Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Manuel de Azeredo

Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Lúcia Dinis e Paulo Tavares de Castro

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Capa e folha de rosto encabeçada com "Universidade do Porto - Faculdade de Engenharia", mas como local menciona Lisboa / Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Investigadores Coordenadores Ricardo Teixeira Duarte e Carlos Sousa Oliveira

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Emanuel Maranha das Neves

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-20T16:08:13Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseExperimentalPerfis.pdf: 1015387 bytes, checksum: 0a481fca6e09b739d91fd2b48f9bee84 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-20T16:15:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseExperimentalPerfis.pdf: 1015387 bytes, checksum: 0a481fca6e09b739d91fd2b48f9bee84 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-26T15:59:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseExperimentalPerfis.pdf: 1015387 bytes, checksum: 0a481fca6e09b739d91fd2b48f9bee84 (MD5) Previous issue date: 2000 / Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental para colunas curtas constituídas de perfis metálicos de paredes esbeltas em chapa dobrada, com seção transversal com enrijecedor intermediário na alma. Os perfis de chapa dobrada estão sujeitos a fenômenos de instabilidade estrutural, tanto local, que considera problemas de flambagem local e distorcional das paredes que constituem o perfil, quanto global, que considera flambagem por flexão e flexo-torção. Além da análise destes fenômenos, deve-se considerar ainda a interação entre modos de instabilidade locais e globais nos elementos. A flambagem local é um fenômeno de instabilidade que influência na capacidade de carga do elemento comprimido. No caso de perfis de paredes esbeltas a utilização de enrijecedores pode aumentar a capacidade de carga e a eficiência do elemento. O programa experimental consistiu em um estudo experimental em perfis de colunas curtas de seção transversal do tipo U enrijecido submetidas a carregamento centrado, chamado de perfil sigma (Σ) com um enrijecedor intermediário na alma, divididos em quarto séries de ensaios agrupados em função das diferentes dimensões de seção transversal. Foram previstos três protótipos para cada série a ser ensaiada, totalizando doze protótipos. Cada série teve a largura do flange e altura do enrijecedor intermediário variando em relação às demais. As análises realizadas nestes perfis tiveram o objetivo de avaliar a eficiência do tamanho do enrijecedor intermediário na capacidade de carga da coluna, avaliar também a influência da flambagem local na resistência das mesmas e comparar os resultados experimentais das cargas de flambagem local e última com os resultados teóricos obtidos pelas prescrições de norma. ________________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : This work presents an experimental study of steel stub columns constituted of thin-walled cold, formed with intermediate stiffeners in the web. Cold-formed steel members need attention to the problem of structural stability both local, that considers problems of local and distortional buckling of the walls, and global one, that considers problems of flexural and flexural-torsional buckling. Besides the analysis of these problems, it should still be considered the interaction among local and global modes of instability in the structural elements . The local buckling is an instability phenomenon that influence the ultimate capacity of the compressed element. For Cold-formed steel members with thin walled, the use of intermediate stiffeners can improve the load capacity and the efficiency of the element. The profiles studied in this work have cross section of the type rigid U submitted to centered load, called sigma (Σ) with one intermediate stiffener in the web, divided in fourth series of rehearsals contained in function of the different dimensions of traverse section. Three prototypes were foreseen for each series to be rehearsed, totality twelve prototypes. Each series had the width of the flange and height of the intermediary stiffeners varying in relation to the others. The analyses accomplished in these profiles had the objective of evaluating the efficiency of the size of the intermediary stiffeners in the load capacity of the column, to also evaluate the influence of the local buckling in the resistance of the same ones and to compare the experimental results of the load of local buckling and ultimate load with the theoretical results obtained by the codes specifications.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-15T19:17:19Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNuméricasAnálise.pdf: 937619 bytes, checksum: 65ff8f75e6b4388a4f86e6ac35d59465 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-15T19:18:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNuméricasAnálise.pdf: 937619 bytes, checksum: 65ff8f75e6b4388a4f86e6ac35d59465 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-15T19:18:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNuméricasAnálise.pdf: 937619 bytes, checksum: 65ff8f75e6b4388a4f86e6ac35d59465 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-04T14:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNuméricasAnálise.pdf: 937619 bytes, checksum: 65ff8f75e6b4388a4f86e6ac35d59465 (MD5) Previous issue date: 2003 / Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de duas metodologias capazes de resolver o problema de equilíbrio de vigas com restrições de contato. Essas restrições de contato são impostas aqui por bases elásticas modeladas com um parâmetro de rigidez (modelo de Winkler ou molas discretas), e duas situações de contato são consideradas, a saber: bilateral e unilateral. No caso de contato unilateral, a fundação elástica reage somente às solicitações de compressão; já na situação de contato bilateral, a base reage às solicitações de tração e compressão. Na primeira parte do trabalho, uma metodologia geral de solução baseada no emprego do método de Rayleigh–Ritz é proposta e usada em seguida para resolver três problemas particulares de vigas com restrições unilaterais de contato. Uma estratégia de solução iterativa, baseada no método de Newton–Raphson, é usada para resolver o sistema de equações não-lineares resultante da formulação do problema. Na segunda parte da pesquisa, o método dos elementos finitos é usado para discretizar a viga e a fundação elástica, e o problema de contato é tratado diretamente como um problema de minimização, envolvendo somente as variáveis originais do problema, sujeitas às restrições de desigualdade e à condição de complementaridade. Duas formulações são então desenvolvidas (primal e dual) onde as equações relevantes para a solução do problema de contato são escritas na forma de um problema de complementaridade linear (PCL) e resolvidas através do algoritmo de Lemke. As duas metodologias propostas são analisadas e testadas através de vários exemplos e as respostas obtidas através das implementações computacionais realizadas são comparadas com os resultados encontrados na literatura. Por fim, algumas conclusões sobre as metodologias e as formulações desenvolvidas e implementadas, e sobre as aproximações dos resultados são apresentadas no final do trabalho. __________________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Two numerical methodologies capable of solving equilibrium problems of beams with contact restraints are presented in this work. These contact constraints are imposed by one parameter elastic foundations model (Winkle’s model and discrete spring model) and two contact conditions are considered, i.e.: bilateral and unilateral. In the formulation, special attention is given to the case in which the elastic foundation reacts in compression only, characterizing the contact as unilateral. In the first part, a general Rayleigh–Ritz type methodology with moveable boundaries is proposed and used here to solve three particular problems of beams under unilateral contact constraint. An iterative solution strategy, based on the Newton– Raphson method, is used to solve the non-linear equation system obtained in the problem formulation. In the second part, the finite element method is used to model the beam and foundation, and the contact problem is dealt with directly as a minimization problem, involving only the original variables, subjected to inequality constraints and complementarity condition. The relevant equations are presented for two alternative linear complementarity problems (LCP) and solved by Lemke’s algorithm. In the first formulation, named primal, the LCP variables are the beam displacements and the elastic foundation reaction, while in the second formulation (dual), the LCP is derived in terms of the elastic foundation reaction only. The methodologies are illustrated and analyzed by many examples and the results are compared with existing numerical results found in the literature. Some conclusions about the precision of the results, implemented formulations and computational efficiency of these methodologies are presented at the end of the work.

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-24T17:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Callejas_IvanJulioApolonio_M.pdf: 6665684 bytes, checksum: 6eed56a061a9dd6f4ea3f47aeb1ab9e0 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta uma formulação para a análise não linear de pórticos planos. Esta formulação é baseada no método das funções de estabilidade (rigidez). Estas funções são obtidas através da solução da equação diferencial que rege o problema de barras planas. Através destas funções, é possível determinar a matriz de rigidez da barra que leva em consideração os efeitos da não linearidade geométrica. O efeito da não linearidade física é introduzida na análise através do módulo tangente. Este módulo é obtido através de curvas que relacionam o estado de tensão na barra com a respectiva redução na capacidade portante (módulo tangente). Estas curvas são utilizadas para calcular o módulo tangente da barra de acordo com o estado de tensão que está atuando nela. Utilizando o método das funções de rigidez e as curvas citadas acima, um programa de computador foi desenvolvido para análise numérica não linear de pórticos planos. O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um programa de dimensionamento de perfis metálicos no qual os efeitos de não linearidade geométrica e física pudessem ser levados em consideração no dimensionamento. Para tanto, as fórmulas de verificação à tração e à compressão da norma brasileira "NBR 8800" foram programadas e acopladas ao programa de análise estrutural citado anteriormente. Para que o dimensionamento pudesse ser feito automaticamente, foram criados bancos de dados de perfis de dupla cantoneira de abas iguais e perfis em "C". Quatro tipos de dimensionamento foram desenvolvidos: dimensionamento admitindo comportamento elasto-linear da estrutura; dimensionamento considerando o efeito de não linearidade física do material; dimensionamento considerando o efeito de não linearidade geométrica; e dimensionamento considerando o efeito de não linearidade geométrica e física do material atuando em conjunto. O objetivo principal destas análises é verificar se estes efeitos são capazes de modificar os perfis obtidos no dimensionamento elasto-linear comumente realizado na prática pelos calculistas / Abstract: This work presents a formulation to consider the nonlinear effects in the structural ana/ysis of rigid plane frames. This formu/ation is based on the stability functions matrix method. The stability functions are obtained after solving the governing differential equations of the problem (assuming that strains are small and neglecting the axial deformation of the member). Utilizing these functions, it is possib/e to determine the matrix [Ks] that takes into account the geometric nonlinear effects. The material nonlinear effect is introduced in the analysis utilizing the tangent modu/us. Three types of curves are utilized to obtain the tangent modulus: the first is based on the Column Research Council (CRC) Curve; the second is based on the Load and Resistance Factor Design (LRFD) Curve and the last is based on the "NBR 8800 - Projeto e Execução de Estruturas de aço de Edifícios - Método dos Estados Limites" Curve (Brazilian Code of Steel Structures). In these curves, the tangent modulus depends on the stress acting in the cross sectional area of the member. Utilizing the concept of tangent modulus and the stability function method, a program was developed to perform numerical structural analysis of rigid plane frames. The main objective of this work is to develop a program that allows to design steel trusses. The material nonlinear effect and the geometric nonlinear effects were taken into consideration in the designo The equations of "NBR 8800" (Brazilian Code) were programmed to determine the tensile strength and compressive strength (flexural buckling) of the bars of the structure. These equations were introduced into the structural analysis program developed. A table of double ang/es with equal legs angles (structural shapes) and Channels structural shapes were introduced into the program ~oo.Therefore, the design of the steel trusses could be performed automatically by the programo Four types of designing were developed: in the first type, the structure was considered to remain completely elastíc (the nonlinear geometric effects are not considered); in the second, the material nonlinear effect was taken into consideration; in the third, just the nonlinear geometric effects were taken into consideration; and in the last, both types of effects were taken into accounts. The aim of these analyses is to verify if the introduction of these effects can modify the structural shapes obtained in the elastic designing that is commonly performed in practice by the designers / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Universidade de Bristol. 2005