Isabelle de Souza Sales
Título
COMPORTAMENTO, COLAPSO E DIMENSIONAMENTO VIA MRD DE COLUNAS DE AÇO FORMADAS A FRIO COM SEÇÃO UE AFETADAS POR INTERAÇÃO LOCAL-DISTORCIONAL SOB TEMPERATURAS ELEVADAS
Resumo
Este trabalho é destinado à investigação de modelagem numérica do comportamento estrutural e da resistência de colunas de aço em perfil formado a frio submetidas ao modo de falha local-distorcional sob temperaturas elevadas, com consideração do Método da Resistência Direta (MRD) para o dimensionamento. Os resultados obtidos através das análises com elementos finitos de casca no código ANSYS abrangem colunas com (i) um tipo de condição de apoio (biengastadas), (ii) seções transversais do tipo Ue, (iii) valores de tensões de escoamento em temperatura ambiente/moderada correspondentes à esbeltezes até 3.0, (iv) imperfeições geométricas iniciais puramente distorcionais com pequenas amplitudes, e (v) sujeitas a oito temperaturas uniformes até 800 ◦C. Para simular a dependência das propriedades do aço com o efeito da temperatura, é aplicado uma relação constitutiva baseada na norma europeia EC3-1.2 para aço formado a frio. As forças últimas obtidas numericamente são usadas para avaliar como a dependência do aço com a temperatura influencia na qualidade das estimativas segundo as curvas de resistência. Por fim, são propostas curvas modificadas para colunas biengastadas, com as quais há uma melhora na performance da abordagem NDL em relação à previsão da resistência última.
Abstract
This work is intended to investigate the structural behavior and strength of coldformed steel columns failing in local-distorcional modes at elevated temperatures, considering the Direct Strength Method (DSM) design. The numerical results, obtained by means of ANSYS shell finite element analyses, concern columns with (i) one type of support condition (fixed end-sections), (ii) lipped channel cross-section shapes, (iii) room/moderate temperature yield stresses corresponding to slenderness up to 3.0, (iv) pure distortional initial geometrical imperfections with small amplitudes, and (v) subject to eight uniform temperatures (up to 800 ◦C). The DSM design equations are ineffective to predict adequaly failure loads of columns under local-distortional interaction and fire conditions. To simulate the steel properties dependence with the temperature effect, the constitutive model is applied based on the Eurocode 3 (EC3-1.2) for cold-formed steel. The column failure load data obtained are used to evaluate how this temperature dependence of the steel influences the quality of the predictions provided by the localdistortional strength curves. Finally, modified curves are proposed for fixed end columns, with which there is an improvement of the NDL approach design related to the ultimate strength predictions.
