Análise numérica de pilares de aço formados a frio com restrição axial em temperaturas elevadas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tacha Torres, Miguel Eduardo, 1990-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/2911
Resumo: Orientadores: Saulo José de Castro Almeida, Isaias Vizotto
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São apresentadas as calibrações dos modelos numéricos desenvolvidos utilizando o software de elementos finitos ABAQUS que tiveram como base ensaios experimentais desenvolvidos por diversos pesquisadores. De acordo com as calibrações realizadas, de modo geral, os modelos numéricos desenvolvidos são capazes de representar de forma satisfatória o comportamento dos pilares estudados em temperaturas elevadas considerando a restrição axial ao alongamento térmico. Tendo como base os modelos devidamente calibrados, foi desenvolvido um estudo paramétrico abrangendo 1296 casos visando fornecer dados suficientes para avaliação da influência dos parâmetros citados anteriormente na temperatura crítica dos pilares. Produto dessa investigação numérica foi possível identificar que a condição de apoio nas extremidades do pilar, o nível de força inicial e o nível de restrição axial são os parâmetros que mais influenciaram no desempenho dos pilares, atingindo diminuições médias da temperatura crítica de 30%, 32% e 41%, respectivamente, para perfis de seção simples e de 31%, 29% e 45% para perfis compostos. Adicionalmente, no presente trabalho avaliaram-se as resistências à compressão em temperaturas elevadas calculadas seguindo as equações do Método da Resistência Direta -MRD. Para tal fim, foram calculadas as propriedades do aço na temperatura na qual foi identificado o maior valor para a força de restrição atuante em cada um dos 1296 pilares. O presente trabalho adotou como máxima resistência à compressão em temperaturas elevadas o maior valor da força de restrição medido no pilar durante a aplicação da curva de temperatura ISO 834-1. A avaliação das resistências citadas anteriormente sugere que o MRD pode estar fornecendo valores de resistência à compressão em temperaturas elevadas superiores àquelas experimentadas por pilares de aço formado a frio com diferentes níveis de restrição à dilatação térmica. Vale a pena salientar que o presente trabalho constitui uma contribuição no processo de desenvolvimento de um método simplificado de cálculo para determinação de temperatura crítica de pilares de aço formado a frio em temperaturas elevadas considerando a restrição axial imposta pela estrutura circundante, uma vez que os resultados da investigação numérica e dos estudos paramétricos poderão ser usados como insumo e base para a construção do método supracitadoAbstract: The present work aims to present a numerical investigation on the structural behavior of cold-formed steel columns with U cross section with stiffeners, Sigma, I or two Ue, and two Sigma, submitted to high temperatures considering the influence of restriction on thermal expansion, allowing to investigate the effects of some parameters: cross-sectional dimensions, local and global slenderness, binding conditions at the ends, level of initially applied force and influence of axial restriction on the critical temperature of the pillars. Calibrations of numerical models developed using ABAQUS finite element software based on experimental tests developed by several researchers are presented. According to the performance in the calibrations, in general, the numerical models developed are able to satisfactorily represent the behavior of the columns studied at high temperatures considering the axial restriction to thermal elongation. Based on calibrated models, a parametric study was developed covering 1296 cases in order to provide enough data to assess the influence of the aforementioned parameters on the critical temperature of the columns. As a result of this numerical investigation, it was possible to identify that the condition of support at the ends of the column, the level of initial force and the level of axial restraint are the parameters that most influenced the performance of the columns, reaching average critical temperature decreases of 30%, 32 % and 41%, respectively, for single section profiles and 31%, 29% and 45% for composite profiles. Additionally, the present work evaluates the compressive strengths at high temperatures calculated following the equations of the Direct Resistance Method -MRD. The properties of the steel at the temperature at which the highest value for the restraining force acting on each of the 1296 columns were identified. The present work adopted as maximum compressive strength at high temperatures the highest value of the restraint force measured on the column during the application of the ISO 834-1 temperature curve. The evaluation of the aforementioned strengths suggests that the MRD may be provide compressive strength values at elevated temperatures higher than those experienced by cold-formed steel columns with different levels of restriction to thermal expansion. It is important to highlight that the present work is a contribution in the process of developing a simplified calculation method for determining the critical temperature of cold-formed steel columns at high temperatures considering the axial constraint imposed by the surrounding structure, since the results numerical investigation and parametric studies can be used as inputs and basis for the construction of the aforementioned methodMestradoEstruturas e GeotécnicaMestre em Engenharia Civil[s.n.]Almeida, Saulo José de Castro, 1982-Vizotto, Isaias, 1955-Baságlia, Cilmar DonizetiRigobello, RonaldoUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASTacha Torres, Miguel Eduardo, 1990-20212021-11-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (253 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/2911TACHA TORRES, Miguel Eduardo. Análise numérica de pilares de aço formados a frio com restrição axial em temperaturas elevadas. 2021. 1 recurso online (253 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/2911. 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