Estudo de ligações viga-pilar usando perfisretangulares ou quadrados ocos

Abstract

Os perfis metálicos tubulares, sejam estes de secção circular, quadrada ou retangular, apresentam enormes vantagens quando comparados com perfis de seção aberta. Este facto deve-se a razões não só de índole estrutural como também de índole estética. Contudo, são bastante penalizados devido à escassez de metodologias adequadas no dimensionamento de ligações entre perfis deste tipo. O Eurocódigo 3 - parte 1-8, enquanto norma europeia, é hoje um dos documentos de base utilizado no dimensionamento de ligações entre perfis metálicos. Porém, quando se trata de ligações aparafusadas entre perfis tubulares torna-se num documento dispensável pois não apresenta qualquer formulação do método das componentes aplicada ao tipo de ligações estudadas na presente tese. O aumento do uso de perfis tubulares em estruturas metálicas justifica, assim, a necessidade do estudo de novos métodos de cálculo que racionalizem as ligações entre perfis deste tipo. Além disso, devem ser investigadas soluções que facilitem o processo de execução e minimizem o fator “custo”. No âmbito de um projeto europeu – FRAME UP – foram realizados, no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, um conjunto de ensaios experimentais estáticos e cíclicos à temperatura ambiente que visam a avaliação do comportamento de uma tipologia inovadora de ligação viga-pilar, ambos constituídos por seções tubulares, a qual é efetuada através de um elemento auxiliar denominado por “reverse channel”. Em simultâneo, serão desenvolvidos modelos numéricos e analíticos através do método das componentes que caracterizem adequadamente o comportamento da nova tipologia de ligação. A presente tese, para além da identificação das componentes, visa o tratamento dos resultados experimentais, a investigação de metodologias existentes que possam ser aplicadas na quantificação da resistência e rigidez das novas componentes e, por fim, a comparação entre os resultados obtidos de forma a validar as metodologias analíticas existentes.

Hollow sections, whether circular, square or rectangular, present huge advantages when compared with open sections. This fact is due to reasons not only of structural nature as well as aesthetics considerations. However, they are considerably penalized due to the lack of appropriate methodologies in the design of joints between such profiles. Eurocode 3 – Part 1-8 as a European norm, is today one of the background documents used in the design of joints between steel sections. However, when dealing with bolted joints between hollow sections it becomes a dispensable document because it does not present any formulation of component’s method applied to the type of connections studied in this thesis. The increase of the use of hollow sections in steel structures justifies the need to study new methods of calculation that rationalize the joints between such profiles. Moreover, solutions that simplify the implementation process and minimize the factor “cost” should be investigated. Within a European Project – FRAME UP – were performed in the Department of Civil Engineering, University of Coimbra, a set of experimental monotonic and cyclic tests at room temperature with the aim of evaluate the behaviour of an innovative type of beam-column joint, both constituted by hollow sections, which is performed by an auxiliary element named “reverse channel”. Simultaneously, will be developed numerical and analytical approaches through component’s method that adequately characterize the behaviour of the new type of joints. This thesis, in addition to the identification of the components, aims to treat experimental results, research for new methodologies that could be applied to quantify the resistance and stiffness of new component’s and, lastly, a comparison between the results obtained to validate existing analytical methodologies.