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http://hdl.handle.net/1843/LMCA-72NDQN| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Análise numérica não-linear da flambagem local de perfis de aço estrutural submetidos à compressão uniaxial |
| Authors: | Ana Lydia Reis de Castro e Silva |
| First Advisor: | Ricardo Hallal Fakury |
| First Co-advisor: | Estevam Barbosa de Las Casas |
| First Referee: | Armando Cesar Campos Lavall |
| Second Referee: | Francisco Carlos Rodrigues |
| Third Referee: | Eduardo de Miranda Batista |
| Abstract: | Os perfis estruturais, laminados e soldados, das barras de aço axialmente comprimidas, compostos por placas esbeltas, podem apresentar a flambagem local de seus elementos constituintes. Trata-se de um fenômeno típico dos elementos de placa, no qual têm-se o aparecimento de grandes deslocamentos transversais normais ao plano médio da peça, com o eixo da barra permanecendo reto, devido a pequenas variações no carregamento. Após o início da ocorrência da flambagem local, ocorre uma mudança na distribuição original das tensões no plano médio das placas, conferindo uma resistência pósflambagem. A determinação do comportamento generalizado de pós-flambagem deve incorporar os fatores de influência inerentes a esse tipo de problema, como a esbeltez da placa, as imperfeições geométricas iniciais, as tensões residuais e não- linearidade do material. Neste trabalho foi realizado um estudo amplo, conceitual e numérico, através do programa ABAQUS versão 6.5-1, da flambagem local de peças estruturais de aço submetidas à compressão uniaxial centrada, para os perfis estruturais I duplamente simétricos e cantoneiras de abas iguais, com a consideração das não- linearidades, objetivando contribuir na compreensão do fenômeno. O desenvolvimento do trabalho contemplou um estudo dos conceitos fundamentais envolvidos na flambagem local, o estudo do Projeto de Revisão da Norma Brasileira de Projeto e Execução de Estruturasde Aço de Edifícios, PR NBR 8800 (2006) e os estudos da estabilidade de placas isoladas e dos perfis estruturais. Foi aplicada uma metodologia de implementação e verificação, partindo-se de casos simples encontrados na literatura e fazendo-se o acoplamento gradual dos fatores de influência do fenômeno. Essa metodologia mostrouseadequada, apresentando resultados coerentes em todas as etapas e possibilitando o entendimento e a validação dos resultados. Foram obtidas as curvas de resistência dos perfis estudados em função da esbeltez de seus elementos componentes, as quais foram comparadas às da norma brasileira. A concordância numérica dos modelos de referência e a coerência comportamental observada indicam uma abordagem correta que conduziu a resultados representativos. Com base nesses resultados, puderam ser avaliados os procedimentos do PR NBR 8800 (2006) e algumas considerações relevantes observadas neste trabalho foram: (i) a influência das tensões residuais, principalmente nas placas esbeltas; (ii) a observação das imprecisões encontradas na aproximação do estudo de seções pelo desacoplamento de suas placas constituintes, devido às diferenças comportamentais; (iii) as simplificações e imprecisões da norma brasileira quanto à resistência pós-flambagem, ao parâmetro limite de esbeltez e às tensões residuais consideradas para as cantoneiras; (iv) as imprecisões da norma brasileira quanto à curva de resistência de perfis I laminados de alma muito esbelta e (v) as imprecisões da normabrasileira pela desconsideração dos perfis I soldados formados por placas cortadas à maçarico. |
| Abstract: | Local buckling of plates normally presents large displacements in the normal direction of the medium plane of the plate due to small loading changes, with the axis of the bar remaining straight. This is a typical phenomenon of axially compressed steel columns, composed either with welded or hot- rolled structural shapes. When the plate buckles locally, there is a change in the original stress distribution in the medium plane of the buckled plate and an increase in the strength, called post-buckling strength. The postbuckling strength behaviour is affected by many nonlinear influence parameters, such as plate slenderness, initial geometric imperfections, residual stresses and nonlinear material behaviour. In this work, it was developed a theoretical and numerical study, using the nonlinear analysis software ABAQUS, in order to comprehend the local buckling nonlinear behaviour of structural I shapes and structural angles of axially compressed steel columns. First the fundamentals of the local buckling and the basis of the formulation of the Revision of the Brazilian Standard for the Design of Steel Structures PR NBR 8800 (2006) was described. Subsequently, several analysis of platestability and local buckling of sections were performed. It was adopted a methodology for the implementation and analysis starting from simple cases found in the literature and gradually adding the nonlinear influence parameters. This approach allowed the understanding and validation of the results, showing good numerical agreement in the comparisons and also the expected behaviour in the analysis. The strength curves of thestudied profiles were obtained as a function of the slenderness of their component elements and were compared to the Brazilian Standard curves. The results showed a valid approach for the problem, contributing to the characterization of the behaviour of these structural steel profiles under the local buckling phenomenon, and allowed to question the procedures of the PR NBR 8800 (2006). Some relevant issues pointed inthis study are: (i) the influence of the residual stresses, especially for thin plates; (ii) the differences introduced by the approximation of the section behaviour by the observation of the isolated plates behaviour; (iii) the simplifications and errors in the Brazilian Standard formulation of post-buckling resistance of structural angles; (iv) the confusions in the Brazilian Standard strength curves of structural I shapes with slenderwebs; and (v) the lack of accuracy in the Brazilian Standard by the disregarding of the structural welded I shapes composed by cut- flame plates. |
| Subject: | Engenharia de estruturas Flambagem (Mecanica) Estabilidade estrutural Barras de aço Carga axial |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/LMCA-72NDQN |
| Issue Date: | 21-Dec-2006 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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