Natan Sian das Neves
Título
DIMENSIONAMENTO BASEADO NO MRD DE VIGAS DE AÇO FORMADAS A FRIO QUE COLAPSAM EM MODOS DISTORCIONAIS, GLOBAIS E COM INTERAÇÃO DISTORCIONAL-GLOBAL SOB TEMPERATURAS ELEVADAS
Resumo
Este trabalho concentra-se em apresentar resultados de uma investigação numérica abrangente sobre o comportamento pós-flambagem, resistência última e dimensionamento pelo Método de Resistência Direta (MRD) de vigas de aço formados a frio sob flexão uniforme que falham em modos distorcionais, globais e com interação distorcional-global sob elevadas temperaturas, tipicamente causadas por incêndios. As vigas analisadas são constituídas por um único vão, simplesmente apoiadas, porém revelando duas condições de apoio diferentes nas extremidades da viga, diferindo nas restrições de empenamento/deslocamento local/rotação da seção transversal (são totalmente livres ou totalmente impedidas) e, exibem diversas dimensões de seção-transversal, tensões de escoamento e comprimentos, que proporcionam uma vasta gama de relações geométricas e faixas mais amplas de esbeltez. Os resultados apresentados e discutidos consistem em trajetórias de equilíbrio pós-flambagem, momentos de ruptura e modos de colapso, obtidos por meio de análises físicas e geométricas não lineares com imperfeições realizadas no pacote de simulação computacional ABAQUS - discretização das vigas com elemento finito de casca. O modelo constitutivo adotado para simular a dependência da temperatura das propriedades do aço laminado a frio é baseado nas prescrições do EN 1993-1-2 (2005). Os dados de falha obtidos e os disponíveis na literatura foram empregados para avaliar a eficiência das curvas de resistência do MRD atuais e propor modificações, visando estimar previsões dos momentos de ruptura das vigas com boa precisão e confiabilidade, constituindo assim um excelente ponto de partida para a busca por uma abordagem de projeto via MRD capaz de lidar com vigas arbitrárias falhando em modos distorcionais, globais e com interação distorcional-global em temperaturas elevadas.
Abstract
This work aims to present a comprehensive numerical investigation of the post-buckling behavior, ultimate strength, and design by the Direct Strength Method (DSM) of cold-formed Steel beams failing in distortional, global, and with distortional-global interaction modes at elevated temperatures, typically caused by fires. The beams analyzed are made up of a single span, simply supported, but exhi- biting two different support conditions, differing in the end cross-section warping/- local displacement/rotation restraints (they are either fully free or fully prevented), and exhibit different cross-sectional dimensions, yield stresses and lengths, which provide a wide range of geometric relationships and wider slenderness ranges. The results presented and discussed consist of post-buckling equilibrium paths, failure moments, and collapse modes, which are obtained through non-linear physical and geometric analyses with imperfections carried out in the ABAQUS Computer simulation package - discretization of beams with shell finite element. The constitutive model adopted to simulate the temperature dependence of the Steel material properties is based on that prescribed by EN 1993-1-2 (2005) for CFS. The failure data obtained and those available in the literature were used to evaluate the efficiency of the available DSM-based strength curves and propose modifications, aiming to estimate predictions of beam failure moments with accuracy and reliabi- lity, thus constituting an excellent starting point for the search for a DSM-based design approach capable of handling with arbitrary beams failing in distortional, global modes and with distortional-global interaction at elevated temperatures.
