01 determinacao da rigidez rotacional de ligacoes com dupla cantoneira em estruturas de aco
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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
jesersm@hotmail.com
João Kaminski Junior, Prof. Dr., DECC, UFSM
jkj@ufsm.br
Gerson Moacyr Sisniegas Alva, Prof. Dr., DECC, UFSM
alva_gerson@yahoo.com.br
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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
PARAFUSOS4 ø 5/8" A325N
RESULTADOS
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PERFIL
W610x113CANTONEIRA
L102x102x8,0x455
PARAFUSOS12 ø 7/8" A325N
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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