Finite Element and Analytical Modelling of Extended Hollo-Bolt Combined Failure in Tension =...

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  • Título: Finite Element and Analytical Modelling of Extended Hollo-Bolt Combined Failure in Tension = Análisis en elementos finitos y modelación numérica de falla combinada en tensión del Extended Hollo-Bolt
  • Autor: Cabrera Durán, Manuela
  • Publicación original: 2018
  • Descripción física: PDF
  • Nota general:
    • Inglaterra
  • Notas de reproducción original: Digitalización realizada por la Biblioteca Virtual del Banco de la República (Colombia)
  • Notas:
    • Resumen: Hollow steel sections are considered a convenient element shape in civil engineering due to their architectural and structural advantages. Combination of hollow section columns with open section beams are structurally more efficient. However, this configuration use is limited due to the complexity of its connection. Blind fasteners have been developed to overcome the problem caused by the limited accessibility to the inner part of the hollow steel sections to tight a standard bolt and its nut. Based on the available literature, a novel blind fastener named the Extended Hollo-Bolt (EHB) is considered to offer a promising configuration for moment-resisting joints between open and concrete filled hollow sections. However, the EHB connection behaviour is not fully understood and therefore specific design approaches are lacking. This work investigates the combined failure mode of the connection by means of a Finite Element model validated against previous laboratory test results and the effect of the column thickness through a parametric study. An analytical model is also proposed. A non-linear numerical model was created in Abaqus (version 6.15) which simulates a single row of two EHB in tension. The developed FE model was able to represent the column and bolt failure modes in agreement with the experimental results and predict the behaviour of the connection when a combined failure occurs. Three numerical analyses were carried out using commercial column face thicknesses to evaluate the effect of the column slenderness ratio on the stiffness of the connection when subjected to a pull-out force. The main contribution of this work is the FE model and the proposed analytical strength and stiffness component models for the combined failure of the EHB component. Perfiles de acero tubulares son preferidos en construcciones civiles debido a sus ventajas arquitectónicas y estructurales, además, la combinación de columnas tubulares con vigas hechas con perfiles abiertos (formas I o H) es estructuralmente más eficiente que estructuras que usan solo perfiles abiertos. Sin embargo, el uso de esta configuración es limitado ya que las conexiones entre estos miembros estructurales son complejas. Los llamados pernos ciegos fueron desarrollados para superar los problemas causados por la falta de accesibilidad al interior de los perfiles tubulares para atornillar un perno con tuerca estándar. Un novedoso tipo de perno llamado Hollo-Bolt (del inglés Hollow: hueco y bolt: tornillo) extendido (EHB) ha mostrado potencial para ser usado en conexiones rígidas entre columnas tubulares y vigas con perfiles abiertos. Sin embargo, el comportamiento del EHB no ha sido completamente entendido y por lo tanto no existen guías de diseño que permitan usarlo en la industria. El presente trabajo investiga el tipo de falla combinada del perno por medio de un modelo de elementos finitos validado con resultados previos de ensayos de laboratorio, además, estudia los efectos producidos al utilizar diferentes espesores en la columna tubular. Finalmente, un modelo analítico es propuesto. Un modelo no lineal fue desarrollado en el programa Abaqus para simular una fila de dos pernos EHB bajo tensión. El modelo desarrollado captura el comportamiento de los dos tipos de fallas encontrados en la literatura: tornillo en tensión y columna en flexión, y además predice el comportamiento cuando una falla combinada puede ocurrir. En total, tres análisis numéricos fueron llevados a cabo con secciones tubulares comerciales para evaluar el efecto del espesor de la columna en la rigidez y resistencia de la conexión. La principal contribución de este trabajo de investigación es un modelo analítico para calcular la rigidez y resistencia de este tipo de conexión compuesta. Distinción: Tesis sobresaliente. Mejor graduado de maestría en ingeniería estructural.
    • © Derechos reservados del autor
    • Colfuturo
  • Forma/género: tesis
  • Idioma: castellano
  • Institución origen: Biblioteca Virtual del Banco de la República
  • Encabezamiento de materia:

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