Renato Evangelista Luna Cruz

Título

Análise Experimental e Dimensionamento de Colunas Esbeltas Pinadas em Perfil Cantoneira de Abas Iguais de Aço Formado a Frio


Orientador(es)

Alexandre Landesmann
Dinar Reis Zamith Camotim


Resumo

Apesar de sua simplicidade geométrica, as colunas compostas por seção-transversal tipo cantoneira em aço formado a frio apresentam comportamento estrutural bastante singular. Tais elementos exibem modos globais de flambagem por flexo-torção e flexão na menor inércia. Estes fenômenos estão associados a um patamar de força axial crítica aproximadamente horizontal (denominado de platô); exibindo comportamento pós-crítico e resistência última distintos e, notadamente, dependentes do comprimento ao longo deste platô. Visando harmonizar estas questões, recentemente DINIS e CAMOTIM (2015) desenvolveram, validaram e estabeleceram um novo procedimento racional para dimensionamento via Método da Resistência Direta (MRD) de colunas em cantoneiras de abas iguais, para duas condições de extremidade – engastadas ou simplesmente apoiadas; mostrando-se capaz de estimar com precisão e segurança seus valores de força axial resistente. Contudo, tal estudo também revelou a escassez de dados experimentais disponíveis de resistência última para colunas esbeltas simplesmente apoiadas – o que significa que o processo de validação para essas colunas envolveu exclusivamente dados numéricos na faixa de esbeltez intermediária a alta. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é preencher a lacuna identificada, através de resultados de campanha experimental de colunas esbeltas de perfis cantoneiras de abas iguais com apoios pinados, isto é, rotulados cilíndricos, para comprimentos pequenos a intermediários, sob modo de falha flexo-torcional. Os resultados obtidos, incluem (i) medições de imperfeições iniciais, (ii) trajetórias de equilíbrio, (iii) configurações deformadas (incluindo o modo de falha) e (iv) forças de colapso, são utilizados para avaliação dos méritos da abordagem de dimensionamento segundo procedimentos propostos.


Abstract

Despite its geometric simplicity, columns composed of cross-section-type angle steel cold-formed feature quite unique structural behavior. These elements show overall buckling methods for flexural-torsional or resulting from the interaction between flexo-torsion (major-axis) and flexural (minor-axis). Both phenomena are associated with a level of approximately horizontal critical axial force; displaying post-critical behavior and distinct last stand and, in particular, dependent on the length of the column considered throughout this plateau. To harmonize these issues recently DINIS and CAMOTIM (2015) developed, validated and established a new procedure for rational scaling via Direct Strength Method (DSM) of columns of angles, to two end conditions – fixed-ended or pin-ended; proving to be able to estimate accurately and safely their sturdy axial force values. However, this study also revealed the lack of experimental data available last stand for slender columns pin-ended - which means that the validation process for said columns involved only numeric data in the intermediate range of the high slenderness. In this context, the aim of this study is to fill the gap identified through results of experimental campaign of slender columns of angle profiles of the same tabs labeled with cylindrical support for small lengths to intermediaries under way of flexo-torsional failure. The results, which include (i) Measurement of initial imperfections, (ii) equilibrium paths, (iii) the deformed configurations (including the failure mode), and (iv) collapsing loads are used to evaluate the approach merits sizing second proposed procedures, showing good correlation.


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