Browsing by Author "Dias, Rui Paulo Silva"
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- Análise numérica de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas a temperaturas elevadasPublication . Dias, Rui Paulo Silva; Mesquita, L.M.R.A aplicação de perfis estruturais de aço enformados a frio na construção metálica, nomeadamente construção de edifícios, tem um conjunto de vantagens das quais se destacam a elevada eficiência estrutural destes perfis, com uma elevada relação resistência estrutural/peso, a possibilidade de criação rápida de perfis de formas variadas e adaptadas às necessidades, assim como a economia no transporte e a elevada rapidez de execução da obra. Esta última está diretamente relacionada com os sistemas de ligação dos elementos estruturais utilizados, em que, por se tratarem de perfis de chapa fina, as ligações por parafusos autoperfurantes são as mais utilizadas. O dimensionamento destes elementos estruturais e dos seus elementos de ligação devem ser dimensionados à temperatura ambiente e também numa situação acidental de incêndio, onde o valor de cálculo da resistência da ligação está em função da temperatura de exposição. Este trabalho apresenta um conjunto de testes experimentais do comportamento das ligações autoperfurantes de chapas finas sujeitas ao corte à temperatura ambiente e a temperaturas elevadas. Os testes compreendem uma análise paramétrica dos diferentes modos de colapso da ligação para os diferentes níveis de temperatura, classe de resistência das chapas de aço, da influência do efeito de bordo da ligação e da espessura das chapas a ligar. Os resultados experimentais são comparados com a metodologia de cálculo simplificada apresentada nas normas Europeias.
- Análise numérica de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas a temperaturas elevadasPublication . Dias, Rui Paulo Silva; Mesquita, L.M.R.Os elementos estruturais de aço enformados a frio têm sido amplamente utilizados na construção metálica, principalmente devido à sua elevada eficiência estrutural e rapidez de execução. Sendo estes elementos perfis de chapa fina as ligações estruturais são realizadas através de ligações com parafusos autoperfurantes, nas quais as chapas de aço como possuem espessuras entre 0,5 e 3 [mm], a ligação é realizada sem a abertura prévia de furação. Estas ligações possuem mecanismos de rotura que diferem das ligações aparafusadas convencionais. No caso das ligações de chapas de aço finas, a carga de colapso da ligação é geralmente determinada pela resistência ao esmagamento das chapas e apenas em placas mais espessas pela resistência ao corte do parafuso. Esta distinção é ainda mais acentuada no caso de estruturas em situação de incêndio. Este trabalho apresenta um estudo numérico do comportamento das ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas de aço formado a frio à temperatura ambiente e temperaturas elevadas. O estudo compreende uma análise paramétrica, considerando: (i) diferentes valores de temperatura; (ii) diferentes classes de aço formados a frio; (iii) efeito de bordo da posição da furação; (iv) e diferentes espessuras de chapa de aço, concretizando 176 ensaios numéricos. O modelo estrutural utilizado nas simulações numéricas, pelo método de elementos finitos, considera análises implícitas e dinâmicas explícitas do comportamento da ligação. As simulações são realizadas no software Ansys® considerando o comportamento não linear geométrico e material, assim como uma formulação Lagrangeana Aumentada para a modelação do contato de atrito entre as superfícies. Análise numérica de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas a temperaturas elevadas iv Os resultados numéricos são comparados com os obtidos pelo método de cálculo simplificado apresentado no Eurocódigo 3 parte 1.3 e parte 1.2. O método dinâmico explícito permitiu determinar o valor da carga máxima da ligação ocorrida num deslocamento de referência de 3 [mm]. Este método apresenta-se como sendo o mais adequado para simular e comparar o comportamento das ligações testadas experimentalmente. O estudo paramétrico alargado, realizado com simulações numéricas baseadas no método implícito, mostram que a resistência da ligação varia com a distância de bordo da furação à extremidade da placa. As simulações realizadas a temperaturas elevadas permitem concluir que o coeficiente de redução da resistência para a temperatura dos parafusos (kb,), não é adequado para definir a resistência das ligações a temperaturas elevadas.
- Behaviour of cold-formed steel screwed connections at ambient and elevated temperaturesPublication . Dias, Rui Paulo Silva; Parente, Armandino; Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.The application of cold-formed steel structural members in steel construction, and in particular building construction, has a number of advantages that includes its high structural efficiency compared to the member weight. These sections are usually obtained by thin cold-formed sheets and have slender cross-sections. In recent years the increasing safety requirements reflected in the different design standards, boosted the behaviour of materials under extreme conditions, in particular in conditions of high temperatures such as those arising from fires. The design of cold-formed sections and their connection elements must be performed at room temperature and also in an accidental fire situation, for which the connection strength design value must be determined at elevated temperatures. This work presents a study of the behaviour of cold-formed thin steel sheeting screwed connections at room temperature and elevated temperatures. The shear and bearing failure modes are analysed experimentally by means of a parametric analysis, considering: (i) different elevated temperature values; (ii) cold-formed steel grades; (iii) board effect of the screw position; (iv) and different steel sheet thicknesses. The set of experimental results are used for calibration and verification of the numerical model developed by the finite element method in the software Ansys. The experimental tests presented allowed to determine the load resistance of self-drilling screwed connections of thin steel sheets and the influence of the sheet thickness, edge distance (e1) and the connection temperature. The results show that for the same connection, keeping the sheet thickness and edge distance e1, a change on the failure mode with the temperature increase occur. The finite element numerical model presented allow to study the behaviour of self-drilling screwed connections and determine the collapse load. The cases analysed give results close to the characteristic resistance of the screws manufacturer.
- Behaviour of cold-formed steel screwed connections at ambient and elevated temperaturesPublication . Dias, Rui Paulo Silva; Parente, Armandino; Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.The application of cold-formed steel structural members in steel construction, and in particular building construction, has a number of advantages that includes its high structural efficiency compared to the member weight. These sections are usually obtained by thin cold-formed sheets and have slender cross-sections. In recent years the increasing safety requirements reflected in the different design standards, boosted the behaviour of materials under extreme conditions, in particular in conditions of high temperatures such as those arising from fires. The design of cold-formed sections and their connection elements must be performed at room temperature and also in an accidental fire situation, for which the connection strength design value must be determined at elevated temperatures. This work presents a study of the behaviour of cold-formed thin steel sheeting screwed connections at room temperature and elevated temperatures. The shear and bearing failure modes are analysed experimentally by means of a parametric analysis, considering: (i) different elevated temperature values; (ii) cold-formed steel grades; (iii) board effect of the screw position; (iv) and different steel sheet thicknesses. The set of experimental results are used for calibration and verification of the numerical model developed by the finite element method in the software Ansys. The experimental tests presented allowed to determine the load resistance of self-drilling screwed connections of thin steel sheets and the influence of the sheet thickness, edge distance (e1) and the connection temperature. The results show that for the same connection, keeping the sheet thickness and edge distance e1, a change on the failure mode with the temperature increase occur. The finite element numerical model presented allow to study the behaviour of self-drilling screwed connections and determine the collapse load. The cases analysed give results close to the characteristic resistance of the screws manufacturer.
- Comportamento de ligações autoperfurantes de perfis enformados a frio a temperaturas elevadasPublication . Parente, Armandino; Dias, Rui Paulo Silva; Mesquita, L.M.R.; Barreira, LuísaA aplicação de perfis estruturais de aço enformados a frio na construção metálica, nomeadamente construção de edifícios, tem um conjunto de vantagens das quais se destacam a elevada eficiência estrutural destes perfis, com uma elevada relação resistência estrutural/peso, a possibilidade de criação rápida de perfis de formas variadas e adaptadas às necessidades, assim como a economia no transporte e a elevada rapidez de execução da obra. Esta última está diretamente relacionada com os sistemas de ligação dos elementos estruturais utilizados, em que, por se tratarem de perfis de chapa fina, as ligações por parafusos autoroscantes e autoperfurantes são as mais utilizadas. O dimensionamento destes elementos estruturais e dos seus elementos de ligação devem ser dimensionados à temperatura ambiente e também numa situação acidental de incêndio, em que é necessário o valor de cálculo da resistência da ligação em função da temperatura de exposição. Este trabalho apresenta um conjunto de ensaios experimentais acerca do comportamento de ligações aparafusadas sujeitas ao corte simples de chapas de aço a temperaturas elevadas. As ligações são feitas com recurso a parafusos autoperfurantes e roscantes. É realizado um estudo paramétrico ao nível da espessura das chapas a ligar e a influência da posição da ligação para a temperaturas elevadas, representativas da situação de incêndio. Os resultados permitem verificar que a resistência da ligação é limitada pela resistência ao corte do parafuso ou pela resistência ao esmagamento da chapa de aço, dependendo da espessura das chapas a ligar, da distância da ligação à extremidade da placa e da temperatura de exposição.
- Computational modelling of cold-formed steel screwed connections at ambient and elevated temperaturesPublication . Mesquita, L.M.R.; Dias, Rui Paulo Silva; Parente, Armandino; Piloto, P.A.G.The application of cold-formed steel structural members in steel construction, and in particular building construction, has a number of advantages that includes its high structural efficiency compared to the member weight. In recent years the increasing safety requirements reflected in the different design standards, boosted the behaviour of materials under extreme conditions, in particular in conditions of high temperatures such as those arising from fires. This work presents a study of the behaviour of cold-formed thin steel sheeting screwed connec-tions at room temperature and elevated temperatures. The shear and bearing failure modes are analysed experimentally by means of a parametric analysis, considering: (i) different elevated temperature values; (ii) cold-formed steel grades; (iii) board effect of the screw position; (iv) and different steel sheet thicknesses. The set of experimental results are used for calibration and verification of the numerical model developed by the finite element method in the software An-sys. The experimental tests presented allowed to determine the load resistance of self-drilling screwed connections of thin steel sheets and the influence of the sheet thickness, edge distance (e1) and the connection temperature. The results show that for the same connection, keeping the sheet thickness and edge distance e1, a change on the failure mode with the temperature increase occur. The finite element numerical model presented allow to study the behaviour of self-drilling screwed connections and determine the collapse load. The cases analysed give re-sults close to the characteristic resistance of the screws manufacturer.
- Estudo numérico e experimental de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas a temperaturas elevadasPublication . Parente, Armandino; Dias, Rui Paulo Silva; Mesquita, L.M.R.Este trabalho apresenta um estudo do comportamento das ligações autoperfurantes de chapas finas sujeitas ao corte à temperatura ambiente e a temperaturas elevadas. É realizada uma análise paramétrica dos diferentes modos de colapso da ligação para os diferentes níveis de temperatura, classe de resistência das chapas de aço da influência do efeito de bordo da ligação. São apresentados os resultados experimentais, utilizados para calibração e verificação do modelo numérico realizado pelo método dos elementos finitos. Este último será utilizado para a realização de uma análise paramétrica mais alargada do comportamento desta tipologia de ligações. Os resultados numéricos e experimentais são ainda comparados com a metodologia de cálculo simplificada apresentada nas normas Europeias.
- Estudo numérico e experimental de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas a temperaturas elevadasPublication . Parente, Armandino; Dias, Rui Paulo Silva; Mesquita, L.M.R.Este trabalho apresenta um estudo do comportamento das ligações autoperfurantes de chapas finas sujeitas ao corte à temperatura ambiente e a temperaturas elevadas. É realizada uma análise paramétrica dos diferentes modos de colapso da ligação para os diferentes níveis de temperatura, classe de resistência das chapas de aço da influência do efeito de bordo da ligação. São apresentados os resultados experimentais, utilizados para calibração e verificação do modelo numérico realizado pelo método dos elementos finitos. Este último será utilizado para a realização de uma análise paramétrica mais alargada do comportamento desta tipologia de ligações. Os resultados numéricos e experimentais são ainda comparados com a metodologia de cálculo simplificada apresentada nas normas Europeias.
- Resistência de ligações aparafusadas autoperfurantes de chapas finas de perfis enformados a frio a temperaturas elevadasPublication . Mesquita, L.M.R.; Parente, Armandino; Dias, Rui Paulo Silva; Barreira, Luísa; Piloto, P.A.G.A aplicação de perfis estruturais de aço enformados a frio na construção metálica, nomeadamente construção de edifícios, tem um conjunto de vantagens das quais se destacam a elevada eficiência estrutural destes perfis, com uma elevada relação resistência estrutural/peso, a possibilidade de criação rápida de perfis de formas variadas e adaptadas às necessidades, assim como a economia no transporte e a elevada rapidez de execução da obra. Esta última está diretamente relacionada com os sistemas de ligação dos elementos estruturais utilizados, em que, por se tratarem de perfis de chapa fina, as ligações por parafusos autoroscantes e autoperfurantes são as mais utilizadas. O dimensionamento destes elementos estruturais e dos seus elementos de ligação deve ser efetuado à temperatura ambiente e também numa situação acidental de incêndio, em que é necessário conhecer o valor de cálculo da resistência da ligação em função da temperatura de exposição. Este trabalho apresenta um conjunto de ensaios experimentais acerca do comportamento de ligações aparafusadas sujeitas ao corte simples de chapas de aço a temperaturas elevadas. As ligações são feitas com recurso a parafusos autoperfurantes e roscantes (SFS SD6-H15 Ø5,5 x 22 mm). É realizado um estudo paramétrico ao nível da espessura das chapas, com combinações das chapas a ligar de 1.5+1.5, 2.0+1.5 e 2.0+2.0 [mm], do efeito de bordo da ligação (e1=10=1.82D, e1=15=2.73D e e1=20=3.64D [mm]), e da influência da temperatura, com testes realizados desde a temperatura ambiente até 800 [ºC]. Os testes apresentados permitem aferir da influência destes parâmetros na resistência da ligação e adicionalmente no modo de rotura da mesma.