Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Análise teórica e experimental de cantoneiras pult...
Documento Mestrado
Área Estruturas Metálicas
Data da defesa 12/03/2020
Autor MONTEIRO, Anne Caroline Linhares
Orientador MALITE, Maximiliano
Português
Título Análise teórica e experimental de cantoneiras pultrudadas PRFV submetidas à compressão
Resumo
As cantoneiras pultrudadas de Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (pPRFV) estão sendo cada vez mais utilizadas em sistemas estruturais de engenharia civil, como membros de torres de transmissão treliçadas, elementos de pilares compostos e contraventamento. Apesar da geometria simples, as cantoneiras apresentam uma série de particularidades — até então pouco discutidas no contexto dos materiais pultrudados — que fazem o seu desempenho à compressão passível de discussões; e que, quando somadas às propriedades dos compósitos, podem tornar sua análise estrutural ainda mais complexa. Atualmente, as versões das normas disponíveis para o dimensionamento das cantoneiras pPRFV são limitadas e, por vezes, incompletas. Este trabalho apresenta resultados de investigações experimentais e analíticas sobre o desempenho estrutural de 44 cantoneiras pPRFV submetidas à compressão. Cantoneiras com extremidades rotuladas e engastadas foram submetidas à compressão centrada. Para simular a configuração de comumente adotada na prática, as cantoneiras foram também submetidas à compressão excêntrica com carregamento inserido pela aba conectada por um ou dois parafusos. Os resultados experimentais foram comparados às previsões teóricos fornecidas por 10 modelos de cálculo. Os modos de falha para barras solicitadas à compressão centrada se ajustaram bem à previsão analítica, com exceção das barras rotuladas com comprimentos próximos à região de transição dos modos de flambagem por flexo-torção e flexão. Já as cantoneiras pPRFV sob compressão excêntrica mostram-se sensíveis ao modo de flexo-torção. Os resultados fornecidos pelas atuais recomendações de projeto para compressão centrada indicaram certa limitação na previsão da força resistente. Uma nova abordagem de dimensionamento, baseada no Método da Resistência Direta, foi proposta e resultados satisfatórios foram obtidos. Além disso, verificou-se que as equações baseadas no Método de Comprimento de Flambagem Equivalente podem ser uma alternativa interessante para o projeto de cantoneiras pPRFV solicitadas pela aba aparafusada.
Palavras-chave Perfis Pultrudados Poliméricos Reforçados com Fibras (pPRFV). Cantoneiras pPRFV. Comportamento à Compressão. Dimensionamento.

English
Title Theoretical and experimental analysis of pultruded GFRP angles under compression
Abstract
Pultruded Glass Fiber Reinforced Polymer (pGFRP) angles are being increasingly used in civil engineering applications, such as members of latticed transmission towers, elements of built-up columns and bracing members. Due to the facility of proposing connections, angle members are commonly used in these structural systems. Despite the simple geometry, the angles present a series of peculiarities — until then little discussed in the context of pultruded materials — which make their performance to compression subject to discussion; and that, added to the characteristics of the composites, can make their structural analysis even more complex. Currently, the available standard versions intended for pGFRP angles are limited and, at times, incomplete, regarding the design recommendations. This paper presents results of experimental and analytical investigations on the structural behavior of 44 pGFRP angles subjected to compression. Angle members with pin- and fixed-ends were tested under concentric loading. To simulate the most common configuration adopted in practice, angles were also subject to eccentric compression with loading inserted by one leg through one or two bolts. Experimental results were compared against predictions of 10 design procedures. Failure modes for members subjected to concentric loading agreed well with analytical prediction. An exception was observed in pin-ended columns with lengths near to the region of transition from flexural–torsional to flexural buckling mode. Angles subjected eccentric compression were sensitive to flexural–torsional mode. Results provided by the current design guidelines for concentric compression revealed limitations on the predicted failure load. A new design approach based on the Direct Strength Method was proposed and suitable results were leaded. Moreover, it was found that equations based on the Equivalent Buckling Length Method could be an option for designing of pGFRP angles with bolted connections.
Keywords Pultruded Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) Members. pGFRP Angles. Compression behavior. Design.