Avaliação global-local da vida em fadiga de ligações soldadas em pontes ferroviárias de carga

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dc.contributor.advisor1Dias, João Victor Fragoso
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1455-1519
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0090215976146284
dc.contributor.authorFerro, Karina Barth
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6910-6362
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2043581822614372
dc.contributor.referee1Calenzani, Adenilcia Fernanda Groberio
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0936-9950
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9959808218883879
dc.contributor.referee2Carvalho, Hermes
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4652-8068
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7254461558501100
dc.date.accessioned2025-12-09T11:07:07Z
dc.date.available2025-12-09T11:07:07Z
dc.date.issued2025-10-13
dc.description.abstractIn cargo transportation, railways play a complementary role in logistics by enabling the transport of large volumes with lower energy consumption. To serve this purpose, railway bridges have been constructed over the years using various materials, among which steel has gained prominence due to its versatility and the ability to span long distances with lightweight structures. In these bridges, structural details such as welded connections can feature various geometric configurations that result in stress concentration points. When combined with dynamic loading and second-order effects, these stress concentrations make fatigue one of the primary causes of failure in steel bridges. However, assessments for this type of limit state can be complex, and more accurate approaches, such as the global-local methodology, can be employed. Within this context, a fatigue life assessment is conducted on a welded connection of a railway bridge with a composite steel-concrete structure. The analysis is carried out using finite element models in the commercial software Ansys Mechanical APDL v. 2020R1, considering two modeling scales – global and local. Fatigue life is estimated using both the nominal stress method and the hot-spot stress method. Damage per vehicle passage is computed based on the stress history, followed by the estimation of the number of load cycles the structure can withstand, in accordance with the recommendations of the International Institute of Welding (IIW) and EN 1993-1-9:2005. The results indicate that for the evaluated detail, fatigue life is not infinite, even when considering the passage of the lightest type of vehicle operating on the track. Furthermore, it is evident that increases in vehicle weight and traffic speed have a significant impact on the fatigue life of the detail. Regarding standards and methodologies, the nominal stress method was found to be non-conservative for fatigue life prediction, whereas the IIW methodology yielded more conservative results than those provided by EN 1993-1- 9:2005.
dc.description.resumoNa matriz de transporte de cargas, as ferrovias têm o papel de complementar a logística, proporcionando grande volume de transporte com menor recurso energético. Para este fim, as pontes ferroviárias foram construídas ao longo dos anos com o uso de diversos materiais, dentre os quais o aço ganhou espaço devido à sua versatilidade, além da possibilidade de vencer grandes vãos com estruturas leves. Nessas pontes, em detalhes estruturais como ligações soldadas, configurações geométricas diversas podem resultar em pontos nos quais ocorre concentração de tensões. Somadas às ações dinâmicas e esforços de segunda ordem, essas concentrações de tensões fazem com que o fenômeno da fadiga seja um dos principais causadores de colapsos em pontes de aço. Todavia, as verificações para este tipo de estadolimite podem ser um processo complexo, e métodos mais precisos como a metodologia globallocal podem ser utilizados. Diante desse cenário, é realizado o estudo da vida em fadiga de uma ligação soldada de uma ponte ferroviária com estrutura mista de aço e concreto. A análise é realizada por modelos de elementos finitos utilizando o software comercial Ansys Mechanical APDL v. 2020R1 em duas escalas – global e local. A vida em fadiga da estrutura é estimada utilizando tanto o método da tensão nominal quanto o método de tensão de hot-spot. O cálculo do dano quando da passagem de um veículo é estimado a partir do histórico de tensões, seguido da estimativa do número de ciclos de carga suportados pela estrutura, de acordo com as recomendações do International Institute of Welding (IIW) e o EN 1993-1-9:2005. Os resultados apontam que para o detalhe avaliado, a vida em fadiga não é infinita, mesmo considerando a passagem do veículo tipo mais leve que circula na via. Além disso, evidenciase que o aumento no peso do material circulante e da velocidade de tráfego possuem impacto significativo na vida em fadiga do detalhe. Com relação aos métodos e procedimentos normativos, o método da tensão nominal foi inseguro para a previsão da vida em fadiga e a metodologia do IIW leva a resultados mais conservadores que a do EN 1993-1-9:2005
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20688
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectFadiga
dc.subjectElementos finitos
dc.subjectPonte ferroviária
dc.subjectTensão hot spot
dc.subjectMetodologia global-local
dc.subjectFatigue
dc.subjectFinite element models
dc.subjectRailway bridges
dc.subjectHot spot stress
dc.subjectGlobal-local methodology
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
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dc.typemasterThesis
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