Avaliação experimental e numérica de ligações tubulares tipo T constituídas de aço inoxidável austenítico

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Oliveira, Chrysthyan Rhayhan Souza de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: Engenharia civil; Aço tubular - Estruturas; Juntas (Engenharia); Aço austenítico; Análise numérica; Civil engineering; Tubular steel structures; Joints (Engineering); Austenitic steel; Numerical analysis; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22725

A utilização de perfis com seções tubulares já é uma realidade nas construções ao redor do mundo, em função das diversas vantagens construtivas, como por exemplo, a elevada resistência a esforços axiais, o que leva ao emprego desse tipo de seção em estruturas treliçadas, resultando em ligações tubulares. Aliado a isso, o aço inoxidável apresenta características únicas, como a elevada resistência à corrosão, e caso se utilize o aço austenítico, a elevada resistência mecânica, já sendo visto seu uso em estruturas offshore e dutos industriais. Em função dessas premissas, o presente trabalho tem como objetivo avaliar de maneira experimental e numérica o comportamento de ligações tubulares tipo T entre perfis de seções quadradas em aço inoxidável austenítico com valores propostos de β ≤ 0,8, buscando entender a influência dos parâmetros geométricos β (razão entre as larguras de montante e banzo) e 2γ (razão entre a largura do banzo e sua espessura) na resistência da ligação, além de identificar os modos de falha ocorridos e avaliar a aplicabilidade das equações normativas atuais que se baseiam em premissas do aço carbono. Um programa experimental foi desenvolvido para a realização de doze ensaios em ligações com seis configurações geométricas diferentes, resultando em protótipos com valores de 0,4 ≤ β ≤ 0,8, abrangendo de maneira gradual o limite preconizado pelo Eurocode 3, parte 1-8 para o modo de falha de plastificação na face superior do banzo (modo A). Juntamente a isso, realizou-se uma modelagem numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos por meio do programa ANSYS, em que a partir dos resultados experimentais ocorreu a calibração dos modelos numéricos, garantindo a coerência dos resultados. Na etapa de análise paramétrica, em função dos 348 modelos desenvolvidos, em conjunto com os resultados obtidos experimentalmente, concluiu-se que tanto o parâmetro geométrico β quanto a espessura do banzo (t0) são críticos e tem influência direta na resistência das ligações tubulares, enquanto que não se encontrou uma relação proporcional para a influência do parâmetro 2γ. Observou-se que o modo de falha de plastificação na face superior do banzo é predominante nas ligações, contudo, existe a possibilidade da interação entre o modo A e a plastificação na face lateral do banzo (modo B), gerando um modo de falha combinado (A+B) para ligações com valores de 0,7 ≤ β ≤ 0,8. Após a realização de uma análise de confiabilidade, concluiu-se que tanto as equações para o modo A e modo B indicadas no Eurocode 3, parte 1-8 e pela NBR 16239 quanto em algumas formulações propostas na literatura resultam em dimensionamentos conservadores, não sendo aplicáveis para os casos analisados, e a partir disso, um novo fator de correção foi proposto, garantindo assim um projeto de ligações tubulares entre perfis de aço inoxidável austenítico viável.