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Título: Análise numérica do comportamento de perfis formados a frio com perfurações enrijecidas.
Autor(es): Nicolau, Igor Amaral Neves de
Orientador(es): Souza, Flávio Teixeira de
Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Palavras-chave: Chapas de aço - processo a frio
Ligações parafusadas - furos com bordas enrijecidas
Flambagem - mecânica
Método dos Elementos Finitos
Data do documento: 2022
Membros da banca: Souza, Flávio Teixeira de
Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Paula, Geraldo Donizetti de
Nunes, Gabriel Vieira
Referência: NICOLAU, Igor Amaral Neves de. Análise numérica do comportamento de perfis formados a frio com perfurações enrijecidas. 2022. 77 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia das Construções) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.
Resumo: O uso dos Perfis Formados a Frio (PFF) é bastante amplo, podendo ser utilizado na indústria automobilística e aeronáutica, na construção civil, em sistemas de armazenagem, etc. Os furos podem estar presentes nos elementos estruturais com o intuito de compatibilização com os projetos de instalações prediais ou para encaixes das ligações nos sistemas de armazenagem. Os estudos apontam que furos nas barras ocasionam diminuição da capacidade de carga assim como influencia os modos de flambagem. Com o objetivo de minimizar a queda de resistência das barras com furos, a indústria vem desenvolvendo uma nova geração de barras de Perfis Formados a Frio com furos com bordas enrijecidas. Os estudos apontam para um aumento da capacidade de carga, podendo restaurar ou até mesmo superar os níveis apresentados em Perfis Formados a Frio sem furos. O estudo de Perfis Formados a Frio com furos enrijecidos nas bordas é importante visto que as diversas normas como ABNT NBR 14762:2010 (ABNT, 2010), AISI S100-16, 2016 (AISI, 2016) e AS/NZS 4600:2018 (AS/NZS, 2018) que tratam dos Perfis Formados a Frio ainda não fornecem uma orientação direta sobre colunas com furos enrijecidos nas bordas. Neste trabalho, um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos e implementado por meio do software ANSYS foi usado para avaliar o valor característico da força axial de compressão resistente, associado à flambagem local e distorcional, de forma isolada. O modelo numérico proposto foi validado por comparação com resultados experimentais presentes na literatura. A Teoria Generalizada de Vigas (GBT) auxiliou na escolha das seções transversais e comprimento da coluna no modelo de elementos finitos. A partir das seções selecionadas foi realizado um conjunto de 300 simulações com o modelo numérico proposto validado, avaliando dois modos de flambagem: local e distorcional e três aços com tensões de escoamento diferentes: CF-30, ZAR 250 e ZAR 400. Foram avaliados perfis sem furo (SF), perfis com um furo não enrijecido (FNE) e perfis com um furo enrijecido (FE). Foram adotados três diâmetros para o furo e adotados dois comprimentos do enrijecedor da borda do furo. Os resultados indicaram que os furos enrijecidos podem aumentar a capacidade resistente e reduzir tensões e deslocamentos em relação aos perfis com furos não enrijecidos e mesmo aos perfis formados a frio sem perfurações.
Resumo em outra língua: The use of Cold-formed Steel (CFS) is quite wide and can be used in the automobile and aeronautical industry, in civil construction, in storage systems racks, etc. The holes may be present in the structural members in order to make them compatible with the projects of building installations or for fitting connections in the storage systems. Studies show that holes in columns and beams cause a decrease in load capacity as well as influence buckling modes. In order to minimize the strength reduction of bars with holes, the industry has been developing a new generation of Cold-formed Steel channel sections with edge-stiffened holes. The studies point to an increase in the load capacity, being able to restore or even surpass the levels presented in Cold-formed Steel channel sections without holes. The study of Coldformed Steel with edge-stiffened holes is important since the various standards such as ABNT NBR 14762:2010 (ABNT, 2010), AISI S100-16, 2016 (AISI, 2016) and AS/NZS 4600:2018 ( AS/NZS, 2018) that deal Cold-formed Steel does not yet provide direct guidance about columns with edge-stiffened holes. In this work, a numerical model, based on the Finite Element Method and implemented using the ANSYS software, was used to evaluate the characteristic value of the axial compressive strength, associated with local and distortional buckling, in isolation. The proposed numerical model was validated by comparison with experimental results present in the literature. The Generalized Beam Theory (GBT) helped in the choice of cross sections and column length in the finite element model. From the selected sections, a set of 300 simulations was performed with the validated proposed numerical model, evaluating two buckling modes: local and distortional and three steels with different yield stresses: CF-30, ZAR 250 and ZAR 400. Cold-formed Steel channel sections with no hole (SF), unstiffened hole (FNE) and edge-stiffened hole (FE) were evaluated. Three hole diameters were adopted and two hole edge stiffener lengths were adopted. The results indicated that the edge-stiffened holes can increase the resistance capacity and reduce stresses and displacements in relation to the profiles with un stiffened holes and even to the cold-formed sections without perforations.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia das Construções. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14852
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 30/03/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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