Study of splice bolted connections in truss steel structures with hollow sections

Abstract

No desenvolvimento de um projeto de estruturas metálicas é necessário compreender e analisar corretamente a influência que as ligações têm na estrutura. Estas constituem pontos fulcrais na transmissão dos esforços e como tal, condicionam fortemente o comportamento da estrutura. Dada a dimensão das estruturas, estas são seccionadas em módulos de modo a possibilitar um transporte facilitado e económico sendo posteriormente montadas no local pretendido. A junção destes módulos é frequentemente executada através de ligações de emenda, soldadas ou aparafusadas. Sendo mais difícil a execução e garantia de qualidade de ligações soldadas em obra, estas são preteridas para ligações mais simples de executar in situ e consequentemente mais económicas, ou seja, ligações aparafusadas. O presente trabalho pretende acrescentar conhecimento ao campo das ligações aparafusadas através do estudo de uma ligação de emenda entre perfis tubulares. Como tal, a ligação será submetida a esforço de tração puro, situação comum em estruturas treliçadas. A ligação consiste na junção de dois perfis tubulares por intermédio de pequenos troços de tubos de elevada espessura munidos de chapas interiores que farão a transferência de esforços. Estes elementos são unidos através de parafusos a trabalhar ao corte com duas tipologias distintas, ambas embutidas no tubo exterior, conferindo à ligação um aspeto dissimulado e impercetível. O estudo da ligação é efetuado com recurso a um programa experimental e modelação numérica através de elementos finitos. Os resultados obtidos são confrontados com as normas Europeias para ligações sujeitas a corte

When developing a metal structure project it’s necessary to correctly comprehend and analyze the connections influence in the structure. These are key points in the effort transmission and therefore heavily conditioning the structures behavior. Given any structures dimension, this are segmented in modules in order to enable an easier and more economic transportation, being assembled afterwards in the desired location. To execute the joints between this modules, it’s often used welded or bolted splice connections. Due to the difficulty of execution in construction site and ensuring the joint’s quality, the welded solution is lastly chosen giving primacy to bolted connections that are simpler and less expensive to execute in site. The present work aims to increase the existing knowledge in the field of bolted connections, through the study of a splice connection between circular hollow sections. The connection is submitted to pure tension efforts, typical in trussed structures. The connection presents itself as the connection of two hollow sections using short segments of thicker tubes fitted with inner plates responsible for the effort transfer. This elements are connected through bolts submitted with shear stresses with two distinct typologies, both of them dissimulated giving the connection a plane appearance. The connection’s study is carried through experimental program and numerical modeling using the finite element method. The obtained results are then confronted with the existing European norms