Theoretical and numerical study of circular flange connection in hollow steel structures

Orientador: João Alberto Venegas RequenaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Este trabalho consiste no estudo teórico e numérico de uma ligação flange, solicitada inicialmente por força axial de tração e, em um segundo momento, por uma força excêntrica de tração. Essa ligação é usada em estruturas metálicas tubulares para emenda de barras e, especificamente nesse projeto, em perfis tubulares circulares. É uma ligação parafusada e soldada, com flanges circulares nas duas extremidades das barras, soldados de forma continua e sem furo no meio da placa, também chamada de "Blank Flange", conectando as barras. A grande parte das bibliografias e normas atuais preveem para esse tipo de ligação o dimensionamento apenas para solicitação de força axial de tração, dentre as estudadas, apenas uma prevê o dimensionamento com solicitação excêntrica. Assim, nesse trabalho foi feita uma modelagem numérica, usando o software Ansys, para estudar o comportamento dessa ligação frente à solicitação axial de tração, verificando o mecanismo do efeito "Prying", ou efeito alavanca, e sua influência na resistência da peça. Usando esse modelo, foi verificada a validade das formulações para a tração, o mecanismo de funcionamento da ligação e a possibilidade de otimização do cálculo, que hoje é feito com fórmulas empíricas, das quais não se conhece os dados de ensaios. Por fim, uma vez calibrado o modelo numérico para tração e verificado o cálculo proposto, ele foi ajustado para simular o flange submetido à flexo-tração, e com isso seu comportamento foi estudado e proposta uma formulação para esse dimensionamentoAbstract: The research is about a theoretical and numerical analysis of flange connection, initially subject to axial tensile load, and then to an eccentric tensile load. This kind of joint is used in hollow steel structures, and specifically in this work, using circular hollow section. Flange is a bolted and welded connection, which both tubes are welded on continuous circular plates, without holes, called Blank Flange, and this plates are bolted together. Most bibliography and codes, used in this research, have only the axial tensile design for flange, just one of them have the flexure tensile one. Because of that, this research proposed a numerical model in Ansys, to study how this joint behave subject to axial tensile load, checking prying effect, or cantilever effect, and its influence in joint resistance. Using this model, the axial tensile design was validated numerically, joints behavior was analyzed and the possibility to optimized the actual design, which is based on empirical equations. Therefore, once the numerical model for axial tensile load and it¿s design was calibrated, this was changed to simulate eccentric tensile load, to study its behavior and propose a designMestradoEstruturasMestre em Engenharia Civi