado um levantamento bibliográfico nas prescrições de cálculo e demais publicações, nacionais e internacionais, para ligações de estruturas tubulares, e um programa experimental foi desenvolvido com objetivo de certificar a ligação e obter um procedimento adequado para o cálculo da sua resistência. A análise experimental possibilitou a avaliação dos efeitos localizados na ligação, a interação entre a chapa e o perfil tubular e a identificação dos mecanismos de colapso. Os resultados experimentais são comparados com os resultados numéricos, que consideram como parâmetros, a influência do comprimento e da espessura da chapa de topo na resistência, no modo de colapso e na distribuição de tensões na ligação. Um modelo numérico, calibrado pelos resultados da análise experimental, foi utilizado para uma análise paramétrica. Com os resultados desta análise foi proposta uma formulação para obtenção da resistência da ligação / Abstract: This work presents a theoretical and experimental study of a gusset plate connection for application in trusses with circular hollow sections. In this connection the diagonals edges are superimposed and joined together at the plate by a single bolt causing the connection to be pinned. The placement of the plate leads to an eccentricity, resulting in additional efforts in the connection that are evaluated. Some of the advantages of this connection are the low manufacturing costs, the quickly assembly of trusses, versatility in the detailing of the braces ends and can be used properly on uniplanar or multiplanar trusses. A literature review is performed on codes, prescriptions and other publications, national and international for tubular connections, and an experimental program is developed in order to certify and obtain an appropriate procedure to determine the connection resistance. The experimental analysis allowed the evaluation of the local effects, the interaction between the gusset plate and tubular section and the identification of the failure modes. The experimental results are compared with numerical results considering parameters such as the influence of the length and thickness of the gusset plate in the connection resistance, failure mode and stress distribution. A numerical model, validated by the results of experimental analysis, was used for parametric analysis. With the parametric results, an analytical expression is proposed to predict the connection resistance / 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 2018-08-24T13:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CoelhodaSilva_CatherineSoutoCosta_M.pdf: 3557954 bytes, checksum: afb90fa08dbf9c58642449f92217d07a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar um tipo de ligação em treliças metálicas tubulares multiplanares de seção circular com chapa de topo. Nestas ligações as extremidades das diagonais são superpostas e unidas por um único parafuso fazendo com que a ligação seja pinada. A colocação da chapa de topo implica no aparecimento de uma excentricidade na ligação originando esforços adicionais na estrutura. Esse tipo de ligação tem como vantagem o baixo custo de fabricação, a rapidez de montagem das treliças, a facilidade de transporte e a versatilidade no detalhamento das ponteiras das diagonais. Foi realizado um levantamento bibliográfico nas prescrições de cálculo e demais publicações, nacionais e internacionais, para ligações de estruturas tubulares e encontrou-se um estudo para esse tipo de ligação, mas apenas analisando treliças planas. Para verificar o comportamento da ligação, serão analisados modelos numéricos desenvolvidos com o programa de elementos finitos ANSYS 14.0. Os resultados encontrados com esses modelos serão analisados e comparados com os resultados numéricos encontrados na pesquisa de ligação pinada com chapa em treliças tubulares planares para elaboração de um fator de correção entre os dois tipos de ligação / Abstract: This paper objective is to propose a connection type for tubular steel trusses with circular section, multiplanar and with gusset plate. In these connections the ends of the diagonals are overlapped and joined by a single pin resulting a pinned connection. The position of the gusset plate in the connections implies an eccentricity which results in additional efforts in the structure. The advantage of this connection type is the low manufacturing cost, the fast erection of trusses, the easier transportation and the versatility in the detailing constructive of the diagonals end. Survey in technical books, standards, manuals and scientific articles was made for tubular steel structures connection. In this survey was found a research for a similar type of connection, but in this there were only analysis of planar trusses. Numerical models using the commercial finite element software ANSYS 14.0 will be analyzed to check the connection. The results from these models will be analyzed and compared with numerical results in the bibliographic review about planar truss for preparation of a correction factor between the two types of connection. OBSERVAÇÃOA palavra gusset nas palavras chaves, título em inglês e no abstract devem ser grifadas em itálico / 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

Steel structure of the sports hall in the city of Olomouc. Specific design is chosen from three options. Plan dimensions of 45 x 60 m. Height 12.5 m. Structure is composed of rolled profiles and tubular steel. Two trusses girders are fixed by knuckle joints on pillars. Static check is performed using the program SCIA ENGINEER 2009 and the manual review.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Crashworthiness design is gaining more importance in the automotive industry due to high competition and tight safety norms. Further there is a need for light weight structures in the automotive design. Structural optimization in last two decades have been widely explored to improve existing designs or conceive new designs with better crashworthiness and reduced mass. Although many gradient based and heuristic methods for topology and topometry based crashworthiness design are available these days, most of them result in stiff structures that are suitable only for a set of vehicle components in which maximizing the energy absorption or minimizing the intrusion is the main concern. However, there are some other components in a vehicle structure that should have characteristics of both stiffness and flexibility. Moreover, the load paths within the structure and potential buckle modes also play an important role in efficient functioning of such components. For example, the front bumper, side frame rails, steering column, and occupant protection devices like the knee bolster should all exhibit controlled deformation and collapse behavior. This investigation introduces a methodology to design dynamically crushed thin-walled tubular structures for crashworthiness applications. Due to their low cost, high energy absorption efficiency, and capacity to withstand long strokes, thin-walled tubular structures are extensively used in the automotive industry. Tubular structures subjected to impact loading may undergo three modes of deformation: progressive crushing/buckling, dynamic plastic buckling, and global bending or Euler-type buckling. Of these, progressive buckling is the most desirable mode of collapse because it leads to a desirable deformation characteristic, low peak reaction force, and higher energy absorption efficiency. Progressive buckling is generally observed under pure axial loading; however, during an actual crash event, tubular structures are often subjected to oblique impact loads in which Euler-type buckling is the dominating mode of deformation. This undesired behavior severely reduces the energy absorption capability of the tubular structure. The design methodology presented in this paper relies on the ability of a compliant mechanism to transfer displacement and/or force from an input to desired output port locations. The suitable output port locations are utilized to enforce desired buckle zones, mitigating the natural Euler-type buckling effect. The problem addressed in this investigation is to find the thickness distribution of a thin-walled structure and the output port locations that maximizes the energy absorption while maintaining the peak reaction force at a prescribed limit. The underlying design for thickness distribution follows a uniform mutual potential energy density under a dynamic impact event. Nonlinear explicit finite element code LS-DYNA is used to simulate tubular structures under crash loading. Biologically inspired hybrid cellular automaton (HCA) method is used to drive the design process. Results are demonstrated on long straight and S-rail tubes subject to oblique loading, achieving progressive crushing in most cases.