9. Estruturas

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

A. Ciências Aplicadas

9. Estruturas

     ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LAS CARGAS A TENER EN CUENTA EN EL PROCESO DE DESCIMBRADO EN ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

Resumo

Durante el hormigonado de forjados de edificación, el hormigón debe ser contenido mediante encofrados, transmitiéndose la carga, a través de apeos, directamente al terreno o bien a forjados inferiores previamente hormigonados. El problema aparece cuando en edificios de varias plantas, es necesario liberar de apeos las plantas inferiores. Por ello, las plantas superiores a esta, tanto las ejecutadas como la recién hormigonada, quedan apoyadas sobre forjados inferiores que, en la mayoría de casos, tienen un hormigón con una edad, y por tanto resistencia, menores a la de proyecto. Además, esta situación se ve agravada porque, en ocasiones, llegan a estar sometidas a cargas mayores que las de diseño.

Por tanto, en el diseño del proceso constructivo a seguir, es clave conocer los valores de carga característicos a considerar y para ello, parece obvio consultar la normativa vigente. Sin embargo, las distintas normativas, si llegan a proporcionar estas cargas, no coinciden en los valores a emplear ni en los coeficientes de seguridad a aplicar. Se propone en este artículo una serie de valores característicos de cargas y sobrecargas a emplear y sus coeficientes de mayoración correspondientes.

Para lo anterior, se ha realizado una revisión de varias normativas, tanto españolas como europeas, americanas e incluso, la australiana junto con un análisis del estado actual del arte. Por último, se ha realizado una serie de ensayos experimentales in situ, en obras de edificación, para medir las cargas reales que llegan a los sistemas de apeo, usando para ello galgas extensométricas.

Palavras chaves: descimbrado, apuntalamiento, trasmisión de cargas, estudio experimental, proceso constructivo.

     Mª Elisa Aragón Basanta, Juan Manuel Orquín Casas


     ANÁLISIS NUMÉRICO Y EXPERIMENTAL DE COMPONENTES T-STUB SOLDADAS EN ÁNGULO Y CON PENETRACIÓN COMPLETA

Resumo

Los Eurocódigos estructurales establecen el método de las componentes como procedimiento para el análisis de una conexión metálica independientemente de su configuración. Esta metodología consiste en identificar las componentes básicas que constituyen la conexión de las cuales son conocidos sus parámetros principales. Para evaluar el comportamiento de la conexión completa se establecen modelos de comportamiento equivalentes que ensamblan las características de cada componente individual. En el caso de conexiones empernadas tipo chapa frontal, usualmente utilizadas en construcción metálica, la componente que rige el comportamiento de la zona a tracción es la definida como T-equivalente (“T-stub”), por lo que su correcta caracterización es determinante en la evaluación de las propiedades de la conexión completa. Esta componente está constituida por dos planchas paralelas (alas) empernadas entre sí y sometidas a una fuerza de tracción perpendicular a ambas a través de otras dos chapas (almas) soldadas a ellas. En estructuras sometidas a cargas dinámicas, tales como apoyos de maquinaria o que se encuentren en emplazamientos con riesgo sísmico, en la conexión completa la soldadura entre el perfil y la plancha generalmente se desarrolla con soldadura de penetración completa, con objeto de evitar un fallo prematuro por fatiga. En el presente trabajo se exponen los resultados obtenidos en 2 ensayos experimentales, uno considerando soldadura entre el alma y el ala de penetración completa y otro considerando soldadura en ángulo. Estos ensayos se han desarrollado en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú empleando la técnica de correlación digital de imágenes (DIC) para la medida de desplazamientos. Adicionalmente a los ensayos se han realizado simulaciones numéricas mediante elementos finitos considerando el comportamiento elasto-plástico de los materiales. El objetivo fundamental del presente trabajo es determinar la influencia del tipo de soldadura en el modo de fallo del componente, así como la variación de la rigidez y capacidad última.

Palavras chaves: Eurocódigo, T-equivalente, conexión atornillada, elementos finitos, DIC

     Juan José Jiménez de Cisneros Fonfría, Gustavo Neira, Carlos Juárez, Aníbal Rozas, Jorge Alencastre Miranda, César Lengua, Ernesto Verástegui


     NUMERICAL EVALUATION OF THE ENF AND 4ENF TESTS TO ESTIMATE THE SHEAR TOUGHNESS (GIIC) OF STRUCTURAL ADHESIVES

Resumo

The use of adhesive bonding has been steadily increasing, thanks to its advantages compared to other joining methods. Recently, the use of Cohesive Zone Modelling (CZM), together with finite element method (FEM) software, provides an accurate technique to calculate the strength of adhesive joints. In the context of CZM, the shear fracture toughness (GIIc) is one of the parameters that has higher influence on the strength prediction of adhesive joints. As a result, it is of great importance to study in detail the various tests available to obtain this parameter. This work experimentally and numerically evaluated the End Notched Flexure (ENF) and FourPoint End Notched Flexure (4ENF) tests to determine GIIc. Three adhesives were considered, a brittle, an intermediate and a ductile, respectively the Araldite®AV138, Araldite®2015 and SikaForce®7752. The Compliance Calibration Method (CCM), Direct Beam Theory (DBT), Corrected Beam Theory (CBT) and Compliance-Based Beam Method (CCBM) data reduction methods were applied for the ENF test and the CCM and CBT for the 4ENF test, to obtain the respective R-curves. The resulting values of GIIc were subsequently introduced in ABAQUS®, to estimate the cohesive CZM parameters for each one of the adhesives. Next, a parameter influence study was carried out on the three adhesives, varying GIIc and the cohesive shear strength ts0. Finally, a validation of the data reduction methods used in the experimental part was carried through to the data of the numerical tests, by comparing the resulting GIIc values with the respective values initially introduced in the numerical models. It was concluded that the GIIc values for each adhesive obtained by the ENF and 4ENF tests are in good agreement. The cohesive laws obtained by the two tests also exhibit similar characteristic parameters. The validation of the numerical data reduction methods also enabled their validation to obtain GIIc.

Palavras chaves: Structural adhesives, Adhesively-bonded joints, End-Notched Flexure (ENF), Four-Point End-Notched Flexure (4ENF), Finite element Method (FEM)

     Alberto Leal and Raul Campilho


     SIMULACIÓN EN 3D DEL ARRANQUE DE VIRUTA EN TORNO PARA EL ACERO AISI 1045 BAJO JOHNSON COOK USANDO ANSYS

Resumo

En el presente trabajo se hace la simulación en tres dimensiones del arranque de viruta en torno para el Acero AISI 1045, en el cuál se utilizando el módulo de dinámica explícita del programa Ansys. Se usa un modelo para la herramienta de corte simulada como un cuerpo rígido y otro cuerpo deformable para el Acero AISI 1045, con geometría circular hueca para reducir el tiempo de simulación. En la herramienta de corte se utilizan los ángulos de corte de inclinación lateral y desprendimiento lateral, para un modelo de herramienta de corte lo más sencilla posible.

El objetivo del trabajo es evaluar los parámetros necesarios del material, el modelo de plasticidad y falla bajo Johnson and Cook para determinar esfuerzo deformación y observar el comportamiento de la viruta para el Acero AISI 1045 en el programa Ansys y así poder predecir esfuerzos, deformaciones, temperaturas y la forma de la viruta en escenarios reales.

Dentro de los resultados obtenidos se apreció un comportamiento de viruta cercano al real con los esfuerzos máximos equivalentes y deformaciones máximas equivalentes. Se analizan los esfuerzos y deformaciones máximos durante el tiempo de mecanizado simulado, también se realiza el análisis de la curva esfuerzo deformación sobre un nodo que hace parte de la viruta. Se analiza la temperatura generada durante el mecanizado y se halla el comportamiento de la viruta esperado, la cual debe enroscarse y quebrarse debido a la alta velocidad y profundidad de corte utilizada durante la simulación de acuerdo a la conducta real del mecanizado de un Acero AISI 1045, bajo los parámetros del modelo constitutivo seleccionado.

Palavras chaves: Forma de la viruta, Johnson and Cook, Método de elementos finitos, Modelo constitutivo, Modelo de falla.

     Flórez García Luis Carlos, González Rojas Hernán Alberto, Tabares Bocanegra Luván Stiven


     INFLUENCIA DEL MÓDULO ELÁSTICO EN EL ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LOS ARCOS DE MAMPOSTERÍA

Resumo

Si bien el estudio de los arcos de mampostería se viene desarrollando desde el siglo XII, los distintos métodos de cálculo no tienen en consideración la influencia del módulo elástico.

Por ello, el presente trabajo tiene como finalidad estudiar la influencia del módulo elástico en el estudio de los arcos de mampostería, mediante la utilización de un software basado en métodos de elementos finitos, Abaqus. Validando la 1° hipótesis de la teoría de análisis límite planteada por Kooharian/Heyman, y determinando la influencia del módulo elástico en las simulaciones numéricas.

Palavras chave: Arco de medio punto, módulo elástico, tiempo de cálculo, método de elementos finitos, método de bloques rígidos

     Quinteros-Maine, I. de Arteaga, R., R. Goñi-Lasheras, B. Iraol


     AVALIAÇÃO DE PAINÉIS DE MÉDIA DENSIDADE PRODUZIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DAS INDÚSTRIAS DE PAPEL E CELULOSE E SUCROALCOLEIRA PARA APLICAÇÃO ESTRUTURAL UTILIZANDO RESINA POLIURETANA

Resumo

No Brasil intensificam-se os estudos visando o aproveitamento de resíduos provenientes de processos industriais com o objetivo de reduzir o impacto ao meio ambiente, pois desta forma são desenvolvidos novos produtos que minimizam a exploração e o uso de recursos naturais como por exemplo a madeira nativa. Este trabalho avaliou o emprego dos resíduos do descascamento de Eucalyptus urophylla, Eucalyptus grandis e Eucalyptus camaldulensis provenientes de florestas da Indústria Eldorado Brasil - Papel e Celulose e partículas de bagaço da industria Vale do Paraná - álcool e açúcar; para a produção de painéis aglomerados de média densidade (MDP). Os painéis foram confeccionados utilizando-se resinas poliuretanas bi-componetes de dois fornecedores, a Industrial Plural Química de São Carlos e Imperveg de Aguaí, ambas de São Paulo. Foram realizadas avaliações segundo a NBR14810 (2013) visando caracterizar as propriedades físicas e mecânicas dos painéis e os resultados obtidos foram submetidos à análise estatística pelos métodos de Tukey, Anova e Regressão Linear. Os painéis produzidos com porcentagens de 0 a 30% de resíduo bagaço de cana adicionados ao resíduo de eucalipto apresentaram resultados físicos e mecânicos satisfatórios para utilização como painéis estruturais, e porcentagens de 30 a 50% de resíduo bagaço de cana apresentaram resultados satisfatórios para painéis não estruturais.

Palavras chave: Painéis de madeira aglomerada, Resíduos da indústria de celulose, Resíduos da indústria sucroalcooleira, Resina poliuretana.

     Larissa Queiroz Minillo, Bruna Bessa Rocha, Sergio Augusto Mello da Silva



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