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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9MBHXF| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Análise numérica da flambagem do montante de alma devida ao cisalhamento em vigas de aço celulares |
| Authors: | Hugo Cesar Vieira |
| First Advisor: | Ricardo Hallal Fakury |
| First Referee: | Armando Cesar Campos Lavall |
| Second Referee: | Ana Lydia Reis de Castro e Silva |
| Third Referee: | Gustavo de Souza Verissimo |
| Abstract: | Atualmente, a utilização de vigas celulares tem sido cada vez mais intensa devido à sua geometria flexível e também por proporcionar, em diversas situações, um projeto mais econômico. Desse modo, para uma aplicação eficiente, o conhecimento do seu comportamento é de fundamental importância, entretanto, foi observado que poucos são os trabalhos relacionados às vigas celulares principalmente no que diz respeito aos seus modos de colapso. Nesse contexto, um dos modos de colapso mais complexos é a flambagem do montante de alma, causada por compressão ou cisalhamento. O espaçamento entre as aberturas, a esbeltez da alma e o diâmetro das aberturas são alguns dos parâmetros que interferem no fenômeno, mas o conhecimento do seu comportamento ainda é impreciso. Este trabalho tem como objetivo estudar os parâmetros e as características que governam a flambagem do montante de alma devida apenas ao cisalhamento em vigas celulares via análise não linear pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). Em adição, tem como objetivo estudar e avaliar a validade de formulações analíticas existentes e, caso necessário, propor novos procedimentos considerando a faixa de variação de esbeltez da alma dos perfis I laminados de faces paralelas (série W) fabricados no Brasil. Para tal, o modelo numérico desenvolvido considerou as não linearidades de geometria e de material. Resultados disponíveis na literatura foram utilizados para a validação e calibração desse modelo. Foi observado que a flambagem do montante de alma devida ao cisalhamento ocorre predominantemente quando a relação entre o passo e o diâmetro das aberturas se situa entre 1,2 e 1,4. Adicionalmente, tendo em vista a boa aproximação dos resultados obtidos, a capacidade resistente proposta é baseada no método desenvolvido por Lawson et al. (2002). Entretanto, algumas diferenças foram observadas, principalmente quando a relação entre o diâmetro das aberturas e a altura total da seção transversal da viga celular (D0/dg) e a relação entre o passo e o diâmetro das aberturas (p/D0) se reduzem. Além disso, observou-se que o método de Lawson et al. (2002) não consegue levar em conta corretamente vigas nas quais a distância entre as faces das aberturas é pequena. Com base nessas constatações, foram adicionados ao método de Lawson et al. (2002) fatores de ajuste que permitiram tornar seus resultados mais próximos dos resultados numéricos obtidos neste trabalho. |
| Abstract: | Currently, the use of cellular beams has been intensely increasing, due to their flexible geometry and to the fact that they provide, in several situations, a more economical design. Thus, for an efficient utilization, the knowledge of their behaviour is extremely important. However, it was observed that there are few works related to cellular beams, especially with regard to their collapse modes. In this context, one of the most complex collapse modes is the web-post buckling by compression or by shear. The spacing between the openings, the web slenderness and the opening diameter are some parameters that influence the phenomenon, but the knowledge of their behaviour is still unclear. This project aims at evaluating, by nonlinear Finite Element Method (FEM) analysis, the behavior of the cellular steel beams, according to the web-post buckling due to shear. In addition, it targets on studying and examining existing analytical formulations and, if necessary, proposing new procedures, considering the range variation of the slenderness of the web rolled parallel faces I profiles (W series) manufactured in Brazil. For this, numerical models were developed, taking geometric and material nonlinearities into account. Available results in the literature were used for validation and calibration of these models. It was observed that the web-post buckling by shear occurs predominantly when the spacing and diameter of the openings ratio is between 1.2 and 1.4. Additionally, considering the good approximation of the obtained results, the resistance capacity is based on Lawsons et al. (2002) methodology. However, some differences were observed especially when the diameter of the openings and the total height of the cellular beam cross section ratio (D0/dg) and the step and the diameter of the openings ratio (p/D0) are reduced. Furthermore, it was observed that Lawsons et al. (2002) method doesnt consider properly the beams with a small the distance between the faces of the openings. Based on these findings, two adjustment factors were added to Lawsons et al. (2002) method, so that its results could approximate the numeral results got in this work. |
| Subject: | Engenharia de estruturas |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9MBHXF |
| Issue Date: | 23-May-2014 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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