3Dj oints Comportamento Tridimensional de Ligações Metálicas

Abstract

As juntas viga-coluna de estruturas metálicas são elementos fundamentais no projeto de estabilidade de estruturas. A sua complexidade e a variedade de interações que incorporam levam a que a previsão do seu comportamento se revele uma tarefa bastante difícil e trabalhosa. O Eurocódigo 3, parte 1-8 (EN 1993-1-8, 2005) apresenta um procedimento de análise de juntas viga-coluna designado por “Método das componentes”. Este procedimento baseia-se na definição de modelos mecânicos constituídos por elementos 0D e elementos rígidos que permitem analisar o comportamento de ligações metálicas. No entanto, tal como codificado no EC3-1-8, o método das componentes só é aplicável a juntas viga-coluna de eixo forte. A abordagem da norma relativamente a juntas viga-coluna ao eixo fraco é bastante conservadora, considerando que estas não permitem transferir momentos fletores à alma da coluna. Perante a esta lacuna têm vindo a ser desenvolvidos na Universidade de Coimbra estudos conducentes à caracterização do comportamento da alma de um pilar quando esta se encontra sujeita a momento fletor proveniente de uma ligação ao eixo fraco. Posto isto, estando o comportamento das ligações ao eixo forte devidamente caracterizado e face à existência de modelos que permitem estimar o comportamento das ligações ao eixo fraco, é agora necessário desenvolver modelos de cálculo adequados à previsão do comportamento destas quando atuam em simultâneo no mesmo elemento. A presente tese visa dar um contributo, nomeadamente no campo experimental, no seguimento do projeto “3DJoits – Three dimensional behaviour of steel joints”, para o desenvolvimento de modelos de análise de ligações com elementos ligados nos diferentes eixos de inércia. No decorrer deste trabalho foram realizados 3 ensaios laboratoriais, “Test A_1”, “Test B_1” e “Test C_1” e analisadas a capacidade resistente, rigidez e rotação das juntas viga-coluna correspondentes. A comparação dos resultados experimentais com os modelos numéricos (a realizar noutra fase do projeto), permitirão a calibração desses modelos e o desenvolvimento de regras de dimensionamento deste tipo de ligação em conformidade com o “Método das componentes”.

Steel-beam column joint are key elements of metal structures design. Its complexity and the variety of interactions that they possess lead to a really complex and laborious task which is predicting their behaviour. Eurocode 3, part 1-8 (EN 1993-1-8, 2005) presents an analysis procedure of beam-column joints called "method of components." This procedure is based on the definition of mechanical models consisting of elements 0D and rigid elements that allows us to analyse the behaviour of steel connections. However, as codified in EC3-1-8, the component method is only applicable to beam-column joints strong axis. The norm approach concerning the joints beam-column to the weak axis is quite conservative considering that they do not allow the transference of bending moments. Faced with this gap, several studies have been developed at the University of Coimbra, leading to the characterization of a column web behaviour when it is subjected to a bending moment from a weak connection to the shaft. That said, with the behaviour of connections to the strong axis properly characterized and given the existence of models that estimate the behaviour of connections to the weak axis, now it is necessary to create appropriate calculation models in order to predict the behaviour of these, when they’re acting simultaneously on the same element. This thesis aims to contribute, particularly in the experimental field, in the curse of the project "3DJoits - Three dimensional behaviour of steel joints" for the development of new connections analysis models with elements connected in different axes of inertia. During this work were performed three laboratory trials, " Test A_1 " "Test B_1" and "Test C_1" and it was analysed the resistance, stiffness and rotation of the beam-column. The comparison of the experimental results with numerical models (carried out in another stage of the project), will enable the calibration of these models and the development of dimensioning rules for these type of connections in accordance with the "Component Method".