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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23584
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Comportamento estrutural de colunas de seção transversal cruciforme |
Título(s) alternativo(s): | Structural behaviour of cruciform columns with fixed end supports |
Autor: | Guimarães, Bruno de Faria ![]() |
Primeiro orientador: | Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de |
Primeiro membro da banca: | Rodrigues, Monique Cordeiro |
Segundo membro da banca: | Sarquis, Fernando Rocha |
Terceiro membro da banca: | Alves, Vinicius Nicchio |
Resumo: | Seções transversais onde as linhas médias dos elementos de placa convergem em um único ponto, como nas seções cruciformes, são altamente suscetíveis a fenômenos de instabilidade por torção devido à sua baixa rigidez torcional. A quantidade limitada de pesquisas na literatura sobre o comportamento de colunas com esse tipo de seção transversal destaca a necessidade de novas investigações para entender plenamente os fenômenos de instabilidade que afetam esses elementos estruturais e permitir o desenvolvimento de métodos de dimensionamento mais precisos, especialmente no caso de colunas fabricadas com aços inoxidáveis. Portanto, este trabalho apresenta uma análise numérica utilizando o método dos elementos finitos do comportamento de colunas biengastadas com seção transversal cruciforme fabricadas em aço carbono e em aço inoxidável e sujeitas à falha por flambagem global por torção. Inicialmente, é apresentada a fundamentação teórica necessária para o entendimento do problema investigado. Em seguida, o modelo numérico desenvolvido no software Abaqus é descrito detalhadamente, sendo comparado com resultados experimentais disponíveis na literatura, a fim de validar sua precisão. Posteriormente, análises de flambagem elástica e pós-flambagem elástica e elasto-plástica são realizadas para compreender melhor os fenômenos de instabilidade que regem a falha desses elementos estruturais. Adicionalmente, foi realizada uma análise paramétrica envolvendo um total de 540 modelos numéricos, onde forma consideradas seções transversais com razão b/t variando entre 10 e 20, avaliando tanto aço carbono quanto aços inoxidáveis. O objetivo foi verificar a aplicabilidade do método de dimensionamento do Eurocode 3, que demonstrou ser seguro, porém conservador. Uma curva de flambagem alternativa é proposta para colunas fabricadas em aço carbono, enquanto que, para colunas de aços inoxidáveis, o método lambda demonstrou maior eficiência. |
Abstract: | Cross-sections where the midlines of the plate elements converge at a single point, such as in cruciform sections, are highly susceptible to torsional instability phenomena due to their low torsional stiffness. The limited amount of research in the literature on the behavior of columns with this type of cross-section highlights the need for further investigations to fully understand the instability phenomena affecting these structural elements and to enable the development of more accurate design methods, particularly in the case of columns made of stainless steel. Therefore, this study presents a numerical analysis using the finite element method of the behavior of fixed-ended cruciform columns made of carbon steel and stainless steel and prone to failure by torsional buckling. Essential theoretical foundations for understanding the studied problem are initially provided. Subsequently, the numerical model developed in the Abaqus software is described in detail, and comparisons with experimental results available in the literature are made to validate its accuracy and reliability. Furthermore, buckling and post-buckling analyses were carried out to better understand the instability phenomena governing failure in these structural elements. In addition, a parametric analysis assessed the applicability of the Eurocode 3 design method, which was found to be safe but overly conservative. An alternative buckling curve is proposed for columns made of carbon steel, whereas for stainless steel columns, the lambda method has demonstrated greater efficiency. |
Palavras-chave: | Engenharia civil Análise estrutural (Engenharia) Aço - Estruturas Colunas Estabilidade estrutural Civil engineering Structural analysis (Engineering) Steel, Structural Columns Structural stability |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | GUIMARÃES, Bruno de Faria. Comportamento estrutural de colunas de seção transversal cruciforme. 2024. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23584 |
Data de defesa: | 17-Out-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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