Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre-textuais Rodrigo Fernandes.pdf: 349523 bytes, checksum: 27a5e6d7df167303c662872391301d36 (MD5) Previous issue date: 2007-10-01 / This work contains a theoretical analysis of the behavior of plate girders. A plate girder has been calculated based on the criteria of the American standard Manual of Steel Construction Load and Resistance Factor Design (AISC, 1994), and checked by the Brazilian standard NBR 8800: Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios (método dos estados limites) (ABNT, 1986), the revision project of the Brazilian standard Projeto de Revisão da NBR 8800: Projeto e execução de estruturas de aço e de estruturas mistas aço-concreto de edifícios (ABNT, 2003), the revision project of the Brazilian standard Projeto de Revisão da NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios (ABNT, 2007) and the European standard Eurocode 3: Design of steel structures Part 1.1: General rules and rules for buildings (CEN, 1992). PFEIL (1989) has calculated a plate girder by using the Brazilian standard NBR 8800/86. The calculated dimension have been checked by the mentioned standards. NARAYANAN (1992 apud OWENS, KNOWLES E DOWLING, 1992) has dimensioned a plate girder by using the British standard BS 5950: Structural use of steelwork in building. Part 1: Code of practice for design in simple and continuous construction: hot rolled sections (BSI, 1990), which has also been checked by the mentioned standards. Furthermore, theoretical analyses related to the calculus of plate girders presented by many authors have been considered. The main goal is to assess the criteria utilized by the standards for the calculus of plate girders. From the obtained results, for the checked girders, by the standards and related theories, a comparative analysis among the utilized criteria by the standards has been made. The reached conclusion is that the Brazilian standard and its revision projects has identical criteria compared to the American standard for the calculus of plate girders. The European standard presents slightly different criteria compared to the American standard; however, both provide close results one compared to another. The theories utilized have also provided close results from those obtained by the standards. / Neste trabalho é feita uma análise teórica sobre o comportamento de vigas esbeltas. Uma viga esbelta foi dimensionada com base nos critérios da norma americana Manual of Steel Construction Load and Resistance Factor Design (AISC, 1994), e depois verificada pela norma brasileira NBR 8800: Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios (método dos estados limites) (ABNT, 1986), pelo projeto de revisão da norma brasileira Projeto de Revisão da NBR 8800: Projeto e execução de estruturas de aço e de estruturas mistas aço-concreto de edifícios (ABNT, 2003), pelo projeto de revisão da norma brasileira Projeto de Revisão da NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios (ABNT, 2007) e pela norma européia Eurocode 3: Design of steel structures Part 1.1: General rules and rules for buildings (CEN, 1992). PFEIL (1989) dimensionou uma viga esbelta utilizando a norma brasileira NBR 8800/86. As dimensões calculadas foram verificadas pelas normas citadas. NARAYANAN (1992 apud OWENS, KNOWLES E DOWLING, 1992) dimensionou uma viga esbelta utilizando a norma britânica BS 5950: Structural use of steelwork in building. Part 1: Code of practice for design in simple and continuous construction: hot rolled sections (BSI, 1990), a qual foi também verificada pelas normas citadas. Também foram consideradas análises teóricas relativas ao cálculo de vigas esbeltas apresentadas por diversos autores. O objetivo principal é avaliar os critérios utilizados pelas normas para o cálculo de vigas esbeltas. A partir dos resultados obtidos, para as vigas analisadas, pelas normas e pelas teorias existentes, foi feita uma análise comparativa entre os critérios utilizados pelas normas. A conclusão a que se pôde chegar é que a norma brasileira e seus projetos de revisão apresentam critérios idênticos aos da norma americana para o cálculo de vigas esbeltas. A norma européia apresenta critérios um pouco diferenciados dos critérios da norma americana, mas fornecem resultados aproximados entre si. As teorias utilizadas também forneceram resultados aproximados dos resultados obtidos pelas normas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5795.pdf: 7169522 bytes, checksum: 82089f61a5b06c7100940687172cc2e6 (MD5) Previous issue date: 2014-02-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / The resistance to compression is the property that determines the use of masonry as a structural system since the great majority of structural elements in such systems are generally subjected to compressive stresses. One of the factors to be taken into account in the design of these compression elements is their slenderness. For design in Brazil it is still used the concept of simplified slenderness where the buckling length is determined by an effective depth (hef) and the radius of gyration is replaced by a parameter called the effective thickness (tef) for calculating a resistance reduction factor. This reduction factor has its origin in very old international standards and building codes, dating back to when these codes used the allowable stresses method for the dimensioning of structural elements; due to its age, an effective explanation and derivation of this factor, therefore, has been lost and is unknown at this time. With the various updates of international standards for structural masonry and the consequent adoption of the limit state design method for dimensioning of elements, this factor has been abolished. In the Brazilian standards, however, even with the adoption of the limit state design method, this factor is still used, which is a contradiction. Studies on the strength reduction due to slenderness effects show that there are large differences when comparing the results given by the simplified method in the NBR with those given by international standards. These differences probably don t lead to loss of structural integrity of structures in Brazil because the slenderness ratio has been limited to low values, particularly in the case of unreinforced masonry. / A resistência a compressão é propriedade determinante no uso da alvenaria como estrutura, uma vez que a grande maioria dos elementos estruturais nesse tipo de sistema construtivo são submetidos preponderadamente ao esforço de compressão. Um dos fatores a ser levado em conta no dimensionamento de elementos comprimidos é a esbeltez desse elemento. Até hoje no Brasil utiliza-se o conceito de esbeltez simplificado, onde o comprimento de flambagem é determinado por uma altura efetiva (hef) e o raio de giração é substituído por um parâmetro chamado espessura efetiva (tef) para cálculo de fator minorador de resistência. Esse fator tem sua origem em normas e códigos de construção internacionais bastante antigos, remontando a épocas em que esses códigos tratavam o dimensionamento pelo Método das Tensões Admissíveis, tendo sido perdida e, portanto, sendo desconhecida a efetiva explicação da sua dedução. Com as diversas atualizações de normas internacionais em alvenaria estrutural e com a consequente adoção do Método dos Estados Limites para dimensionamento, esse fator foi abolido. Na normalização brasileira, mesmo com a adoção do Método dos Estados Limites, esse fator continua vigente, o que gera uma contradição. Estudos sobre o efeito da redução da resistência devido à esbeltez, mostram que existem grandes diferenças nos resultados quando se compara o método simplificado na NBR com os de outras normas internacionais. Essas diferenças provavelmente não induzem a perda de segurança nas estruturas nacionais porque o índice de esbeltez tem sido limitado a valores baixos, em especial no caso de alvenaria não-armada.

Esta tese discute as análises teórica e experimental de pilares de seção retangular, esbeltos, confinados por estribos, de concreto de alta resistência, sujeitos à flexo-compressão, considerando os estados limites últimos de ruptura do concreto ou por deformação excessiva das barras da armadura ou por instabilidade. Foram ensaiados 12 modelos de pilares com esbeltez mecânica igual a 92, compondo três séries de 4 pilares cada uma; os parâmetros estudados foram a excentricidade da força, a taxa volumétrica de armadura transversal e a resistência do concreto. Em uma segunda fase, foram analisados 9 pilares curtos de seção quadrada à compressão concêntrica com o objetivo de avaliar a ductilidade e obter as propriedades do concreto confinado. Para a realização dos ensaios foram empregadas rótulas unidirecionais, que permitiram transferir a força excêntrica ao pilar. Para a obtenção das resistências dos concretos, foram realizados ensaios para a determinação da composição dos materiais e foram traçadas curvas de dosagem. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos com o método exato que considera a não linearidade física e geométrica por meio de programas computacionais elaborados pelo autor. Observou-se que os resultados experimentais se aproximaram dos resultados teóricos. As ruínas dos pilares esbeltos foram por instabilidade, sendo que todos eles atingiram o ponto limite. Foi verificado que a capacidade resistente dos pilares é muito sensível para pequenas variações da excentricidade da força. Nos modelos analíticos foram incorporadas formulações de várias normas que contemplam concretos de alta resistência e o critério de confinamento indicadas pela literatura técnica com algumas modificações. Foi verificada uma pequena melhora na ductilidade ao incrementar a taxa de armadura transversal dos modelos ensaiados. Com os resultados obtidos e com as formulações analisadas, sugere-se uma forma alternativa de projeto de pilares esbeltos. / This thesis discusses the theoretical and experimental analyses of slender high-strength concrete rectangular columns confinement by lateral reinforcement, subjected to combined axial load and bending, considering the ultimate limit states of concrete crushing at the compressive face or the longitudinal bars excessive deformation or the column instability. Twelve column models were tested with 92 mechanical slenderness. These models included three series of four columns each; the parameters studied were axial load eccentricity, volumetric lateral reinforcement ratio and concrete strength. In a second step, nine square cross section short columns under concentric compression were tested to evaluate ductility and to obtain the confined concrete properties. A pair of unidirectional hinges was used to transfer the eccentric load to the columns. Tests were carried out for material\'s composition determination and dosage curves were drawn to obtain concrete strengths. The experimental results were compared with those obtained using the exact method that considers physical and geometrical nonlinearities through computational programs prepared by the author. There is not a significant difference between experimental and theoretical results. The instability failure was reach in all columns because of high slenderness, all of they reached the limit point. It was observed that the column ultimate strength is very sensitive for small axial load eccentricity variations. The formulations of several standards codes that consider the high-strength concrete and technical literature confinement criterion with some modifications have been incorporated in the analytical models. A small ductility improvement was observed considering the tests volumetric lateral reinforcement ratio increase. There is an alternative method suggested for slender columns design, based on the obtained results.

Esta tese discute as análises teórica e experimental de pilares de seção retangular, esbeltos, confinados por estribos, de concreto de alta resistência, sujeitos à flexo-compressão, considerando os estados limites últimos de ruptura do concreto ou por deformação excessiva das barras da armadura ou por instabilidade. Foram ensaiados 12 modelos de pilares com esbeltez mecânica igual a 92, compondo três séries de 4 pilares cada uma; os parâmetros estudados foram a excentricidade da força, a taxa volumétrica de armadura transversal e a resistência do concreto. Em uma segunda fase, foram analisados 9 pilares curtos de seção quadrada à compressão concêntrica com o objetivo de avaliar a ductilidade e obter as propriedades do concreto confinado. Para a realização dos ensaios foram empregadas rótulas unidirecionais, que permitiram transferir a força excêntrica ao pilar. Para a obtenção das resistências dos concretos, foram realizados ensaios para a determinação da composição dos materiais e foram traçadas curvas de dosagem. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos com o método exato que considera a não linearidade física e geométrica por meio de programas computacionais elaborados pelo autor. Observou-se que os resultados experimentais se aproximaram dos resultados teóricos. As ruínas dos pilares esbeltos foram por instabilidade, sendo que todos eles atingiram o ponto limite. Foi verificado que a capacidade resistente dos pilares é muito sensível para pequenas variações da excentricidade da força. Nos modelos analíticos foram incorporadas formulações de várias normas que contemplam concretos de alta resistência e o critério de confinamento indicadas pela literatura técnica com algumas modificações. Foi verificada uma pequena melhora na ductilidade ao incrementar a taxa de armadura transversal dos modelos ensaiados. Com os resultados obtidos e com as formulações analisadas, sugere-se uma forma alternativa de projeto de pilares esbeltos. / This thesis discusses the theoretical and experimental analyses of slender high-strength concrete rectangular columns confinement by lateral reinforcement, subjected to combined axial load and bending, considering the ultimate limit states of concrete crushing at the compressive face or the longitudinal bars excessive deformation or the column instability. Twelve column models were tested with 92 mechanical slenderness. These models included three series of four columns each; the parameters studied were axial load eccentricity, volumetric lateral reinforcement ratio and concrete strength. In a second step, nine square cross section short columns under concentric compression were tested to evaluate ductility and to obtain the confined concrete properties. A pair of unidirectional hinges was used to transfer the eccentric load to the columns. Tests were carried out for material\'s composition determination and dosage curves were drawn to obtain concrete strengths. The experimental results were compared with those obtained using the exact method that considers physical and geometrical nonlinearities through computational programs prepared by the author. There is not a significant difference between experimental and theoretical results. The instability failure was reach in all columns because of high slenderness, all of they reached the limit point. It was observed that the column ultimate strength is very sensitive for small axial load eccentricity variations. The formulations of several standards codes that consider the high-strength concrete and technical literature confinement criterion with some modifications have been incorporated in the analytical models. A small ductility improvement was observed considering the tests volumetric lateral reinforcement ratio increase. There is an alternative method suggested for slender columns design, based on the obtained results.

Caballero Morrison, KE. (2015). Estudio teórico-experimental de soportes esbeltos de hormigón armado con fibras de acero sometidos a compresión y carga lateral cíclica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48550 / TESIS

O objetivo desta pesquisa é apresentar procedimentos de verificação da estabilidade lateral de vigas de concreto em situações transitórias e com eles realizar análises paramétricas. As fases transitórias estudadas são içamento, transporte e pré-serviço com e sem contraventamento nos apoios. As formulações apresentadas contém cálculo de carga crítica de instabilidade lateral, momento crítico e fator de segurança. São apresentados exemplos numéricos e a partir deles realizadas análises paramétricas com intuito de determinar limites de segurança. Os parâmetros variados foram fck, imperfeições geométricas, vão, largura da mesa comprimida e espessura da alma fazendo uma comparação entre vigas I e retangular. Com os resultados, foram obtidas esbeltezes geométricas limite para fases transitórias, relações entre carga crítica e carga devido ao peso próprio e uma relação entre momento crítico elástico e momento último de flexão para a fase transitória anterior à execução do tabuleiro com contraventamento nos apoios, especificamente. Na comparação entre vigas I e retangular, constatou-se que os dois tipos de seção apresentam limites de segurança distintos. As análises mostraram que os limites de esbeltez geométrica recomendados, como lh/bf², geram elementos, de seção transversal I, muito esbeltos. Este parâmetro apresentou uma variação significativa na tentativa de determinar limites nas análises paramétricas. Portanto, pode ser conservador adotar como limite a menor esbeltez obtida nas análises. Conclui-se que a verificação da segurança por esbeltezes geométricas nem sempre é adequada, pois não são considerados parâmetros como imperfeições geométricas e fck que mostraram serem importantes nas análises paramétricas. A esbeltez representada pela razão entre momento último e momento crítico de instabilidade elástico é mais abrangente e a busca por um valor limite deste parâmetro apresentou resultados com pouca variação para as vigas I. Com relação ao limite clássico de segurança que recomenda uma carga crítica maior que quatro vezes a carga de peso próprio, os resultados mostraram que esta recomendação é conservadora. As análises paramétricas mostraram que para vigas I esta razão igual a dois e meio atende a segurança destes elementos. / The objective of this research is to present a contribution to the verification of lateral stability of concrete beams in transient situations through parametric analyzes. The transient phases studied are lifting, transportation and prior to execution of the deck with braced and unbraced supports. Formulations presented contain calculation of buckling load, buckling moment and factor of safety. Numerical examples are presented and parametric analyzes are performed from these aiming to determine safety limits. The varied parameters were fck, geometric imperfections, span, compression flange width and web width by making a comparison between I-beams and rectangular beams. With the results, slenderness limits were obtained for transient phases, relationships between critical load and load due to self-weight and a relationship between elastic critical moment and ultimate moment to the transient situation before the execution of the deck with braced supports, specifically. In the comparison between I-beams and rectangular beams, it was found that the two types of section present different safety limits. Analyzes showed that the geometric slenderness limits recommended, as lh/bf², generate slender elements of I cross section. This parameter showed a significant variation in an attempt to determine limits on parametric analyzes. Therefore adopt the lower slenderness limit obtained in analyzes may be conservative. It is concluded that the safety verification by geometric slenderness is not always adequate, because they do not consider parameters such as geometric imperfections and fck that showed to be important in the parametric analyzes. The slenderness ratio represented by the ultimate moment and elastic critical moment of instability is more comprehensive and the search for a limiting value of this parameter presented results with little variation for the I-beams. With respect to the classical limit of safety which recommends that the critical load is greater than four times the self-weight load, the results showed that this recommendation is conservative. Parametric analyzes showed that for I-beams this ratio equal to two and a half addresses the safety of these elements.

O objetivo desta pesquisa é apresentar procedimentos de verificação da estabilidade lateral de vigas de concreto em situações transitórias e com eles realizar análises paramétricas. As fases transitórias estudadas são içamento, transporte e pré-serviço com e sem contraventamento nos apoios. As formulações apresentadas contém cálculo de carga crítica de instabilidade lateral, momento crítico e fator de segurança. São apresentados exemplos numéricos e a partir deles realizadas análises paramétricas com intuito de determinar limites de segurança. Os parâmetros variados foram fck, imperfeições geométricas, vão, largura da mesa comprimida e espessura da alma fazendo uma comparação entre vigas I e retangular. Com os resultados, foram obtidas esbeltezes geométricas limite para fases transitórias, relações entre carga crítica e carga devido ao peso próprio e uma relação entre momento crítico elástico e momento último de flexão para a fase transitória anterior à execução do tabuleiro com contraventamento nos apoios, especificamente. Na comparação entre vigas I e retangular, constatou-se que os dois tipos de seção apresentam limites de segurança distintos. As análises mostraram que os limites de esbeltez geométrica recomendados, como lh/bf², geram elementos, de seção transversal I, muito esbeltos. Este parâmetro apresentou uma variação significativa na tentativa de determinar limites nas análises paramétricas. Portanto, pode ser conservador adotar como limite a menor esbeltez obtida nas análises. Conclui-se que a verificação da segurança por esbeltezes geométricas nem sempre é adequada, pois não são considerados parâmetros como imperfeições geométricas e fck que mostraram serem importantes nas análises paramétricas. A esbeltez representada pela razão entre momento último e momento crítico de instabilidade elástico é mais abrangente e a busca por um valor limite deste parâmetro apresentou resultados com pouca variação para as vigas I. Com relação ao limite clássico de segurança que recomenda uma carga crítica maior que quatro vezes a carga de peso próprio, os resultados mostraram que esta recomendação é conservadora. As análises paramétricas mostraram que para vigas I esta razão igual a dois e meio atende a segurança destes elementos. / The objective of this research is to present a contribution to the verification of lateral stability of concrete beams in transient situations through parametric analyzes. The transient phases studied are lifting, transportation and prior to execution of the deck with braced and unbraced supports. Formulations presented contain calculation of buckling load, buckling moment and factor of safety. Numerical examples are presented and parametric analyzes are performed from these aiming to determine safety limits. The varied parameters were fck, geometric imperfections, span, compression flange width and web width by making a comparison between I-beams and rectangular beams. With the results, slenderness limits were obtained for transient phases, relationships between critical load and load due to self-weight and a relationship between elastic critical moment and ultimate moment to the transient situation before the execution of the deck with braced supports, specifically. In the comparison between I-beams and rectangular beams, it was found that the two types of section present different safety limits. Analyzes showed that the geometric slenderness limits recommended, as lh/bf², generate slender elements of I cross section. This parameter showed a significant variation in an attempt to determine limits on parametric analyzes. Therefore adopt the lower slenderness limit obtained in analyzes may be conservative. It is concluded that the safety verification by geometric slenderness is not always adequate, because they do not consider parameters such as geometric imperfections and fck that showed to be important in the parametric analyzes. The slenderness ratio represented by the ultimate moment and elastic critical moment of instability is more comprehensive and the search for a limiting value of this parameter presented results with little variation for the I-beams. With respect to the classical limit of safety which recommends that the critical load is greater than four times the self-weight load, the results showed that this recommendation is conservative. Parametric analyzes showed that for I-beams this ratio equal to two and a half addresses the safety of these elements.