Design automation software of steel towers using sections

In the present work, introduced is a software (AutoTorre 1.01) to design steel telecommunication towers using hollow sections. The main purpose of the software is to help and assist the engineer in the process of analyzing and designing a steel tower. The software uses Brazilian specifications to compute wind loads and design beams. The calculation of wind loads, structure efforts and beam design is mechanical work that has now been automated and thus saves time for the engineer and allows for focus on other important aspects. Software routines allow the user to generate automatically the tower geometry, compute wind load and design the beams. Another functionality consists in a modal analysis to obtain the fundamental period of vibration. The software has a friendly graphical user interface. Wind load results according to two methods (static and dynamic methods) proposed by the NBR6123 are compared, to obtain a safe and economic structure.É apresentado, nesse trabalho, um programa de computador (AutoTorre 1.01) para automação do projeto de torres metálicas autoportantes, para telecomunicações, utilizando perfis tubulares. O objetivo do programa é auxiliar e facilitar o desenvolvimento e a análise do projeto estrutural de torres, utilizando as normas brasileiras para o cálculo das ações de vento estática e dinâmica e, para o dimensionamento das barras. Assume-se que os cálculos de ações de vento, obtenção dos esforços e dimensionamento das barras envolvem esforço repetitivo e por isso, devem ser automatizados, dando ao calculista maior tempo para reflexão geral do projeto. As funcionalidades do programa contemplam a automação da geometria e das ações de vento, o cálculo dos esforços, o dimensionamento das barras e o cálculo do período fundamental de vibração da estrutura (análise modal), além de uma interface gráfica amigável para o usuário. São comparados os resultados das ações de vento calculadas estática e dinamicamente, segundo a NBR6123, e os resultados da escolha do método estático ou dinâmico para o cálculo das ações de vento, resultando em uma estrutura segura e econômica.42743

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Neste trabalho, é apresentado um processo de análise de estruturas de edifícios industriais metálicos, constituídas de pilares de seção composta, com variação brusca de seção ao nível de assentamento da viga de rolamento, e traves em treliça. O processo tem como objetivo a determinação do carregamento crítico que produz a instabilidade elástica geral por flexão ou por flexo-torção, dos pilares supostos engastados na base e vinculados elasticamente na sua extremidade superior à trave do telhado. A estrutura é analisada pelo processo dos deslocamentos, empregando-se a técnica matricial com discretização de seção dos pilares, de modo que todo o pilar discretizado seja representado por uma estrutura tridimensional equivalente composta por barras. Esta análise é desenvolvida no regime elástico, em teoria de segunda ordem, computando as modificações nas condições de equilíbrio decorrentes do estado deslocado da estrutura. Como parte do desenvolvimento do trabalho, é analisado inicialmente os efeitos dos vínculos elásticos na parte superior dos pilares, os quais modificam os comprimentos efetivos de flambagem, considerando o pórtico transversal apenas com elementos de barra deformáveis por flexão em seu plano. Finalmente, é analisado o comportamento completo dos pilares integrados à estrutura do pórtico transversal, considerando-os discretizados e vinculados à trave do telhado. Obtém-se então o limite de estabilidade dos pilares tridimensionais, deformáveis por flexão ou por flexo-torção. Fluxogramas das programações são apresentados para facilitar o entendimento do processo. Exemplos numéricos são apresentados e seus resultados são comparados com os obtidos por outros autores e com os da aplicação de recomendações de normas técnicas. Os resultados mostram que a aplicação do processo proposto fornece parâmetros capazes de representar o comportamento real dos pilares, possibilitando dimensionamentos mais precisos.This thesis presents a process for analysis of steel industrial buildings, with stepped columns with sudden variation of section at the level of the crane runway girder and truss chords. The process aims at the determination of the global elastic, flexural or flexural-torsional, instability limit for columns with fully restrained rotations at the basis and elastically connected to the chord. The stiffness method is applied, using the matrix analysis technique with discretization of the column elements, resulting an equivalent three-dimensional structure. The analysis is developed in second order theory, in the elastic range, computing the changes in equilibrium due to the deformed shape of the structure. First, the effects of elastic connections at the tops ot the columns are analyzed. These effects are responsible for changes in the effective buckling lengths, considering the transversal frame as beam elements deforming by bending in their own planes. Finally, an analysis is performed for the overall behavior of the whole transversal frame structure, with the discretized columns connected to the frame chord. The stability limit is obtained for the three-dimensional columns, which is deformable by bending or torsion-bending. Flowcharts are presented to help in the process understanding. Numerical examples are presented, comparing to results obtained by other researchers or to specifications from technical norms. Results show that the application ot the proposed approach leads to parameters capable of representing the actual behavior of the columns, thus resulting in more efficient design

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Neste trabalho, é apresentado um processo de análise de estruturas de edifícios industriais metálicos, constituídas de pilares de seção composta, com variação brusca de seção ao nível de assentamento da viga de rolamento, e traves em treliça. O processo tem como objetivo a determinação do carregamento crítico que produz a instabilidade elástica geral por flexão ou por flexo-torção, dos pilares supostos engastados na base e vinculados elasticamente na sua extremidade superior à trave do telhado. A estrutura é analisada pelo processo dos deslocamentos, empregando-se a técnica matricial com discretização de seção dos pilares, de modo que todo o pilar discretizado seja representado por uma estrutura tridimensional equivalente composta por barras. Esta análise é desenvolvida no regime elástico, em teoria de segunda ordem, computando as modificações nas condições de equilíbrio decorrentes do estado deslocado da estrutura. Como parte do desenvolvimento do trabalho, é analisado inicialmente os efeitos dos vínculos elásticos na parte superior dos pilares, os quais modificam os comprimentos efetivos de flambagem, considerando o pórtico transversal apenas com elementos de barra deformáveis por flexão em seu plano. Finalmente, é analisado o comportamento completo dos pilares integrados à estrutura do pórtico transversal, considerando-os discretizados e vinculados à trave do telhado. Obtém-se então o limite de estabilidade dos pilares tridimensionais, deformáveis por flexão ou por flexo-torção. Fluxogramas das programações são apresentados para facilitar o entendimento do processo. Exemplos numéricos são apresentados e seus resultados são comparados com os obtidos por outros autores e com os da aplicação de recomendações de normas técnicas. Os resultados mostram que a aplicação do processo proposto fornece parâmetros capazes de representar o comportamento real dos pilares, possibilitando dimensionamentos mais precisos.This thesis presents a process for analysis of steel industrial buildings, with stepped columns with sudden variation of section at the level of the crane runway girder and truss chords. The process aims at the determination of the global elastic, flexural or flexural-torsional, instability limit for columns with fully restrained rotations at the basis and elastically connected to the chord. The stiffness method is applied, using the matrix analysis technique with discretization of the column elements, resulting an equivalent three-dimensional structure. The analysis is developed in second order theory, in the elastic range, computing the changes in equilibrium due to the deformed shape of the structure. First, the effects of elastic connections at the tops ot the columns are analyzed. These effects are responsible for changes in the effective buckling lengths, considering the transversal frame as beam elements deforming by bending in their own planes. Finally, an analysis is performed for the overall behavior of the whole transversal frame structure, with the discretized columns connected to the frame chord. The stability limit is obtained for the three-dimensional columns, which is deformable by bending or torsion-bending. Flowcharts are presented to help in the process understanding. Numerical examples are presented, comparing to results obtained by other researchers or to specifications from technical norms. Results show that the application ot the proposed approach leads to parameters capable of representing the actual behavior of the columns, thus resulting in more efficient design

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO NÚMERO DE PARAFUSOS NA LIGAÇÃO TIPO LUVA EM PERFIS TUBULARES COM PARAFUSOS CRUZADOS

Este trabalho apresenta um estudo da variação da quantidade de parafusos na tipologia de ligação denominada como luva. O estudo tem como objetivo a avaliação da influência do número de parafusos nos modos de falha da ligação de flexão dos parafusos em perfis tubulares, submetidos à tração, conectados por um tubo interno (luva) por meio de parafusos passantes aos tubos, cruzados a 90°. Os estudos foram realizados por análises numéricas e experimentais. Para analisar essa influência no comportamento desta ligação e em seus possíveis modos de falha, foi desenvolvido um modelo numérico via método dos elementos finitos. O modelo numérico foi calibrado por meio de ensaios experimentais. A partir deste modelo foi possível a variação da quantidade de parafusos na ligação e a análise dos modos de falha da ligação e a capacidade resistente da mesma

Numerical methodology for analyses of tubular KK multiplanar steel joints

Abstract Herein is presented a numerical methodology for a static resistance analysis of symmetrically loaded multiplanar KK joints in circular hollow steel sections. This methodology addresses factors related to the simulation of KK joints such as the material properties, the boundary conditions, mesh generation and refinement, incremental load steps and failure criteria. An objective criterion is proposed to identify the two failure modes most often occurring in KK joints. Failure mode 1 is observed when two neighboring diagonal braces loaded in the same sense act as one brace penetrating the chord together. In the failure mode 2, excessive deformation is observed in the chord region between two neighboring braces, folding the chord wall. However, in some cases the failure mode is not easily identified or both failure types are present. The proposed criterion objectively identifies the failure mode. In order to compute the joint resistance, an important failure criterion often adopted in literature for uniplanar K joints is the one known as Lu's deformation. In this paper, a strategy is proposed, which is an extension of Lu's criterion for multiplanar KK joints