Análise numérica de colunas curtas do tipo CFDST com tubo externo em aço inoxidável

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Santos, Juan Manuel Villar dos
• 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: Civil engineering; Metal columns; Stainless steel; Mixed construction; Resistance of materials; Finite element method; Engenharia civil; Colunas metálicas; Aço inoxidável; Construção mista; Resistência de materiais; Método dos elementos finitos; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17141

O uso e estudo de elementos mistos em sistemas estruturais tem tido um aumento significativo, em especial, as soluções que usam o aço inoxidável. A utilização desses elementos pode otimizar o consumo dos materiais, principalmente, quando incluem materiais de alto valor de aquisição, como o aço inoxidável. O aço inoxidável quando incorporado a uma estrutura traz consigo diversas vantagens, tais como, elevada resistência à corrosão, durabilidade e elevado apelo estético. O objeto deste trabalho é o estudo de colunas curtas do tipo CFDST (Concrete Filled Double Skin Tubular). Esta é uma tipologia de coluna mista formada por dois perfis tubulares concêntricos, sendo o espaço entre os dois perfis preenchido com concreto. Neste trabalho, foi adotado o aço inoxidável no tubo externo, que quando utilizado nessa posição, confere ao elemento suas vantagens, e ainda, influencia o seu comportamento mecânico. Pretende-se com este trabalho, investigar a validade da proposta de dimensionamento existente, corroborar para a elaboração de uma norma nacional sobre esta tipologia, e assim, incentivar sua utilização no Brasil. O seu comportamento estrutural foi avaliado a partir de uma análise paramétrica através do programa de elementos finitos Abaqus 6.14 com auxílio de uma rotina codificada em Python. Este modelo foi inicialmente validado com resultados de ensaios experimentais. Foi estudada a influência de parâmetros geométricos e dos materiais tais como: espessura e diâmetro dos tubos, tensão de escoamento do aço carbono, resistência característica do concreto e diferentes ligas comerciais de aço inoxidável, incluindo ligas de aço inoxidável austenítico, ferrítico e duplex. Os resultados da análise paramétrica mostraram que o comportamento mecânico e a resistência da coluna têm grande influência dos parâmetros adotados para o tubo externo de aço inoxidável e o núcleo de concreto. Quando foi estudada a variação dos parâmetros referentes ao tubo interno, verificou-se que este possui pouca contribuição na resistência, como esperado inicialmente. Os resultados obtidos foram compatíveis com a formulação de dimensionamento existente, contudo para uma melhor representação do espaço amostral, foi proposto um ajuste na fórmula estudada.