01 Determinacao Da Rigidez Rotacional de Ligacoes Com Dupla Cantoneira Em Estruturas de Aco

8/20/2019 01 Determinacao Da Rigidez Rotacional de Ligacoes Com Dupla Cantoneira Em Estruturas de Aco

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DETERMINAÇÃO DA RIGIDEZ ROTACIONAL DE

LIGAÇÕES COM DUPLA CANTONEIRA EMESTRUTURAS DE AÇO

Contribuição Técnica nº1

Jéser de Souza Medeiros, Acad. de Eng. Civil, UFSM

[email protected]

João Kaminski Junior, Prof. Dr., DECC, UFSM

[email protected]

Gerson Moacyr Sisniegas Alva, Prof. Dr., DECC, UFSM

[email protected]


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ANÁLISE ESTRUTURAL

O desenvolvimento das ferramentas de análise das

estruturas de aço e a necessidade de redução doconsumo de material

refinar as considerações quanto ao comportamento dasligações


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ANÁLISE ESTRUTURAL

O comportamento das ligações resposta da estrutura

(deslocamentos e distribuição dos esforços nas barras)

consequentemente afetando seu dimensionamento


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ANÁLISE ESTRUTURAL

Necessidade do desenvolvimento de modelos que

permitam definir o comportamento das ligações maisutilizadas nas estruturas de aço no Brasil

determinação da rigidez rotacional das ligações com osperfis utilizados no país


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ANÁLISE ESTRUTURALCONVENCIONAL

Barras unidimensionais

Ligações são

idealizadas como rígidas

ou rotuladas


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ANÁLISE ESTRUTURAL CONVENCIONAL

Ligações rígidas: a continuidade rotacional é perfeita (não há giro

relativo entre as barras) e há integral transferência de momento

Ligações rotuladas: a continuidade rotacional é inexistente (nãohá restrição alguma ao giro relativo entre as barras) e não há

transferência de momento

Praticamente todas as ligações possuem

comportamento intermediário


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Todas as ligações “são capazes de transferir momento,mesmo que seja uma pequena parcela, e possuem

alguma capacidade de giro relativo”

podendo induzir um comportamento global não-linear

da estrutura, além de aumentar os efeitos de segundaordem em razão da flexibilidade existente em ligações

consideradas como rígidas


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Ligações rígidas: restrição de, no mínimo, 90% da rotaçãoteórica sob condição de rótula ideal. Neste caso, é garantida a

transferência de momento;

Classificação AISC para ligações em estruturas metálicas

Ligações flexíveis: restrição de, no máximo, 20% da verificadasob condição de rótula ideal. Não há transferência significativa de

momento;

Ligações semi-rígidas: ligações de comportamento situadoentre os limites estabelecidos pelas ligações rígidas e flexíveis.


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RIGIDEZ ROTACIONAL DAS LIGAÇÕES Rigidez tangente (Rkt ) é a rigidez daligação para um dado ponto da curva

(ponto A, por exemplo), instantânea;

Rigidez inicial (Rki ) é a rigidez daligação no inicio da carga (M

r 0);

Rigidez última (Rku) ou plástica (Rkp)é o valor para a ligação próxima a seu

colapso.

Rigidez secante (Rks) é obtida pelareta que liga a origem a um ponto do

diagrama M- . Essa rigidez é adotada

em algumas normas, como no

Eurocode3.


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FATORES QUE DETERMINAM O COMPORTAMENTODA LIGAÇÃO

i) tipo e diâmetro dos parafusos;ii) distância dos parafusos à face da coluna;iii) espessura das cantoneiras e chapas de ligação;iv) altura da viga e da ligação;

v) presença ou não de enrijecedores na coluna;vi) modo de ligação da viga à coluna (flange ou alma);vii) Espessura do flange (ou alma) da coluna;viii) limite de escoamento do material da viga, da

coluna e dos elementos de ligação.


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LIGAÇÕES COM DUPLA CANTONEIRA

SOLDADA-PARAFUSADA (LCSP)São ligações comumente idealizadas como rotuladas

na análise estrutural convencional

“Ligações para Estruturas de Aço – Guia Práticopara Estruturas com Perfis Laminados”

editado pela Perfis Gerdau Açominas

LIGAÇÕES ESTUDADAS


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LIGAÇÃO 01

PERFIL DA VIGA

W115x18

CANTONEIRA

L76x76x6,4x110

PARAFUSOS

4 ø 5/8" A325N


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LIGAÇÃO 02

PERFIL DA VIGA

W610x113

CANTONEIRA

L102x102x8,0x455

PARAFUSOS12 ø 7/8" A325N


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OBTENÇÃO DA CURVA M-

3º) modelagem computacional e análise numérica

através do método dos elementos finitos (M.E.F.),utilizando o programa ANSYS: modelo 01 e modelo 02

1º) através do modelo polinomial de Frye & Morris

2º) através do modelo potencial de Ang & Morris


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MODELO POLINOMIAL DE FRYE & MORRIS


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MODELO POTENCIAL DE ANG & MORRIS


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MODELO 01 - FURO ENGASTADO


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Para a simulação do efeito de protensão inicial nos parafusos

foram impostas variações negativas de temperatura no fuste do

parafuso, para que surjam esforços de tração, gerando tensões

que simulam o efeito da protensão.

MODELO 02 - PARAFUSO PROTENDIDO


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Elementos do par de contatoTARGE 170 e CONTA 174

TIPOS DE ELEMENTOS ADOTADOS


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Elemento volumétricoSOLID 45

TIPOS DE ELEMENTOS ADOTADOS


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F


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PERFIL

W115x18CANTONEIRA

L76x76x6,4x110


RESULTADOS


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PERFIL

W610x113CANTONEIRA

L102x102x8,0x455


RESULTADOS


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CONCLUSÕES

A análise numérica via Método dos Elementos Finitos é uma

importante ferramenta para a determinação do coeficiente de

rigidez à rotação de ligações semi-rígidas em estruturas de aço.

Os resultados numéricos encontrados neste trabalho sugerem que a

rigidez rotacional das ligações estudadas é um pouco menor do que

os valores calculados através dos modelos analíticos de

Frye & Morris e de Ang & Morris. Cabe salientar que os resultados

numéricos foram obtidos sem a consideração do comportamento

não-linear do aço, o que levaria a curvas com uma inclinação

menor, isto é, a ligações mais flexíveis.


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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIACENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL

NEstNúcleo de Estudos em Experimentação

e Análise Numérica de Estruturas

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