Daniel Carlos Taissum Cardoso
Resumo
Neste trabalho, desempenho e resistência de colunas pultrudadas de polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV) sujeitas a compressão concêntrica de curta duração são estudados. Para realizar essa tarefa, uma extensa revisão bibliográfica dos fundamentos é realizada, abordando as teorias de flambagem global e local para material ortotrópico, modos de colapso em colunas perfeitas e teorias sobre o comportamento de colunas 'reais'. As lacunas no conhecimento e na compreensão do comportamento desses membros são identificadas e, para preenchê-las, métodos racionais e abrangentes resultando em diretrizes de projeto simples e eficazes são desenvolvidos e apresentados. Para avaliar os métodos propostos, os resultados são comparados com aqueles obtidos experimentalmente e/ou a partir de análises numéricas via Método das Faixas Finitas (MFF). Os programas experimentais foram dirigidos à resistência à compressão de colunas de tubo quadrado de PRFV com diferentes esbeltezes de coluna e parede; e à flambagem local de colunas curtas de seções tipo-I com diferentes relações entre larguras de mesa e alma e altura da seção e espessura da parede. Os programas incluiram medições da geometria da seção transversal, caracterização dos materiais, determinação experimental de cargas críticas, imperfeições e resistência à compressão e observações a respeito dos modos de colapso e comportamento pós-flambagem.
Abstract
In this work, performance and strength of pultruded glass-fiber reinforced polymer (GFRP) columns subject to short term concentric compression are studied. To accomplish this task, an extensive review of existing background theory is conducted, including global and local buckling theories for orthotropic material, perfect column failure modes and theories behind ‘real’ column behavior. Gaps in the knowledge and understanding of the behavior of these members are identified and, to fill them in, rational and comprehensive methods resulting in simple and effective design guidelines are developed and presented. To evaluate the proposed methods, results are compared to those obtained experimentally and/or from numerical analyzes via Finite Strip Method (FSM). The experimental programs addressed the compressive strength of GFRP square tube columns having different column and wall slenderness; and the local buckling of Isections stub columns having different flange-width-to-section-depth and depth-tothickness ratios. The programs included cross-section geometry measurements, material characterization, experimental determination of critical loads, imperfections and compressive strengths and observations on the failure modes and post-buckling behavior.
