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https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/42656
Title: | Instabilidade global de silos cilíndricos metálicos com chapas corrugadas enrijecidas verticalmente. |
Other Titles: | Global instability of cylindrical metal silos with vertically stiffened corrugated sheets. |
???metadata.dc.creator???: | RODRIGUES, Hygor César Soares. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | NASCIMENTO, José Wallace Barbosa do. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | LOPES NETO , José Pinheiro. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | GOMES , Josivanda Palmeira. |
???metadata.dc.contributor.referee3???: | CALIL JÚNIOR , Carlito. |
???metadata.dc.contributor.referee4???: | CHEUNG, André Batista. |
???metadata.dc.contributor.referee5???: | GOMES, Francisco Carlos. |
Keywords: | Silo;Flambagem global;Método dos elementos finitos;Silo cilíndrico metálico - montantes |
Issue Date: | 24-Jul-2025 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | RODRIGUES, Hygor César Soares. Instabilidade global de silos cilíndricos metálicos com chapas corrugadas enrijecidas verticalmente. 2025. 125 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025. |
???metadata.dc.description.resumo???: | No projeto de silos cilíndricos metálicos, a verificação da resistência a instabilidade global é uma das etapas mais importante do projeto, portanto, negligenciar essa verificação pode tornar a estrutura susceptível a falhas estruturais. A instabilidade global de silos cilíndricos metálicos com chapas corrugadas enrijecidas verticalmente com montantes ainda é pouco estudado em comparação com outras estruturas de casca. A carga crítica de flambagem elástica em cascas ortotrópicas enrijecidas é fundamental para avaliar sua resistência à instabilidade. A norma EN 1993-4-1:2007:A1(2017) recomenda dois métodos de cálculo: a abordagem de casca ortotrópica de Donnell-Mushtari-Vlasov e a teoria de coluna com base elástica. Pesquisas sobre a aplicação dos modelos prescritos pela norma eurocode têm indicado que os resultados obtidos com esses métodos tendem a ser conservadores na determinação da carga crítica de flambagem. O objetivo deste trabalho é analisar os métodos empregados para realizar análises de estabilidade global de silos cilíndricos metálicos com chapas corrugadas e enrijecidas verticalmente a fim de validar os métodos analíticos e numéricos, para propor recomendações que auxiliem no projeto de montantes de silos. Três estudos de caso foram conduzidos. As análises iniciais abrangeram modelos de silos com diâmetros de 4,55 m, 10,0 m e 14,55 m, todos com altura de 20,0 m e espaçamento entre montantes de 1,429 m. Para cada diâmetro, avaliaram-se quatro espessuras (0,95, 1,55, 2,25 e 3,0 mm), dois perfis de corrugação (101,6x11,1mm e 76x18 mm) e duas seções de montantes. As análises de estabilidade linear – LBA foram realizados em elementos finitos com o software SCIA Engineer. Além disso, foi analisado também um modelo de silo real com diâmetro igual a 5,35 m, pertencente a um grupo de silos construída na Polônia com o emprego dos métodos analíticos e numérico estudados neste trabalho. Por fim, o modelo de silo ensaiado experimentalmente por Rodrigues (2019) foi modelado por meio do método dos elementos finitos. Para isso, foram construídos dois modelos distintos: no primeiro, tanto a corrugação das chapas quanto os montantes foram representados por elementos de casca com comportamento isotrópico; no segundo, a chapa corrugada foi modelada com elementos de casca ortotrópica, enquanto os montantes foram representados por elementos de barras. O cálculo da resistência à instabilidade dos montantes desse silo, foi realizado com o uso dos métodos das normas brasileira NBR 14.762:2010 e europeia EN 1993-4-1:2007:A1(2017). Nas análises dos modelos de silos, os resultados mostram que os métodos mais precisos para diâmetros de 4,55 m, foi o método b), enquanto para os silos com diâmetros iguais a 10,0 e 14,55 m, foi o método de Sanders. As análises realizadas para o modelo de silo real SL535 demonstraram que os fatores de carga calculados com o emprego do método (a) produziram resultados mais próximos dos encontrados em elementos finitos. As simulações dos modelos de silo estudado por Rodrigues (2019) indicaram que os modelos de casca ortotrópica produziram resultados precisos quando comparados ao modelo 3D. Além disso, verificou se que a posição dos anéis de vento não teve influência significativa no aumento dos fatores de carga. No cálculo da resistência à instabilidade, o método da norma europeia apresentou maior precisão em comparação ao método da norma brasileira. |
Abstract: | In the design of cylindrical metal silos, the verification of global instability resistance is one of the most important steps in the project; therefore, neglecting this verification can make the structure susceptible to structural failures. The global instability of metal cylindrical silos with vertically stiffened corrugated sheets is still less studied compared to other shell structures. The critical elastic buckling load in orthotropic stiffened shells is fundamental for assessing their resistance to instability. The standard EN 1993-4-1:2007:A1(2017) recommends two calculation methods: the Donnell Mushtari-Vlasov orthotropic shell approach and the elastic base column theory. Research on the application of the models prescribed by the Eurocode has indicated that the results obtained from these methods tend to be conservative in determining the critical buckling load. The objective of this work is to analyze the methods used to perform global stability analyses of metal cylindrical silos with corrugated and vertically stiffened sheets in order to validate the analytical and numerical methods, and to propose recommendations that assist in the design of silo supports. Three case studies were conducted. The initial analyses covered silo models with diameters of 4.55 m, 10.0 m, and 14.55 m, all with a height of 20.0 m and a spacing of 1.429 m between supports. For each diameter, four thicknesses (0.95, 1.55, 2.25, and 3.0 mm), two corrugation profiles (101.6x11.1 mm and 76x18 mm), and two support sections were evaluated. The linear stability analyses – LBA were performed using finite element software SCIA Engineer. Additionally, a real silo model with a diameter of 5.35 m, belonging to a group of silos built in Poland, was analyzed using the analytical and numerical methods studied in this work. Finally, the silo model experimentally tested by Rodrigues (2019) was modeled using the finite element method. For this, two distinct models were constructed: in the first, both the corrugation of the sheets and the supports were represented by shell elements with isotropic behavior; in the second, the corrugated sheet was modeled with orthotropic shell elements, while the supports were represented by bar elements. The calculation of the resistance to instability of the supports of this silo was performed using the methods from the Brazilian standard NBR 14.762:2010 and the European standard EN 1993-4-1:2007:A1(2017). In the analyses of the silo models, the results showed that the most accurate method for the diameter of 4.55 m was method b), while for silos with diameters of 10.0 and 14.55 m, it was the Sanders method. The analyses conducted for the real silo model SL535 demonstrated that the load factors calculated using method (a) produced results closer to those found in finite elements. The simulations of the silo models studied by Rodrigues (2019) indicated that the orthotropic shell models produced accurate results when compared to the 3D model. Furthermore, it was verified that the position of the wind rings did not have a significant influence on the increase of load factors. In calculating instability resistance, the European standard method presented greater accuracy compared to the Brazilian standard method. |
Keywords: | Silo Flambagem global Método dos elementos finitos Silo cilíndrico metálico - montantes |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Agrícola. |
URI: | https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/42656 |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Agrícola. |
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HYGOR CÉSAR SOARES RODRIGUES - TESE (PPGEA) 2025.pdf | 5.16 MB | Adobe PDF | View/Open |
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