Análise numérica da flambagem distorcional de perfis formados a frio tipo cartola submetidos à flexão não-uniforme
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37955 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.120 |
Resumo: | Cold-formed steel (CFS) members stand out among steel structures notably due to their lightness, structural efficiency (high strength-to-weight ratio) and versatility. However, given their thin-walled geometry, CFS are highly susceptible to instability phenomena. The objective of this research is to analyze the structural behavior of cold-formed steel hat-section beams under non-uniform bending about the major and minor-axis, regarding the risks of distortional buckling. Through the Generalized Beam Theory (GBT), using the computational program GBTUL, the geometries where the distortional failure is predominant were selected, presenting: distortional modal participation (Pdist) greater than 85% and distortional critical buckling moments (McrD) significantly below their local (McrD) and global (McrG) counterparts. Through the computational program ABAQUS, a shell finite element model was developed to perform buckling and post-buckling analysis on the selected beams. The results obtained from the developed model – which include equilibrium paths, deformed configurations, failure moments and collapse mechanisms – show that the currently codified Direct Strength Method (DSM) distortional design curve is inadequate to estimate failure moments in the moderate-to-high slenderness range. Thus, modifications in the design curves were proposed, in order to improve the predictions of the beams’ resistant capacity. |
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Análise numérica da flambagem distorcional de perfis formados a frio tipo cartola submetidos à flexão não-uniformeNumerical analysis on distortional failure of cold-formed steel hat-section beams under non-uniform bendinganálise numéricaperfis formados a frioflambagem distorcionalflexão não-uniformenumerical analysiscold-formed steeldistortional bucklingnon-uniform bendingCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASEngenharia civilAço - ForjamentoAço - Tratamento térmicoAço - Vigas - Flambagem (Mecânica)Cold-formed steel (CFS) members stand out among steel structures notably due to their lightness, structural efficiency (high strength-to-weight ratio) and versatility. However, given their thin-walled geometry, CFS are highly susceptible to instability phenomena. The objective of this research is to analyze the structural behavior of cold-formed steel hat-section beams under non-uniform bending about the major and minor-axis, regarding the risks of distortional buckling. Through the Generalized Beam Theory (GBT), using the computational program GBTUL, the geometries where the distortional failure is predominant were selected, presenting: distortional modal participation (Pdist) greater than 85% and distortional critical buckling moments (McrD) significantly below their local (McrD) and global (McrG) counterparts. Through the computational program ABAQUS, a shell finite element model was developed to perform buckling and post-buckling analysis on the selected beams. The results obtained from the developed model – which include equilibrium paths, deformed configurations, failure moments and collapse mechanisms – show that the currently codified Direct Strength Method (DSM) distortional design curve is inadequate to estimate failure moments in the moderate-to-high slenderness range. Thus, modifications in the design curves were proposed, in order to improve the predictions of the beams’ resistant capacity.FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)Os perfis formados a frio (PFF) têm destaque entre as estruturas de aço devido à sua leveza, eficiência estrutural (alta relação resistência/peso) e versatilidade de utilização. Entretanto, em virtude da espessura reduzida de seus elementos, os PFF estão propensos a fenômenos de instabilidade. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento estrutural de vigas em perfis formados a frio do tipo cartola submetidas à flexão não-uniforme em torno dos eixos de maior e menor inércia, relativamente aos riscos do modo de flambagem distorcional. Através da Teoria Generalizada de Vigas, por meio do programa computacional GBTUL, foram identificadas geometrias onde o modo de flambagem distorcional é predominante, apresentando: participação modal distorcional (Pdist) maior que 85% e momento crítico de flambagem distorcional (McrD) significativamente abaixo dos momentos críticos de flambagem local (McrL) e global (McrG). Através do programa computacional ABAQUS, um modelo numérico de casca em elementos finitos foi desenvolvido para realizar as análises de flambagem e pós-flambagem das geometrias selecionadas. Os resultados obtidos com o modelo numérico desenvolvido – que incluem trajetórias de equilíbrio, configurações deformadas, momentos resistentes e mecanismos de colapso – evidenciam que a curva de dimensionamento distorcional do Método da Resistência Direta (MRD) atualmente normatizada é inadequada para estimar a resistência das estruturas com índice de esbeltez moderado a alto. Dessa forma, foram propostos ajustes nos parâmetros da curva, a fim de possibilitar uma melhor estimativa da capacidade resistente dos perfis.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia CivilVieira, Gregório Sandrohttp://lattes.cnpq.br/3178154173211778Ferreira, Felipe Piana Vendramellhttp://lattes.cnpq.br/5933034803347448Almeida, Ariovaldo Fernandes dehttp://lattes.cnpq.br/3498238970258868Dib, Carla de Amorim Lana2023-06-02T20:32:44Z2023-06-02T20:32:44Z2023-02-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDIB, Carla de Amorim Lana. Análise numérica da flambagem distorcional de perfis formados a frio tipo cartola submetidos à flexão não-uniforme. 2023. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.120.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37955http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.120porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2023-12-13T18:29:47Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/37955Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2023-12-13T18:29:47Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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