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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2008.tde-16052008-084426
Document
Author
Full name
Wanderson Fernando Maia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2008
Supervisor
Committee
Malite, Maximiliano (President)
Fruchtengarten, Julio
Mori, Dagoberto Dario
Title in Portuguese
Sobre a estabilidade de cantoneiras de aço formadas a frio submetidas à compressão
Keywords in Portuguese
Análise numérica não-linear
Estabilidade estrutural
Estruturas de aço
Imperfeições geométricas
Método da resistência direta
Perfis de aço formados a frio
Abstract in Portuguese
Aparentemente, a análise estrutural de uma cantoneira simples submetida à compressão constitui um problema elementar e, portanto, já largamente conhecido. Entretanto, as cantoneiras formadas a frio, em geral com paredes delgadas (elevadas relações largura/espessura), apresentam dois modos críticos de instabilidade: (i) modo global de flexão, no caso de barras longas, e um modo coincidente local-chapa/global de flexo-torção, que é crítico para barras de menor comprimento. Embora existam procedimentos simplificados de cálculo, recomendados pelas normas, a consideração do modo de flexo-torção é controversa entre pesquisadores. Alguns trabalhos recentes indicam que é conservador considerar o modo de flexo-torção no cálculo da força normal resistente, enquanto outros trabalhos apontam para a necessidade dessa abordagem. Nesse trabalho é investigada a resposta estrutural de cantoneiras simples e enrijecida submetidas à compressão centrada e excêntrica, por meio de análise experimental e de análise numérica não-linear via elementos finitos, sendo avaliado o efeito das imperfeições geométricas iniciais na força normal resistente; também são avaliados os resultados provenientes dos procedimentos normativos: (i) o clássico método das larguras efetivas e (ii) o método da resistência direta (MRD), em que as cantoneiras não são relacionadas como perfis pré-qualificados. Os resultados da análise experimental e da análise numérica não-linear com imperfeições geométricas iniciais indicam a necessidade da consideração do modo de flexo-torção.
Title in English
On the stability of cold-formed steel angles under compression
Keywords in English
Cold-formed steel members
Direct strength method
Geometric imperfections
Numerical non-linear analysis
Steel structures
Structural stability
Abstract in English
Apparently, the structural analysis of a simple angle under compression is an elementary problem, therefore, already largely known. However, cold-formed steel angles, mostly with slender legs, present two critical buckling modes: (i) global-flexural mode, in cases of high length members, (ii) and a coincident local-plate/global-torsional-flexural mode, which is critical for short length members. Although simplified design procedures exist, recommended by specifications, the consideration of the torsional-flexural mode is controversial among researchers. A few recent papers indicate that considering the torsional-flexural mode is conservative, while other papers point to the necessity of this approach. This work investigates the structural response of simple and lipped angles under concentrically and eccentrically compression, by means of tests and nonlinear finite element analysis, being evaluated the effect of initial geometric imperfections; also evaluating the results from design procedures: (i) the classic effective width method and (ii) the direct strength method (DSM), where the angles are not pre-qualified shapes. The results of the experimental and nonlinear numerical analysis with initial imperfections indicate the necessity of considering the torsional-flexural mode.
 
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Publishing Date
2008-05-27
 
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