Caracterização do comportamento de ligações assimétricas

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraO método das componentes constitui uma ferramenta suficientemente precisa e simples para caracterização do comportamento de uma ligação estrutural e é o método preconizado no Eurocódigo 3 (Norma EN 1993-1-8) para o cálculo e verificação de segurança de ligações estruturais. No entanto, até á presente data, a referida norma não abrange o caso das ligações assimétricas. Contudo no próprio EC3 existe a indicação que no caso deste tipo de ligações é necessário mobilizar medidas especiais para o seu dimensionamento, o que confirma a importância do estudo das ligações assimétricas. O objectivo da presente tese consiste na realização de um estudo paramétrico de caracterização do comportamento de ligações assimétricas soldadas. A referida caracterização será uma continuação do trabalho realizado por Jordão [Jordão, 2008]. Nesse trabalho é estabelecida formulação para as componentes da alma do pilar e estabelecido um modelo de molas em linha com o método das componentes, para ligações assimétricas com relação de 1/2 entre a altura das vigas, estando as vigas alinhadas pelos banzos superiores. A validação da formulação e do modelo é realizada para a geometria referida, sendo necessários casos representativos de toda a gama de geometrias para validação universal das propostas. O trabalho realizado na presente tese enquadra-se nesta problemática, pretendendo alargar o âmbito geométrico do respectivo estudo de modo a que as conclusões possam ser representativas de qualquer geometria de ligação. Com esse objectivo foram estudadas ligações com diferentes relações entre as alturas das vigas (1/4, ½ e ¾) e com diferentes relações entre o tamanho da ligação e a secção do pilar (1, 2, 3, ½, 1/3, 2/3). Numa primeira fase são preparados modelos numéricos correspondentes a duas ligações do estudo de referência e os seus valores validados por comparação com resultados experimentais em modelos homólogos à escala real. Esta comparação funciona como benchmark garantindo assim a qualidade do modelo numérico desenvolvido. Numa segunda fase os referidos modelos são alterados para reproduzir as geometrias da variação paramétrica. Os resultados permitem tirar conclusões sobre o comportamento estrutural de ligações assimétricas para esta nova gama de valores. Por último será revisitada a formulação do parâmetro β do método das componentes e serão propostas algumas alterações para o caso de ligações assimétricas. Essa formulação será implementada e comparada com os resultados numéricosIn order to study the behavior of a connection, it was used the component method which is an accurate and simple tool that is recommended in Eurocode 3 (Standard EN 1993-1-8) for the calculation, verification and safety of structural connections. Though, until the present date, this standard EN does not cover the case of asymmetric links. However in the EC3 there is an indication that in the case of such connection, it is necessary to mobilize special measures for their design, which confirms the importance of the study of asymmetric connections. This thesis purpose consists in the realization of a parametric study to characterize the behavior of welded asymmetric connections. Such characterization will be a continuation of the work done by Jordão [Jordão, 2008]. In this work it is presented an approach to asymmetric connections with a proportion between the heights of each beam of 2. The beams are aligned with the upper flanges. The design and validation of the model is performed for mentioned geometry, for that matter it is required representative cases of the full range of geometries for validation of the proposals. The work done in this thesis falls into this issue, then it was intended to extend the scope of its geometric study so that the findings may be representative of any binding geometry. To this end connections have been studied with different relationships between the heights of the beams (1/4, ½ and ¾) and different relations between the size of the connection and the column section (1, 2, 3, ½, 1/3, 2 / 3). In the first phase are prepared numerical models corresponding to two connections of the study and its reference values validated by comparison with experimental results in homologous models to real scale. This comparison serves as benchmark guaranteeing the quality of the numerical model. In a second step these models are modified in order to reproduce the geometry of parametric variation. The results allow drawing conclusions about the structural behavior of asymmetric connections for this new range of values. Finally will be revisited the formulation of the parameter β of the component method and propose some changes to the case of asymmetric links. This formulation will be implemented and compared with the numerical results