Avaliação global-local da vida em fadiga de uma junta soldada do vão de acesso da ponte de Alcácer do Sal
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Rodrigo Barreto Caldas
Pedro Aires Montenegro
Pedro Aires Montenegro
Resumo
Fadiga é um dos estados limites preponderantes no dimensionamento de estruturas de aço e mistas sujeitas a carregamentos cíclicos, tais como pontes ferroviárias, rodoviárias e viadutos. A fadiga ocorre, preferencialmente, em regiões com alterações geométricas e concentrações de tensão, como juntas soldadas. Para a avaliação da resistência à fadiga, a abordagem mais comum empregada é baseada na variação máxima da tensão nominal. Porém, esta metodologia possui um número limitado de detalhes geométricos, relacionados em normas específicas para o dimensionamento de estruturas, e pode apresentar caráter mais conservador. Estudos recentes apresentam outras abordagens, como a abordagem “Hot Spot Stress”, também chamada de tensão geométrica ou estrutural, na qual a vida em fadiga de conexões soldadas pode ser estimada com base em análises numéricas via método dos elementos finitos, através da obtenção das tensões em um reduzido número de pontos. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o processo de fadiga através da análise dinâmica Global-Local em um detalhe crítico para fadiga a partir da metodologia “Hot Spot Stress”. Para tal, foi realizada a análise da vida em fadiga a partir do modelo local de conexões soldadas de um trecho da estrutura ferroviária da cidade Alcácer do Sal, em Portugal, tendo como base a análise dinâmica do modelo global do trecho, utilizando as recomendações presentes na IIW (2008) e na Eurocode 1993-1-9 (2005). A análise Global-Local se mostrou como uma ferramenta aplicável e efetiva para a avaliação de fadiga em juntas soldadas.
Abstract
Fatigue is one of the predominant limit state in the design of steel and composite structures under cyclic loading, such as railway bridges, highway bridges and viaducts. Fatigue occurs, preferably, in regions with geometric changes and stress concentrations, such as welded joints. For the evaluation of fatigue resistance, the most common approach employed is based on the maximum variation of the nominal stress. However, this methodology has a limited number of geometric details, related in specific codes for the design of structures. Recent studies have presented other approaches, such as the “Hot Spot Stress” (geometric stress) approach, which fatigue life of welded connections can be estimated based on numerical analysis by finite element method, through obtaining the stresses at a reduced number of points. The present work aims to evaluate the fatigue process through the submodeling dynamic analysis in a critical detail for fatigue using the “Hot Spot Stress” methodology. It is proposed to analyze the fatigue life using the local model of welded connections from the “Alcácer do Sal” city railway structure, in Portugal, considering the recommendations from IIW (2008) and Eurocode 19931-9 (2005). The submodeling analysis proved to be an important and effective tool for the fatigue evaluation in welded joints.
Assunto
Engenharia de estruturas, Fadiga, Pontes ferroviárias, Método dos elementos finitos
Palavras-chave
Fadiga, Hot Spot Stress, Pontes ferroviárias, Análise via método dos elementos finitos, IIW, Análise global-local, Conexões soldadas
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