Rafael Dalvi Nunes
Título
Sobre o Dimensionamento Via MRD de Colunas de Aço em PFF com Seção Ue sob Modo de Falha Distorcional e Temperaturas Elevadas
Resumo
Este trabalho apresenta a análise numérica de colunas de aço em perfil formado a frio (PFF) com perfil U enrijecido (Ue) sob compressão axial, sujeitas ao modo de falha distorcional e à alta temperatura, com intuito de estudar o comportamento na pósflambagem e a aplicabilidade do Método da Resistência Direta (MRD) – este prescrito pelas normas ABNT NBR 14762:2010 e AISC – na estimativa da resistência última. Os modos de flambagem e as respectivas forças críticas são determinados por meio de análises de autovalores (MEF) e segundo a Teoria Generalizada de Vigas, com emprego do programa de livre acesso GBTul (IST/Portugal). A trajetória de equilíbrio na pósflambagem distorcional e a resistência última são obtidas a partir de uma análise não linear física e geométrica, através de um modelo numérico de elementos finitos de casca – desenvolvido com auxílio do software ANSYS. Para alcançar este objetivo são concebidos modelos numéricos variando alguns parâmetros de análise. São consideradas colunas (i) sujeitas a oito distribuições de temperatura (20-100-200-300-400-500-600- 700-800ºC), (ii) exibindo seis configurações geométricas de seção transversal, (iii) exibindo sete tensões de escoamento à temperatura ambiente, selecionadas para cobrir uma vasta gama de esbeltez distorcional, (iv) sujeitas a duas condições de apoio, sendo estas fixa (FF) e pinada (PP). Os resultados obtidos são utilizados na proposição de modificações na curva do MRD para contemplar o caso de colunas sujeitas a temperatura elevada, como aquelas encontradas em situações de incêndio.
Abstract
This work presents a numerical investigation of cold-formed steel lipped channel columns subjected to distortional failure and elevated temperature, in order to study the post-buckling behavior and the performance of the current Design Strength Method (DSM) provisions to estimate the ultimate strength – DSM is prescribed in ABNT NBR 14762:2010 and AISC design rules. The buckling modes and respective ultimate strength were obtained through buckling analyses, performed either with Generalized Beam Theory (GBT) and eigenvalue analyses (shell finite element analyses – SFEA/ANSYS). The columns distortional post-buckling equilibrium paths and ultimate strength data were determined through SFEA carried out in the ANSYS code. The columns analyzed exhibit (i) eight uniform temperature distributions (20-100-200-300-400-500-600-700-800ºC), (ii) six cross-section dimensions and lengths, (iii) seven room-temperature yield stress, covering a wide distortional slenderness range and (iv) two end support conditions, namely fixed (FF) and pinned (PP). The obtained results were also used to preliminary purpose modifications in the MRD design curve in order to involve cases of columns subjected to elevated temperature caused by fire conditions.
