Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/46607
Type: Dissertação
Title: Comportamento mecânico de dispositivos de dissipação de energia fabricados com elastômeros para vigas de pontes
Authors: Rivânia Cristina Rezende
First Advisor: Marcelo Greco
First Referee: Estevam Barbosa de Las Casas
Second Referee: Mateus Antônio Nogueira Oliveira
Abstract: Os aparelhos de apoio são dispositivos que realizam a junção entre as vigas e os pilares em pontes e viadutos. Em seu contexto histórico, novos materiais e tecnologias foram utilizados no processo de fabricação dos aparelhos de apoio para acompanhar a modernização de seu uso nessas estruturas. Os blocos de Neoprene ou aparelhos de apoio elastomérico fretado, compostos por camadas intermediárias de aço e borracha se destacam no setor por sua eficiência, durabilidade e baixo custo. O uso da borracha permite a atenuação de vibrações, a redução de ruído e a acomodação de movimentos de rotação/translação provindos da movimentação de veículos, dilatação, mudança de temperatura, abalos sísmicos, entre outros. As borrachas são materiais elastoméricos que exibem um comportamento elástico altamente não linear, sendo descritas por modelos hiperelásticos desenvolvidos através de uma função energia de deformação. Os modelos hiperelásticos precisam ser calibrados através de respostas de testes experimentais do material quando submetidos a diferentes modos de deformação. Neste trabalho, uma metodologia para a modelagem computacional é proposta através da utilização do Abaqus®, um software comercial para análise em elementos finitos capaz de simular o comportamento de um aparelho de apoio fretado quando submetido a esforços de compressão e cisalhamento. Serão considerados as relações constitutivas de modelos hiperelásticos clássicos (Yeoh, Arruda-Boyce e Ogden), sendo estes calibradas através de testes experimentais realizados no material, os quais foram realizados pelo fabricante dos aparelhos de apoio. Para validação do modelo serão utilizadas respostas de modelos analíticos, assim como respostas obtidas em testes de protótipos de aparelhos. Através desse estudo, busca-se uma melhor compreensão do comportamento de materiais elastoméricos, associando estudos e formulações desenvolvidas nos últimos anos e aplicando-as em modelagens em elementos finitos de forma a obter uma modelagem computacional que possa beneficiar projetos de desenvolvimento dos aparelhos e seu desempenho nas estruturas.
Abstract: Bearing pads are devices that perform the coupling between beams and columns in bridges and viaducts. In its historical context, new materials and technologies were inserted in the manufacturing process of the pads to follow the modernization of their use in these structures. Reinforced Neoprene pads or reinforced elastomeric bearing pads, composed of intermediate layers of steel and rubber, stand out in the sector for its efficiency, durability and low cost. The use of rubber allows the attenuation of vibrations, reduction of noise and accommodation of rotation/translation movements arising from the movement of vehicles, expansion, temperature changes, earthquakes, etc. Rubbers are elastomeric materials that exhibit highly non-linear elastic behavior, being characterized by hyperelastic models developed through a strain energy function. The hyperelastic models need to be properly calibrated through experimental test responses of the material when submitted to different deformation modes. In this work, a methodology for computational modeling is propused using Abaqus®, a finite element method commercial software capable to simulate the behavior of an elastomeric bearing pad when subjected to compression and shearing. The constitutive relations of classic hyperelastic models (Yeoh, Arruda-Boyce and Ogden) are considered, calibrated through material experimental data, which were carried out by the bearing pads manufacture. To validate the model, responses from analytical models are used, as well as responses obtained in tests of bearing pad prototypes. Through this study, a knowledge of the behavior of elastomeric materials is attempted, combining studies and formulations developed over the years and applying them in a finite element software in order to obtain a computational model that can benefit the projects development of the bearing pads and its performance in structures.
Subject: Engenharia de estruturas
Deformações (Mecânica)
Elastômeros
Método dos elementos finitos
Modelagem
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/46607
Issue Date: 27-Apr-2020
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Rivania Cristina Rezende - dissertação Revisada.pdfDissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de "Mestre em Engenharia de Estruturas".10.6 MBAdobe PDFView/Open


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