Análise de ligações com chapa de topo submetidas à flexão oblíqua

Abstract

As Ligações com Chapa de Topo entre perfis de aço são amplamente adotadas pela indústria brasileira, condição que contrasta com a escassez de referências bibliográficas e normativas nacionais sobre o tema. Quando consideradas as solicitações correspondentes aos seis graus de liberdade de um pórtico espacial, compatível com os modelos atuais de análise de estruturas, são raras as recomendações normativas e bibliográficas para o dimensionamento dessas ligações. A incompatibilidade entre a análise global das estruturas e modelos de dimensionamento das ligações, aliada à ausência de literatura e discussão sob o tema, tende a induzir os engenheiros projetistas a adotar soluções com base teórica pouco consistente ou mesmo desprezar solicitações não previstas nos modelos tradicionais de dimensionamento. Pretendendo compreender o comportamento das ligações submetidas à flexão oblíqua, o trabalho desenvolve-se em três frentes: revisão bibliográfica e pesquisa dos métodos analíticos de dimensionamento, análise experimental de ligações sob essa situação de carregamento e análise numérica pelo método dos elementos finitos, empregando o programa ANSYS, e posterior comparação e discussão dos resultados obtidos em cada abordagem. A análise numérica e experimental contempla Ligações com Chapa de Topo Não Estendida, Ligações com Chapa de Topo Estendida Sem Enrijecedor e Ligações com Chapa de Topo Estendida Com Enrijecedor, tendo sido obtidos resultados satisfatórios, com nível de erro entre os valores numéricos e experimentais restrito a níveis aceitáveis e, em grande parte, com causas identificadas. Para mensurar o nível de erro e avaliar sua aceitabilidade foram empregados os parâmetros Erro Médio Absoluto (MAE), Erro Médio Absoluto em Percentual (MAPE), Raiz da Média do Erro Quadrático (RMSE) e Raiz Quadrada do Erro Relativo (RRSE), além do Erro Máximo Absoluto, e analisada a inter-relação e

Flush end-plate connections between steel sections are widely used by Brazilian industry. This condition diverges from the scarce references and standards about the subject. When the corresponding loads of the six degrees of freedom in a complete framework element are considered (in accordance with current models of structural analysis), limited are the standard procedures and references regarding the design of these connections. Incompatibility between global structural analysis and connections design models, in addition to the absence of literature and discussion about the topic, tends to induce design engineers to adopt solutions of nonconsistent theoretical basis or even to discard loadings that are not predicted by the traditional design models. Aiming to understand the behavior of connections subjected to biaxial bending, this dissertation is developed in three main sections: literature review and study of analytical design methods; experimental analysis of connections under this type of loading; and numerical analysis using finite element method (with the software ANSYS), and subsequent comparison and discussion of results from each case. The numerical and experimental analysis comprises Flush end-plate connections and Extend end-plate connections (both unstiffened and stiffened), in which satisfactory results were obtained (with an acceptable level of error between numerical and experimental values and, in most cases, with identified causes). To quantify the level of error and evaluate its acceptability the following parameters were used: Mean Absolute Error (MAE), Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Root-Mean-Square Deviation (RSMD) and Root Relative Square Error (RRSE), in addition to the Maximum Absolute Error and the interrelationship between these parameters.