Análise paramétrica de ligações tubulares "TX" entre perfis CHS

Abstract

Os perfis tubulares têm sido cada vez mais utilizados em estruturas de Engenharia Civil, nomeadamente em Portugal, onde já é possível observar um vasto leque de estruturas constituídas por este tipo de elementos, devido essencialmente as suas excelentes características estéticas e mecânicas. Todavia, dada a utilização cada vez mais arrojada deste tipo de perfis, como por exemplo na indústria petrolífera, surgiram naturalmente ligações muito mais complexas e com custos acrescidos. Como tal é necessário o conhecimento e perceção do comportamento real deste tipo de ligações. Neste trabalho é apresentada uma análise paramétrica de uma ligação do tipo “TX” entre perfis tubulares circulares (CHS), onde se desenvolveu-se um modelo de elementos finitos a partir do programa ANSYS 12.1, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. A ligação simulada numericamente foi submetida a um carregamento axial segundo todas as direções, onde se variaram os parâmetros geométricos e as combinações dos carregamentos. As não linearidades físicas e geométricas foram introduzidas nos modelos, com o intuito de mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada tendo por base o critério de plastificação de von Mises com recurso a uma lei constitutiva tensão-deformação elasto-plástica. A não linearidade geométrica foi introduzida no modelo através do Modelo de Lagrange Atualizado. Estabeleceram-se curvas representativas das variações da resistência numérica e da rigidez inicial com os parâmetros  e  para os vários carregamentos.

The hollow sections have been usually used in Civil Engineering structures, especially in Portugal, where exists a lot of structures build with this type of elements, because of their mechanical and esthetic characteristics. Although, the audacious use of these type of sections, as is the case of the Oil&Gas industry, gives rise to higher demands and complex structures, with higher budgets. Thus, this brings extra knowledge needs and perception of the real behaviour of this type of joints. This study aims to illustrate a parametric analysis of a “TX” joint between circular hollow sections (CHS), which developed a finite element model with the ANSYS 12.1 software, standardized and endorsed with experimental and numeric results of previous studies. The joint which was numerical simulate, was submitted to axial load behind every directions. The geometric parameters and the combinations of loads were varied. The physical and geometrical unlinearities were introduced on the models, aiming at mobilize the resistant capacity of the load. The non-linearity of the material was considered by means of the plasticity standard of von Mises, using a constitutive law of tension versus deformation bi-linear, which represents the elasto-plastic behaviour of the material. The geometric non-linearity was introduced into the model by Updated Lagrangean Formulation. Settled representative curves of the variations of the numerical strength and stiffness with parameters  and  for multiple shipments.