Dissertação

{pt_PT=Experimental and numerical research on a novel hysteretic dissipative and easily repairable device for composite steel-concrete frame structures} {} EVALUATED

{pt=Com suporte no conhecimento desenvolvido em investigações anteriores, um novo dispositivo dissipativo e reparável de ligação coluna-contraventamento foi desenvolvido. Dando resposta à crescente exigência de segurança e resiliência de estruturas que menorizem os efeitos das acções sísmicas. Este dispositivo é aplicado em estruturas porticadas mistas de aço e betão, e contem um pino metálico transversal que dissipa energia através da sua plastificação. De maneira a avaliar o comportamento local do dispositivo, estudos experimentais e numéricos de oito configurações diferentes foram desenvolvidos. Este estudo englobou duas geometrias do pino, chanfrada e circular, com diferentes configurações de soldas e um elemento inovador, as chapas de guia. Este dispositivo revelou bom comportamento histerético e boa capacidade de dissipação de energia. O dano foi localizado no elemento dissipativo, o pino. Os resultados mostraram uma rotura dúctil devido à flexão nas secções chanfradas e uma rotura por corte nas secções circulares. A deformação por flexão das chapas perfuradas observada em investigações anteriores foi eliminada com sucesso através da aplicação de espaçadores. Os deslocamentos laterais foram reduzidos com a aplicação de chapas de guia. Os modelos numéricos foram desenvolvidos para uma avaliação mais aprofundada do desempenho do dispositivo. O endurecimento combinado foi introduzido para simular o comportamento cíclico do material metálico e o critério de dano “ductile damage” foi introduzido para simular a rotura do pino. As simulações apresentaram resultados correspondentes com os obtidos experimentalmente. Foram desenvolvidos scripts em Python para automatizar algumas etapas da modelação e do pós-processamento dos modelos numéricos., en=In the structural design research and professional activities, there is an increasing requirement of safety and structure resilience when it comes to seismic events. Taking the experience collected in previous researches, a novel dissipative and repairable bracing device connection was developed. The device is applied in composite steel-concrete frame structures and comprises a transversal steel pin that dissipates energy through yielding. In order to access the local performance of the device, experimental and numerical studies on eight different configurations are investigated. The study encompasses two pin geometries, chamfered or circular with different weld configurations and an innovative feature, the guiding plates. The device showed a good hysteretic behaviour and good dissipation energy capacity. The damage was concentrated on the dissipative element, the pin. The eye-bar plates suffered yielding and ovalization. Results showed a ductile failure due to bending for chamfered pin sections and a generally shear induced failure for welded circular pin sections. The bending of the eye-bar plates observed in previous research was successfully eliminated due to the implementation of spacers. Lateral displacements were significantly reduced due to the implementation of the guiding plates. Numerical models were developed for a more in-depth evaluation of the bracing connection performance. Combined hardening was introduced to simulate the cyclic behaviour of the steel material and ductile damage criteria was introduced to simulate the failure of the pin. The simulations corroborated the promising results of the experimental tests. Python scripts were developed to automate some steps of the numerical modeling and postprocessing.}
{pt=Ligação coluna-contraventamento, dispositivos dissipativos reparáveis, testes experimentais cíclicos, comportamento histérico, modelação numérica, ductile damage., en=Bracing connection, repairable dissipative devices, cyclic experimental tests, hysteretic behaviour, numerical modelling, ductile damage.}

Janeiro 21, 2021, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Miguel Silveira Filipe Mascarenhas Proença

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Luís Manuel Calado de Oliveira Martins

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático