Metodologia para a determinação da rigidez de ligações metálicas parafusadas viga-pilar com chapa de topo não estendida

Abstract

Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para determinacao da rigidez rotacional de ligacoes metalicas parafusadas viga-pilar com chapa de topo nao estendida, atraves de analise numerica tridimensional com elementos finitos e do metodo proposto pelo Eurocode 3. A elaboracao de projetos estruturais ainda e feita considerando a simplificacao do comportamento das ligacoes, porem atualmente os projetos estruturais demandam solucoes mais eficientes e economicas, o que pode ser alcancado com a analise de ligacoes considerando a semirrigidez rotacional. Neste trabalho a simulacao do carregamento da estrutura foi feita por uma analise numerica tridimensional com auxilio do software ANSYSR, onde foram medidas as deformacoes locais e globais dos elementos da ligacao para o calculo da rigidez rotacional. O foco principal deste trabalho e a analise da rigidez rotacional das ligacoes metalicas viga-pilar ligados por quatro parafusos, e a descricao do comportamento e influencia de cada elemento que compoem a ligacao na rigidez rotacional, de forma a acrescentar informacoes sobre o comportamento local dos elementos que formam a ligacao e o comportamento global da estrutura. Para isso foram simulados modelos de ligacao variando os perfis da viga e do pilar, a espessura da chapa de topo e o diametro dos parafusos, e foi feita a analise do efeito da variacao destas dimensoes no deslocamento das abas da mesa do pilar e da chapa de topo, no alongamento do fuste dos parafusos, na deformacao da alma do pilar, na rotacao local da ligacao e na rotacao global do pilar. Tambem foram propostas equacoes para delinear e simplificar o deslocamento da alma do pilar, mesa do pilar e chapa de topo.

Abstract: This work presents a numerical analysis of the rotational stiffness of steel bolted beam to column connections with end plate, using a 3D numerical analysis with finite elements, and the method proposed by Eurocode 3. The design of structural projects is still made considering the simplification of the behavior of the connections, but currently the structural projects demand more efficient and economic solutions, which can be achieved with the analysis of the structure considering the semi-rigidity of the connection. In this work the 3D numerical analysis was made on the software ANSYSR, where the structural loading was simulated, and the connection local and global deformations for the calculation of the rotational stiffness were measured. The main focus of this work was analyzing the rotational stiffness of four bolts steel beam to column connections, and describe the behaviour and influence of each connection element in the rotational stiffness of the connection, in order to add information about the local behavior of the elements that constitute the connection and the overall behavior of the structure. In order to do this,the connection models were simulated varying the beam and collumn profiles, the tickness of the end plate, and the diameter of bolts, and it was also made an analysis of the effect of the variation of these dimensions on the displacement of the column flanges and of the flushed end plate, the elongation of the bolts shaft, the deformation of the column web, the local rotation of the connection and the global rotation of the column. Expressions were also proposed to delineate and simplify the displacement of the column web, column flange, and end plate.