In this thesis, hybrid stress finite element is formulated for the analysis of the isotropic, thin walled, open section beams with variable cross sections. The beam element has two nodes each having seven degrees of freedom. Assumption of stress field is sufficient to determine the element stiffness matrix. Axial, flexural and torsional effects are taken into account in the analysis. The methodology can be applied both to the tapered and the uniform beams. Throughout this study, firstly element cross-sectional properties are computed using the flow analogy of the inter-connected elements which may have different thicknesses. Then another computer program calculates the displacements and stresses at the nodes along the beam. The results obtained are compared to the results taken from literature and commercial FEM program Nastran.

[pt] Entre materiais renováveis de baixo impacto ambiental o bambu se destaca devido ao seu crescimento rápido, alta resistência à tração, baixo peso específico e flexibilidade. É um material compósito natural com fibras longas alinhadas unidirecionalmente, anisotrópico, que não está sendo usado amplamente nas construções civis por razão de falta de informações técnico-científicas. O bambu é um material inteligente com a distribuição das fibras longitudinais como functionally graded composite material (FGM). O objetivo deste trabalho é continuação dos estudos sobre o comportamento de bambu para aplicação nas obras de engenharia, que inicio na PUC-Rio em 1979. Neste estudo específico foi observado comportamento de bambu da espécie Phyllostachys pubescens (Mosô) (através dos ensaios experimentais) sujeito a carga de torção e flexão pura (realizados com utilização do sistema de reconhecimento de imagem) e simulações computacionais em programa de elementos finitos Abaqus. Os ensaios foram feitos para os corpos de prova inteiros (de 1 metro de comprimento) e os mesmos corpos de prova foram posteriormente fissurados no meio, alargando a fissura para cada ensaio até a ruptura. / [en] Among renewable materials with low environmental impact bamboo stands out because of rapid growth, high tensile strength, low specific weight and flexibility. It is a natural composite anisotropic material with unidirectionally aligned long fibers, which is not widely used in civil construction yet due to lack of technical and scientific information. Bamboo is an intelligent material with the distribution of longitudinal fibers as functionally graded composite material (FGM). The objective of this work is to continue the study the behavior of bamboo for application to engineering works, which started at PUC-Rio in 1979. In this specific study was observed the behavior of Moso bamboo (Phyllostachys pubescens) through the experimental observation of pure torsion and bending (realized with utilization of image recognition system) and computer simulations in finite element program Abaqus. The tests were done for the whole bamboo specimens (1 meter long) and the same specimens were subsequently cracked in the middle extending the crack for each test until failure.