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http://hdl.handle.net/1843/PASA-A79F2M| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Formulação posicional não linear utilizando viscoelasticidade para análise de estruturas treliçadas |
| Authors: | João Marcos Guimarães Rabelo |
| First Advisor: | Carlos Alberto Cimini Junior |
| First Co-advisor: | Marcelo Greco |
| First Referee: | Marcelo Greco |
| Second Referee: | Estevam Barbosa de Las Casas |
| Third Referee: | Jose Daniel Diniz Melo |
| Abstract: | Esta tese de mestrado trata do estudo da viabilidade de substituição de perfis fabricados em aço por materiais compósitos reforçados por fibra de vidro no uso em torres de linhas de transmissão de energia elétrica (TLTs). A motivação desde estudo é introduzir um novo mate-rial que apresenta características competitivas em relação ao aço. No emprego deste tipo de material compósito alguns aspectos devem ser considerados no dimensionamento, como o bai-xo módulo de elasticidade e o comportamento viscoelástico do material que provoca o fenô-meno da fluência. Sendo assim, uma mísula de TLT é dimensionada em plástico reforçado por fibra de vidro (PRFV) (empregando fibra de vidro E e resina vinil éster) e estudada com rela-ção à evolução dos deslocamentos ao longo do tempo. Esta mísula construída em PRFV apre-sentou uma redução de mais de 50% no peso próprio da estrutura quando comparada ao aço. Para a análise dos deslocamentos ao longo do tempo, é empregada uma formulação não linear geométrica baseada em posições nodais absolutas, na qual é introduzido um modelo reológico para a avalição da evolução dos deslocamentos ao longo do tempo, devido a viscosidade do material empregado. O que acontece, é que neste tipo de material as fibras fluem devido à viscosidade das resinas e com o tempo e o material começa a apresentar deformações plásticas decorrentes deste processo. A formulação quase-estática empregada nas análises, se baseia em coordenadas nodais na qual as grandezas do problema são as posições nodais e não os deslo-camentos, utiliza elementos finitos de treliça espacial e tem seu equacionamento baseado no princípio da mínima energia potencial estacionária. Uma vez introduzido o modelo reológico, todo o equacionamento é adaptado para a análise e implementação em código computacional. Além de alguns exemplos procurando mostrar os resultados do código, uma calibração do modelo baseada em um ensaio experimental da literatura é realizada para simular como seria o comportamento dos deslocamentos de uma mísula de TLT ao longo de seus primeiros anos de utilização. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com os ensaios experimentais e a formulação desenvolvida foi capaz de descrever de maneira adequada o comportamento viscoelástico da estrutura ao longo do tempo para as primeiras 17500 h, apresentando um acréscimo de mais de 3% nos deslocamentos. |
| Abstract: | This master's thesis deals of the study of the viscoelastic behavior of creep of composite materials reinforced for fibers and of viability replacement of profiles/cables manufactures in steel for Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP). The motivations from study is to simulate the behavior in full-scale structures in time built in GFRP from uniaxial tests and thus be able to predict the evolution of the displacements of these structures considering the effects of creep. The idea of using this material for replacement of steel is due to competitive features such as low specific weight, resistance to corrosive agents, electrical and magnetic insulation and others. For this analysis, a formulation based on nodal positions is employed using the Zener Rheological model which is capable of describe the creep phenomenon at a temporal rate of deformation. This model is describe and implemented in the formulation to describe the calculating stress of Deformation Energy and then all the derivatives and the integrals are calculated and implemented for the calculation of the phenomenon. The program used is able to calculate structures such as transmission towers and cable-stayed bridges, thus, presented is an analysis in a cross arm transmission line tower (TLT) of electricity, where this cross arm is sized based in equations themselves for GFRP and analyzed in relation to specific weight obtained using this material, a reduction of 54,65%, as well as in relation to the viscoelastic behavior that showed an increase of 3,13% in the displacements the effects of creep. It presents also an example of a cable-stayed bridge cables GFRP to pay attention about the need for consideration of the creep phenomenon in tensioned structures subject to active loads for a long period of time and high stresses, in this case there was obtained higher displacements around 46,00% for the first 20,000 hours of service life of the structure. |
| Subject: | Engenharia de estruturas |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/PASA-A79F2M |
| Issue Date: | 4-Sep-2015 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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