MECOM - Mestrado Profissional em Construção Metálica

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Análise da influência das dimensões de perfurações em perfis formados a frio tipo U enrijecidos sujeitos à flambagem distorcional submetidos à compressão centrada.
(2021) Oliveira, Letícia Caroline Policarpo; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís Cabello
Os perfis formados a frio apresentam-se como resposta para variados tipos de sistemas estruturais, visto que o desenvolvimento da indústria metálica no mundo torna contínua a busca por estruturas mais leves, econômicas, eficientes e racionais. A elevada relação largura/espessura (esbeltez local) acentua a ocorrência de fenômenos de instabilidade, tais como modos local, distorcional e global, isolados ou em interação, que ocorre quando as cargas críticas coincidem ou apresentam valores próximos. Quando há interação entre esses modos, aumenta-se a complexidade para dar um prognóstico da capacidade de carga e do comportamento do elemento estrutural. Com o crescente uso dos perfis formados a frio, tornase necessário um estudo aprofundado para entender como esses fenômenos interferem na capacidade resistente desse tipo de perfil. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência das perfurações na estabilidade e na força axial de compressão resistente dos perfis formados a frio do tipo U enrijecido sujeitos à flambagem distorcional, quando submetidos a uma força de compressão, por meio de métodos numéricos e teóricos adaptados para considerar as perfurações. Na presente pesquisa, foram analisados 4 grupos de perfis U enrijecidos, em cinco situações diferentes: perfil sem furos e com furos de comprimento igual a 20%, 40%, 60% e 80% da largura da alma (bw), sendo eles posicionados a uma distância da aresta alma/flange igual a 20% de bw, espaçados a uma distância de 40% de bw e com largura equivalente a 10% de seu comprimento. Como principais conclusões pode-se ressaltar que o método proposto por Sales apresentou melhores resultados e que não há uma variação expressiva para o valor característico da força axial de compressão resistente para o método de MOEN 2, quando se varia a altura do furo.
Análise de flambagem distorcional em perfis formados a frio com seção do tipo U enrijecido com variação da posição e da largura das perfurações.
(2023) Pereira, Aline Fatima Nascimento; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Russo, Mário Luís Cabello; Alves, Vinicius Nicchio
O uso dos Perfis Formados a Frio na construção civil possibilita vantagens econômicas intrínsecas à sua leveza, versatilidade e rapidez de produção e execução. No entanto, a esbeltez característica dos mesmos poderá agravar fenômenos de instabilidade que interferem na sua capacidade resistente. Isso aliado a inserção de furos na alma dos perfis para a passagem de dutos para sistemas construtivos e para a fixação de elementos estruturais interfere na resistência e gera a necessidade de conferência da flambagem distorcional, calculada pelo Método da Resistência Direta que consta no Anexo C da ABNT NBR 14762. Sendo assim, o presente trabalho avalia a influência da largura e da posição dos furos em Perfis Formados a Frio do tipo U enrijecido submetidos à compressão centrada e sujeitos à flambagem distorcional. Realizou-se a análise linear para perfis sem perfurações através da Teoria Generalizada de Vigas por meio do software GBTul. Em sequência, utilizou-se a área líquida da seção para a análise teórica através das formulações retiradas do Método da Resistência Direta e foi feita a análise numérica não linear baseada no Método dos Elementos Finitos via software ANSYS, para perfis com e sem furos. Os valores das forças axiais de compressão resistentes pelos dois métodos foram comparados e seus resultados demonstraram que quanto maiores os furos, maior a redução da resistência. Conclui-se que a existência de uma ou duas linhas de furos não é um critério de grande relevância, uma vez que os resultados ficaram muito próximos. Por fim, verifica-se que há uma boa correlação entre os resultados numéricos e analíticos, o que indica a validação do método utilizado.
Análise experimental da utilização de concreto ensacado como reforço em perfis tubulares de aço.
(2019) Silva, Matheus de Souza e; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Nunes, Gabriel Vieira; Russo, Mário Luís Cabello
Com o crescimento da construção civil, faz-se necessária a elaboração de materiais industrializados, a fim de minimizar os custos e reduzir os desperdícios, aumentando a produtividade e a confiabilidade do produto. O concreto ensacado é uma mistura feita em laboratório, seguindo ensaios rigorosos parametrizados pelas normas da ABNT, gerando um produto de maior confiabilidade. Vem como alternativa para canteiro de obras mais limpo, evitando assim perdas de material, erros no traço, baixa resistência à compressão e os demais problemas enfrentados no concreto moldado “in loco”. O aço vem ganhando espaço no mercado brasileiro devido às inúmeras vantagens apresentadas, tais como a execução rápida, leveza do material e redução de desperdícios. Este trabalho busca associar o concreto ensacado ao aço, tendo o foco em perfil tubular, de modo a verificar o aumento na resistência de um protótipo misto aço/concreto. Para isso foram ensaiados 12 corpos de provas, sendo feita a associação de 9 protótipos constituídos pelo tubo SAE 1020 com 300 mm de comprimento, sendo pilar curto para eliminar a flambagem global, 100 mm de diâmetro e espessura 2 mm associado ao concreto ensacado com resistência mínima de 20 MPa, e 3 protótipos não preenchidos de concreto. Os perfis mistos passaram por ensaio de compressão para avaliar a respectiva resistência, sendo a carga aplicada apenas no aço para todos os corpos de prova. Foram elaborados corpos de prova simples e corpos de prova com parafusos que funcionam como conectores de reforço, para avaliar a influência destes, no comportamento e resistência dos protótipos. Foi observado que os conectores aumentaram a resistência dos protótipos. A comparação entre resultados experimentais e prescrições normativas indicaram que a inclusão dos conectores melhorou a aderência, o que justifica o ganho de resistência do protótipo.
Análise numérica da influência das dimensões de perfurações em perfis formados a frio do tipo rack submetidos à compressão centrada sujeitos à flambagem distorcional.
(2021) Pinto, Ramon Albis Rodrigues; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís Cabello
Constantemente torna-se necessária a realização de perfurações em perfis de aço formados a frio. Este trabalho teve o objetivo de avaliar como o comportamento estrutural desses perfis é influenciado pelas dimensões e posição das perfurações, bem como obter valores de forças axiais resistentes de compressão associada ao modo distorcional, via Método dos Elementos Finitos e compará-las a valores obtidos por uma extensão ao Método da Resistência Direta, presente em normas brasileiras. Dessa forma, foram trabalhadas análises numéricas pela Teoria Generalizada de Vigas, via software GBTul e pelo Método dos Elementos Finitos, via ANSYS, para obtenção da força resistente em função dos modos de instabilidade possíveis. Devido às características da seção transversal estudada, rack, e das condições de contorno definidas, buscaram-se formas para que o modo distorcional fosse o governante. Sabendo, por meio de pesquisas anteriores que perfurações influenciam no comportamento de placas, foram realizadas variações nas larguras e comprimentos de furos retangulares nas almas dos perfis, além de diversificações das linhas de furos. Estudou-se dois métodos e um apresentou boas correlações quando comparado a resultados obtidos pelo Método Dos Elementos Finitos, apresentando uma divergência média de 6,1%. Verificou-se que as dimensões das larguras dos furos reduzem a resistência em uma proporção maior que o comprimento deles. Além disso, perfis com uma linha de furo apresentaram maiores resistências do que aqueles com duas linhas e, para essa última configuração, linhas de furos mais distantes das bordas também apresentaram maiores valores de resistência.
Análise numérica de ligações do sistema de armazenagem industrial.
(2018) Machado, Ana Paula Magalhães; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís Cabello
Os sistemas de armazenagem do tipo rack são constituídos por perfis formados a frio, as colunas apresentam perfurações ao longo da alma criando facilidade e rapidez na ligação com a coluna. Essa ligação é feita através de uma garra dentada soldada na extremidade da longarina. A presente pesquisa apresenta um estudo numérico dessa ligação garra - coluna caracterizada pela conexão da garra na coluna, sem a utilização de parafusos, com a garra encaixando-se nos furos da coluna. Os elementos da ligação foram estudados através do programa computacional ANSYS, considerando o método dos elementos finitos e utilizando análise não linear. A análise do comportamento do sistema e o cálculo da rigidez da ligação foram norteadas por meio das prescrições do RMI 2008. Visto que as peças do modelo são perfis formados a frio e, em geral, esses perfis são afetados pelas tensões residuais o modelo numérico foi examinado em três situações. Situação 1: Nenhum elemento afetado pelas tensões residuais; Situação 2: Todos os elementos afetados pelas tensões residuais; Situação 3: Apenas a garra afetada pelas tensões residuais. Os resultados numéricos foram comparados com os experimentais de Miranda (2011). Após a análise das três situações observa-se que a situação 3 apresenta um valor de carga última bem definido e boa aproximação entre os resultados obtidos numericamente e experimentalmente.
Análise numérica de ligações parafusadas semirrígidas em perfis formados a frio.
(2018) Castro, Emerson Cardoso de; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Nunes, Gabriel Vieira
As ligações têm um papel importante no desempenho estrutural, elas promovem a união entre partes na estrutura e são capazes de transmitir esforços (como momento fletor, esforços cisalhante e normal) entre os vários elementos estruturais. Assim as ligações idealizadas, rígidas ou flexíveis, apresentam respostas estruturais diferentes dos resultados obtidos através da condição real, em que as ligações transmitem momentos ou são submetidas a algum tipo de rotulação, caracterizando assim ligações com rigidezes intermediárias. Com intuito de estudar o comportamento de uma tipologia de ligação semirrígida utilizada para conectar uma coluna em seção tipo “I” a vigas de seção tipo “caixa”, esta pesquisa estendeu ao estudo realizado através de ensaios experimentais, para avaliar o comportamento da ligação viga-coluna semirrígida através de análise numérica por meio do programa ANSYS. Foram analisados nessa pesquisa dois protótipos, um sem enrijecedores de coluna e outro com enrijecedores de coluna. A modelagem se deu no âmbito tridimensional através da reprodução via programa, do ensaio experimental. Para melhor previsão do comportamento da ligação, foram inseridas ao modelo a não linearidade física e geométrica. Foram obtidas as curvas forçadeslocamento e a evolução das tensões de von Mises para os diferentes componentes dos protótipos. Os resultados indicaram a viabilidade da análise numérica para ligação proposta.
Análise via método dos elementos finitos de pisos mistos de pequena altura - slim floor.
(2019) Soares, Lorena Cristine; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís Cabello
Com a crescente demanda por processos construtivos que resultem em obras otimizadas, a construção metálica tem ganhado espaço, mas há a necessidade de métodos que façam com que elas sejam competitivas frente aos elementos estruturais convencionais. Neste contexto, as estruturas mistas de aço-concreto surgem com o intuito de aproveitar as vantagens dos dois materiais envolvidos. Um tipo de estrutura mista é o Slim Floor – pisos mistos de pequena altura – que surge como uma alternativa ao sistema misto de aço e concreto já consolidado no Brasil, o Steel Deck. Nesse sistema, a laje de concreto é apoiada sobre a mesa inferior do perfil metálico, com contribuição da laje de concreto para resistir aos esforços de flexão da viga metálica, e acarreta em uma maior cobertura do perfil metálico feita pelo concreto, com consequente aumento da proteção ao fogo, e ainda, diminuição considerável na altura total da associação entre a laje e perfil. O Slim Floor ainda não possui regulamentação normativa e ainda é pouco difundido no Brasil. Este trabalho analisa o sistema Slim Floor, com ênfase na aderência entre o aço e o concreto, através de modelos computacionais via Método dos Elementos Finitos (MEF), pelo software comercial ANSYS, comparando os resultados obtidos com resultados experimentais encontrados na literatura. A interface aço-concreto foi simulada considerando elementos de contato e elementos de mola. Os resultados obtidos em ambas as simulações foram coerentes aos resultados experimentais, indicando a validade da análise numérica para a expansão dos estudos sobre este sistema misto.
Estudo da viabilidade do método da resistência direta em perfis U enrijecidos formados a frio com perfurações.
(2018) Jardim Júnior, Fausto; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís Cabello
Os perfis formados a frio são largamente utilizados na construção civil devido sua versatilidade, leveza e resistência. Muitas vezes, para atender a passagem de dutos e soluções estruturais como as ligações dos sistemas de armazenagem industrial, os perfis formados a frio são perfurados. As literaturas normativas atuais não consideram a influência das perfurações na capacidade resistente e no comportamento de perfis formados a frio com perfurações, e a pesquisa sobre o tema ainda é inicial. Em vista disso, é de suma importância estudos e pesquisas que visam consolidar uma base para o dimensionamento de perfis formados a frio com perfurações. O objetivo deste trabalho é a avaliação de extensões de procedimentos normativos para a determinação da força axial resistente de perfis formados a frio de seção U enrijecido, com furos, sob compressão centrada, no âmbito da flambagem distorcional. Foram avaliadas propostas de adaptação do Método da Resistência Direta, previsto em anexo na NBR 14762:2010. Tais avaliações foram feitas realizando estudos numéricos por meio do Método dos Elementos Finitos, com a utilização do programa ANSYS. Inicialmente foi criado um modelo numérico para obter a resistência do perfil U enrijecido, sobre compressão, sem perfurações. Os resultados foram comparados com às prescrições normativas segundo o Método da Resistência Direta para garantir a validade do modelo numérico. Posteriormente, foram introduzidas perfurações no modelo numérico e avaliados os procedimentos de adaptações do Método de Resistência Direta para perfis com furos. Foram avaliados procedimentos propostos por outros pesquisadores, e um procedimento proposto neste trabalho. Os resultados indicaram a viabilidade da adaptação do Método de Resistência Direta para considerar a presença de furos no dimensionamento de perfis formados a frio.

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