NUMERICAL ANALYSE OF THE STEEL SPACE-TRUSS WITH CONSTRUCTIVE CORRECTION IN THE STAMPED CONNECTION.

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1 NUMERICAL ANALYSE OF THE STEEL SPACE-TRUSS WITH CONSTRUCTIVE CORRECTION IN THE STAMPED CONNECTION. Geverson M. de Araújo; Rafael M. de Araújo; Emanuel C. de Sousa; Cleirton A. S. de Freitas Universidade Federal do Ceará, Juazeiro do Norte, Ceará, Brasil Resumo: As treliças espaciais são muito utilizadas na construção de telhados. Estas estruturas consistem de barras de aço, geralmente, conectados por parafusos em nós. No Brasil, a conexão normalmente empregada nessas treliças 3D é o nó chamado de típico, que é produzido pelo amassamento nas extremidades das barras, gerando assim uma conexão de baixo custo. Devido a vários acidentes relatados usando esse tipo de conexão, foi proposto nesta pesquisa o uso da correção construtiva na conexão, a fim de aumentar a sua capacidade. A base é a redução da excentricidade da ligação do nó típico. No final do trabalho, conclui-se que as sugestões apresentadas melhoram a força e a segurança de treliças espaciais de aço com conexões amassadas. 1. Introdução A aplicação de estruturas de aço cresce a cada dia no Brasil. As estruturas treliçadas tridimensionais são caracterizadas por possuírem elementos de barras entre dois nós descritos em coordenadas tridimensionais. Os Banzos e diagonais são barras tubulares que combatem esforços de tração e ou compressão. Banzo superior Ângulo da diagonal Z Y X Banzo inferior Ligação (nó) Figura 1: Estrutura espacial plana (Freitas, 2008) Figura 2: Elementos de uma estrutura espacial (Freitas, 2008)

2 A ligação é o ponto de intercessão das barras (banzos e diagonais). Nos modelos de cálculo as ligações são consideradas como nós rotulados com cargas axiais centradas. Os nós típicos (Figura 3) são os mais empregados nas estruturas treliçadas tridimensionais. Este fato é devido à facilidade de fabricação e montagem, além do baixo custo com o material da treliça e menor número de parafusos. Figura 3: Nó típico (Souza, 2003) Figura 4: Resultados teóricos e experimentais: nó típico (Souza, 2003) 2. Metodologia A proposta desta pesquisa é estudar uma alternativa para aumentar a resistência última de estruturas treliçadas tridimensional com nó típico, a partir do reforço dos nós que a compõem. Pretende-se, propor recomendações para futuros projetos, além de possibilitar a recuperação de estruturas existentes. Para a proposta da pesquisa, inicialmente é considerado o detalhe da ligação com nó típico, Figura 5. Estas ligações formadas com tubos com extremidades amassadas e conectadas por um único parafuso. É possível observar que neste sistema existem duas excentricidades E 1, horizontal (Região amassada), e E 2, vertical (distância entre os pontos A e B). A proposta desta pesquisa é uma correção na excentricidade da ligação, utilizando um distanciador, Figura 6. Neste caso note a correção da excentricidade E 2, aplicando uma distância d igual a E 2 entre os banzos e diagonais. Desta forma os pontos A e B podem ser considerados como sobrepostos. E 1 E 1 Banzo Banzo d A B Figura 5: Excentricidade no nó típico E 2 A B Figura 6: Correção da excentricidade

3 Utilizando-se da trigonometria, teremos que o valor da distância d será: 2HE1 d = 8t (1) 2 4E O modelo estudado é um sistema modular com pirâmides com base de 1500 mm e altura H mm. O ângulo de inclinação das diagonais é de α º. Os banzos e diagonais são compostos com tubos diâmetro 38 mm e parede de 2 mm. O material do tubo é equivalente ao aço ASTM A36, tensão de escoamento igual a 250MPA. As extremidades são amassadas e furadas com furos de 10 mm. Para fixação foram utilizados parafusos sextavados (ASTM A325) de 10 mm de diâmetro. Considerando as características geométricas dos protótipos e considerando a Equação (1) foi adotado um distanciador com altura de d mm, diâmetro de 50,0mm e aço ASTM A36. As chapas cobrejuntas são quadradas com largura de 50,0mm e espessura de CH#3/4, A36. 1 H α 1,5 9,00 6,0 1,5 Figura 7: Modelo da estrutura treliçada 6x9m 3. Resultados e Discussão 3.1 Momentos fletores e Deslocamento verticais nas estruturas No gráfico das Figuras 8, 9, 10 E 11, estão dispostos, respectivamente, resultados dos momentos fletores dos modelos para as diversas barras das treliças, e os resultados dos deslocamento verticais para os diversos modelos estudados. Os modelos foram analisados com 1/4 do seu tamanho real, por simetria os esforços solicitantes serão os mesmos em toda a estrutura.

4 Figura 8: Comparação dos momentos fletores nos modelos de ligação de dimensões 6x9m de 32º Figura 9: Comparação dos deslocamentos verticais nos modelos de estrutura de 6x9m e aplicação de carga de 6,75Kgf. Figura 10: Comparação dos deslocamentos verticais nos modelos de estrutura de 9x12m e aplicação de carga de 13,50Kgf. Figura 11: Comparação dos deslocamentos verticais nos modelos de estrutura de 12x15m e aplicação de carga de 22,50Kgf. 4. Conclusão Após o estudo comparativo entre as estruturas, foi observado que há uma melhoria significativa na resistência das estruturas com ângulo de inclinação de 45º, que possuem nó típico com distanciador e contendo menores dimensões. É importante salientar que tal estudo respalda a necessidade de estudos experimentais para maiores conclusões. REFERÊNCIAS Freitas, C. A. S., Estudos experimental, numérico e analítico de conexões de estruturas espaciais em aço com correção e reforço na ligação típica estampada. Tese de doutorado, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, 2008;

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