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[pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DA RESISTÊNCIA DIRETA AO DIMENSIONAMENTO DE VIGAS CASTELADAS / [en] APPLICATION OF THE DIRECT STRENGTH METHOD TO THE DESIGN OF CASTELLATED BEAMSCHRISTOVAM DE MORAES WEIDLICH 04 January 2021 (has links)
[pt] Essa pesquisa possui como objetivo investigar os mecanismos de vigas casteladas quanto à sua estabilidade e interação entre modos de flambagem lateral com torção (FLT) e local do tê comprimido (FT). São verificadas as capacidades resistentes de vigas casteladas e, subsequentemente, uma abordagem baseada no Método da Resistência Direta é proposta. As normatizações e guias de dimensionamento atuais tratam dos modos de falha de maneira pouco clara ao considerar a possível interação entre eles, evidenciando a necessidade de estudos e de um método que considere tais efeitos. É realizado um amplo estudo constituído por um universo de 197 vigas casteladas do tipo Litzka biapoiadas sujeitas à flexão pura por meio de modelagem e simulação por análises de elementos finitos lineares e não lineares de material com imperfeições geométricas. Os modelos são validados e o momento último resistente é computado, bem como os momentos críticos dos modos de flambagem global e local. Por fim, são aplicados os conceitos do Método da Resistência Direta e, através de regressão, são propostas equações para previsão do momento nominal resistente levando em conta a interação entre modos de flambagem global e local. Os resultados são comparados com a atual normatização demonstrando melhores valores de previsão para todos os casos, principalmente os que são governados pelo modo local de falha e/ou pela interação dos modos de flambagem. É evidenciada certa discordância dos resultados propostos pelas normas e guias atuais em alguns casos quanto ao dimensionamento à flexão de vigas casteladas, podendo sub ou superestimar sua resistência. / [en] The objective of this research is to investigate the stability mechanisms of castellated beams and the interaction between lateral-torsional and compression tee local buckling modes. A verification of the strength capacity of castellated beams is carried out. Subsequently, an approach based on the Direct Strength Method is proposed for the design of these beams. The treatment of failure modes by current standards and design guides is unclear when considering possible interactions between buckling modes, thus there is a need for more studies and for the development of a design method that takes into account these effects. Firstly, a comprehensive study of 197 simply supported Litzka castellated beams under pure bending moment is carried out. The study involves finite element analyses considering both linear behavior and nonlinear behavior that, which included both material nonlinearity and geometric imperfection. The models are then validated. After computing the moments associated with critical local and global failure modes, and the ultimate moments, along with their respective modes, an approach based on the Direct Strength Method is performed. Equations that consider the interaction for nominal moments prediction are obtained through regression. The developed equation is then compared with current standards procedures. The results show that the proposed equation predicts better values for strength prediction in all cases, especially those in which local and/or interaction failure modes govern the behavior of the beam. The results also show that some of the procedures suggested in standards and guides for the design of castellated beams under flexure, either underestimate or overestimate the failure moment.
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[en] A NUMERICAL INVESTIGATION ON THE INTERACTION BETWEEN GLOBAL AND LOCAL BUCKLING MODES IN CASTELLATED BEAMS / [pt] INVESTIGAÇÃO NUMÉRICA SOBRE A INTERAÇÃO ENTRE MODOS DE FLAMBAGEM GLOBAIS E LOCAIS EM VIGAS CASTELADASFELIPE DA COSTA TOURINHO T SOUZA 02 June 2020 (has links)
[pt] O presente trabalho visa investigar a interação entre a flambagem lateral com
torção e a flambagem local do tê comprimido em vigas casteladas. O método dos
elementos finitos (MEF) é usado para realizar análises paramétricas de vigas
Litzkas sujeitas a flexão pura e considerando combinações da razão entre espessura
e comprimento das mesas e alma, além do comprimento destravado. Para considerar
a possibilidade de aço com diferentes resistências ao escoamento, esbeltezes
adimensionais são utilizadas para prever o comportamento da estrutura de maneira
compreensiva. As respostas de vigas com diferentes combinações de esbeltezes são
comparadas e a resistência relativa de cada uma delas é discutida. A influência das
imperfeições iniciais na capacidade de resistência é avaliada. Os momentos últimos
calculados a partir do MEF são comparados com aqueles calculados de acordo com
as normas de dimensionamento para vigas casteladas, mostrando que esses podem
superestimar ou subestimar as capacidades de resistência. Finalmente, uma
abordagem com o método da resistência direta é testada para prever a resistência
nominal à flexão. Através das análises feitas, conclui-se que o Design Guide
subestima a resistência das geometrias analisadas, o método da resistência direta as
superestima e as imperfeições iniciais têm influência no comportamento das vigas
analisadas. / [en] The present work aims to investigate the interaction between lateral torsional
buckling and compression tee local buckling in castellated beams. The finite
element method (FEM) is used to perform a parametric study for Litzka-beams
subject to pure bending moment considering combinations of flange-to-web width
and thickness ratios and unbraced lengths. To account for the possibility of different
yield strengths, non-dimensional local and global slenderness are used to assess the
behavior in a comprehensive manner. The responses for beams having different
combinations of slendernesses are compared and the relative strengths are
discussed. The influence of the initial imperfections on the strength capacity is
evaluated. The FEM ultimate bending moments are compared to those calculated
according to the current design recommendations for castellated beams, showing
that these may either over or underpredict actual capacities. Finally, a direct strength
method approach is tested for the prediction of the nominal bending strength.
Through the performed analyses it was concluded that the Design Guide
underestimate the relative strengths of the analyzed geometries, while the direct
strength method overestimated them and the initial imperfections influence the
structural behavior of the analyzed beams.
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