Pré-qualificação de ligações rotuladas - I

Abstract

O tema pré-qualificação de ligações rotuladas, foi escolhido com o objetivo desenvolver uma pesquisa capaz de ajudar os projetistas no dimensionamento das estruturas, em particular nas ligações consideradas flexíveis. Na pesquisa, começa-se por descrever a importância da ligação na estrutura metálica, os fatores que influenciam o seu comportamento, e os requisitos exigidos para que a ligação seja considerada flexível (rotuladas). Se a ligação flexível é capaz de desempenhar o papel para que foi projetada sem desenvolver momentos significativos que possam influenciar de forma negativa o comportamento da estrutura, então importa ressalvar que, ao longo da pesquisa, é notável o papel dos componentes ativos no cumprimento desse papel, para tal, são necessários alguns requisitos para assegurar a ductilidade e capacidade de rotação. Estes requisitos podem ser definidos com base nas características mecânicas e geométricas de diferentes componentes da ligação. Os requisitos de capacidade de rotação para proporcionar a rotação suficiente, são muitas vezes expressos através de limitações geométricas. Os requisitos de ductilidade evitam a ocorrência de roturas frágeis, especialmente nos parafusos e soldaduras. A presente tese, aborda 4 (quatro) tipos da ligação rotulada: ligação rotulada com chapa de extremidade, ligação rotulada com chapa de alma, ligação rotulada com cantoneira de alma e ligação rotulada com chapa na base de coluna. Para cada um dos primeiros três tipos, são apresentadas 4 (quatro) configurações: ligação viga-viga, ligação viga-coluna, ligação a coluna de secção tubular usando parafusos flowdrill e ligação a coluna de secção tubular usando parafusos hollo, para a ligação rotulada com chapa na base da coluna, são apresentados apenas (sem Tabela de pré-qualificação) os procedimentos de dimensionamento baseados no EN1993-1-8, e seguindo uma abordagem de área efetiva. De acordo com os critérios recomendados no EC3-1-87] e outras literaturas de cálculo e dimensionamento de ligações rotuladas, foi criada uma ferramenta de cálculo automático (Excel), que permite a elaboração das Tabelas de pré-qualificação como as indicadas no anexo C. Com o resultado desta dissertação, de uma forma simples, num período de tempo curto, com poucas verificações, o projetista pode dimensionar a ligação de forma económica e segura.

The theme of prequalification of simple joints was chosen with the aim to develop a research which can help designers in the design of structures, particularly on joints considered as pinned. In the survey, one begins by describing the importance of connecting the metal frame, the factors that influence their behavior, and the requirements for the connection to be considered simple. If a simple joint is able to play the role for which it was designed without developing significant moments that may negatively influence the behavior of the structure, then it is important to highlight throughout the research that, it is remarkable the role of the active components in fulfilling this role to this end, some requirements are needed to ensure ductility and rotation capacity. These requirements can be defined based on the mechanical and geometrical characteristics of different components of joints. The ductility requirements to provide sufficient rotation are often expressed by geometric limits. The requirements for ductility avoid the occurrence of brittle failure, especially on screws and welds. This thesis addresses four types of simple joints: Header plate, fin plate, double angle cleats and column bases. For each of the first three types are shown four configurations: beam-tobeam, beam-to-column, and joint of a beam to column using flowdrill bolts or hollo bolts. For column-base joints are presented only (no table of prequalification) the design procedures based on EN1993 -1 -8, following an approach of effective area. According to the required criteria in EC3-1-8 and other literature for design of simple joints, it was developed an automatic tool (spreadsheet in Excel), which enables the elaboration of Tables for simple joints prequalification, as indicated in Annex C. With the result of this thesis, in a simple way, in a short period of time and with few checks, the designer can design a joint economically and safely.