Comportamento de juntas soldadas em nó interno com vigas de diferentes alturas e aço de alta resistência

Abstract

o objectivo da presente tese consiste na caracterização do comportamento de juntas soldadas em nó interno com vigas de alturas distintas, sendo a avaliação realizada para aço macio corrente da classe 5355 e aço de alta resistência da classe 5690. A investigação foi conduzida na perspectiva dos procedimentos estabelecidos no Eurocódigo 3, na medida em que este é o documento normativo europeu de referência relativamente ao dimensionamento de estruturas metálicas. o trabalho desenvolvido divide-se em três partes. A primeira diz respeito ao estabelecimento de modelos numéricos de elementos finitos calibrados com resultados de ensaios experimentais. Estes modelos permitem reunir informação fundamental sobre o comportamento do novo tipo de nó, e são usados para testar todas as novas metodologias e formulações desenvolvidas para caracterizar o comportamento do novo tipo de junta. A segunda parte diz respeito ao desenvolvimento de modelos de comportamento e análise para o novo tipo de nó, mais especificamente, modelos de molas e modelos analíticos. O desenvolvimento destes modelos baseou-se nos conceitos subjacentes à concepção de modelos homólogos preconizados no EC3, para nós externos e internos simétricos, e na informação obtida a partir dos modelos numéricos calibrados com os resultados dos ensaios experimentais, sobre o comportamento do novo tipo de nó. A terceira parte do trabalho passou pela utilização das metodologias desenvolvidas (modelos numéricos, de molas e analíticos) para cumprir dois objectivos. Por um lado, para concluir a caracterização do comportamento do novo tipo de nó, na perspectiva do método das componentes, e estabelecer assim os chamados parâmetros ~ para nós internos com vigas de alturas diferentes. Por outro lado, os referidos modelos foram utilizados para avaliar a qualidade das formulações actuais para caracterizar o comportamento de juntas em aço de alta resistência da classe 5690. Em função da referida avaliação foram identificados os pontos críticos da actual formulação, propostas formulações de correcção e identificadas áreas que necessitam de investigação mais aprofundada.

The main goal of this thesis is to characterize the behaviour of internal welded joints with beams of different heights, for mild steel grade 5355 and high strength steel grade 5690. The research in carried out accordingly to the procedures established in Eurocode 3, since it it is the European normative document for the design of steel structures. The work developed is three-fold. The first part concerns the establishment of numerical finite element models calibrated with experimental results. These models brought some insight on the behaviour of the new joint, and are used through out the work, to test ali the new methodologies and formulations proposed in order to characterize the behaviour of the new type of joint. The second part concerns the development of behaviour and analysis models for the new joint, namely, spring models and analytical models. The development of these models was based on the theoretical concepts underlying the making of the homologous models in the Eurocode 3, for externa I and symmetrical internal nodes, and on the information gathered from the calibrated numerical models, for the new type of node. In the third part, the new models (numerical, spring and analytical) were used to accomplish two purposes. On one hand, the models were used to characterize the behaviour of the new joint in the perspective of the Eurocode 3, by proposing new formulation for ~ parameters for asymmetrical internal nodes. On the other hand, the models were used to evaluate the applicability of the present formulations, for joints made up from high strength steel grade 5690. From this evaluation it was possible to identify the critica I spots on present formulations, propose new rectifying formulations and highlight the areas that need further investigation.