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Title: Análise teórico-experimental da estabilidade de colunas perfuradas em perfis de aço formados a frio de seções tipo rack.
Authors: Souza, Flávio Teixeira de
metadata.dc.contributor.advisor: Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Keywords: Estruturas metálicas
Método dos elementos finitos
Flambagem - mecânica
Modos de instabilidade
Modo distorcional
Issue Date: 2013
Citation: SOUZA, Flávio Teixeira de. Análise teórico-experimental da estabilidade de colunas perfuradas em perfis de aço formados a frio de seções tipo rack. 2013. 194 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
Abstract: Os perfis formados a frio têm sua utilização crescente devido às suas características, principalmente economia e versatilidade. Uma de suas aplicações é a construção de sistemas de armazenagem, os racks, em que as colunas constituem-se de perfis formados a frio com seção característica e perfurações ao longo de seu comprimento que visam facilitar a montagem. As seções utilizadas estão sujeitas aos modos local, distorcional e global. A influência das perfurações na ocorrência destes modos ainda não é inteiramente conhecida. O objetivo deste trabalho é contribuir para o entendimento deste fenômeno com a realização de análise teórico experimental para avaliação da ocorrência dos modos de flambagem em perfis perfurados e a possível interação entre eles. A Teoria Generalizada de Vigas (GBT) e o Método dos Elementos Finitos foram utilizados na definição da geometria de uma série de protótipos com e sem perfurações sujeitos à ocorrência dos modos de local, distorcional e global, de forma isolada ou em interação. Estes protótipos foram ensaiados, e os resultados experimentais foram utilizados para a validação de um procedimento via elementos finitos de análise não linear de perfis formados a frio. A comparação entre resultados numéricos e experimentais demonstrou a validade do uso de Método dos Elementos Finitos, com dispersão máxima de 5,3%. A análise da estabilidade da seção por meio do Método dos Elementos Finitos foi utilizado no Método da Resistência Direta para a avaliação de sua eficiência na previsão da resistência dos perfis formados a frio do tipo rack com e sem perfurações. Foi considerada a ocorrência dos modos isolados e em interação. A consideração dos modos de forma isolada levou a uma dispersão máxima em relação aos resultados experimentais de 22,1% com a consideração da área bruta e 19% com a consideração da área líquida. A consideração dos modos em interação levou a dispersões de 30,5% e 32,4% considerando-se a área bruta e a área líquida, respectivamente. Porém, quando se aprofunda a análise da estabilidade da seção e são excluídos os modos que não estão presentes nos comprimentos das colunas consideradas, o Método da Resistência Direta com a consideração da interação entre os modos leva a dispersões máximas de 11,4% e 13,8% considerando-se a área bruta e a área líquida, respectivamente, o que indica a viabilidade de sua aplicação para colunas com perfurações.
metadata.dc.description.abstracten: Cold formed steel sections are widely used in many structural applications, due to their versatility and low cost if compared to other structural sections. They are used in Steel Storage Systems, usually called racks. These systems are built with a special section, with holes along columns length in order to easier fitting connections. The rack sections are under local, distortional or global buckling influence, and the holes effect in buckling modes is still under investigation. This work aims at analyzing perforated columns buckling behavior, evaluating the local distortional and global buckling modes occurrence and the interaction among them by a theoretical-experimental analysis. The Generalized Beam Theory (GBT) and the Finite Element Method were firstly used in order to define specimens with and without perforations, under local, distortional and global modes and local/distortional or distortional/global modes interaction. The specimens were tested under pure compression, and the experimental results were used to validate a non linear Finite Element procedure to analyze perforated cold formed columns. The comparison between experimental and numerical results showed dispersion up to 5,3%, which demonstrates the Finite Element model suitability to this study. In a second stage, Finite Element model was used to determine local, distortional and global critical loads to use the Direct Strength Method (DSM) to assess columns with and without holes resistance. The modes were firstly considered in isolated form, and dispersion between DSM and experimental results was up to 22,1%, if the section gross area is considered and 19 % if considering section net area. The use of DSM predictions to modes in interaction lead to difference between DSM and experimental results up to 30,5% e 32,4%, considering gross and net section area, respectively. An accurate section stability analysis leads to exclusion of modes absent in the columns used in DSM, and in this case the dispersion between experimental and DSM results are up to 11,4% and 13,8% considering gross and net area, respectively, indicating the viability of DSM to evaluate perforated columns resistance.
Description: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/4366
metadata.dc.rights.license: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Autorizo a UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto – a disponibilizar gratuitamente, sem ressarcimento dos direitos autorais, o texto integral da publicação supracitada, de minha autoria, em meio eletrônico, na BDTD – Biblioteca Digital de Teses e Dissertações, no formato especificado, para fins de leitura, impressão e/ou download pela Internet, a título de divulgação da produção científica gerada pela Universidade a partir desta data.
Appears in Collections:PROPEC - Doutorado (Teses)

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