The research was focused on the three major structural elements of a typical cold-formed steel building - shear wall, floor joist, and column. Part 1 of the thesis explored wider options in the steel sheet sheathing for shear walls. An experimental research was conducted on 0.030 in and 0.033 in. (2:1 and 4:1 aspect ratios) and 0.027 in. (2:1 aspect ratio) steel sheet shear walls and the results provided nominal shear strengths for the American Iron and Steel Institute Lateral Design Standard. Part 2 of this thesis optimized the web hole profile for a new generation C-joist, and the web crippling strength was analyzed by finite element analysis. The results indicated an average 43% increase of web crippling strength for the new C-joist compared to the normal C-joist without web hole. To improve the structural efficiency of a cold-formed steel column, a new generation sigma (NGS) shaped column section was developed in Part 3 of this thesis. The geometry of NGS was optimized by the elastic and inelastic analysis using finite strip and finite element analysis. The results showed an average increment in axial compression strength for a single NGS section over a C-section was 117% for a 2 ft. long section and 135% for an 8 ft. long section; and for a double NGS section over a C-section was 75% for a 2 ft. long section and 103% for an 8 ft. long section.

Made available in DSpace on 2017-06-01T17:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_adelmo_siqueira.pdf: 4077806 bytes, checksum: ca805c61a0f188f3cccb3e4d045ee770 (MD5) Previous issue date: 2010-12-01 / One can estimate that there are approximately six thousand four storey residential box-type buildings in Recife Metropolitan Region which presents structures in risk situation. Among those buildings, twelve collapsed spontaneously, thirteen were demolished and in many others it was observed serious pathologies that demanded restrictions to their occupation. This work presents a methodology to deal with this problem, contemplating technical aspect as well as risks issues. One expects to eliminate the stigma of these buildings and to contribute to give dignity and security back to their inhabitants through a work that must be done based on technical and scientific concepts accepted worldwide in structural engineering. The solution to the problem consists of a proposal to create a steel structure to be installed in such building that, in case of collapse of their support walls, should carry all loads that act on them. This solution was modeled and designed using a software called Metálica 3D, showing results that assure security to all load cases that usually act in this type of structure. One expects that the proposed solution can generate significant social impact, due to the occurrence of several accidents with this type of buildings constructed with non structural bricks carrying loads beyond its own weight / Estima-se que existam cerca de seis mil edifícios tipo caixão na região metropolitana do Recife que apresentam estrutura em situação de risco. Cerca de doze edifícios colapsaram espontaneamente, treze foram demolidos e dezenas de outros foram constatadas manifestações patológicas graves, motivando suas interdições. Este trabalho apresenta uma metodologia para o enfrentamento do problema, contemplando não apenas os aspectos técnicos, mas questões referentes aos riscos. Com isso se espera eliminar o estigma dessas edificações e resgatar a dignidade e segurança dos moradores dos prédios, através de um trabalho que tenham como base conceitos técnicos e científicos consagrados na Engenharia. A solução para o problema trata-se de uma proposta de criação de uma estrutura metálica a ser implantada nos prédios construídos em alvenaria resistente, em casos de falência das alvenarias que originalmente serviram de suporte para cargas que atuam na referida obra. Esta estrutura foi modelada e dimensionada pelo programa computacional Metálica 3D, apresentando resultados que responderam com total segurança todas as ações de carregamento que atuam nesse tipo de edificação para a modelagem adotada. Espera-se que a solução aqui proposta tenha um impacto social bastante significativo, dado a ocorrência de diversos acidentes com edifícios desta natureza, construídos em alvenaria resistente com a utilização de tijolos de vedação, vulgarmente conhecidos como prédios caixão

O presente trabalho apresenta uma análise numérica do desempenho térmico de painéis construídos utilizando o sistema light steel framing (LSF) submetido a ação térmica decorrente de um incêndio. O objeto de estudo foram painéis utilizados na construção de duas casas modelo localizadas na Universidade Tecnológica Federal do Paraná campus Curitiba, construídas com materiais disponíveis comercialmente no Brasil e as análises utilizaram propriedades disponibilizadas pelos fabricantes e pela norma brasileira. A análise numérica foi realizada no software ANSYS, com base no método dos elementos finitos em análise térmica transiente. O modelo foi validado com base em comparação com análises experimentais pesquisadas na literatura. Quatro painéis obtidos das casas modelo foram analisados. Os painéis que utilizaram lã de PET para preenchimento da cavidade foram também analisados com preenchimento de lã de vidro. Um painel simples, com a cavidade preenchida por ar foi analisado para ser usado como referência. Por fim, com a utilização de coeficientes de redução da resistência ao escoamento propostos pela ABNT NBR 14323:2001, determinou-se a redução da resistência do aço do perfil de acordo com o tempo de exposição ao incendio e o tempo de resistência ao fogo dos perfis. Com base nos resultados obtidos é possível afirmar que mesmo para os paneis com pior desempenho, a proteção obtida pode ser suficiente, a depender do carregamento aplicado ao montante e do Tempo requerido de resistência ao fogo necessário. O presente trabalho apresenta informação relevante sobre o desempenho térmico em situação de incêndio do sistema LSF constituído com materiais brasileiros. / The thermal performance of light steel framing (LSF) panels was the objective of this study. The study subject was panels used in the construction of two model houses located at Federal Technology University – Parana, built with materials commercially available in Brazil. The analysis was set with material properties from the manufacturer and in compliance with the Brazilian regulation, using the finite element method for a transient thermal analysis. The model validation was based on experimental tests available in the literature. Based on the validated model, the four panels have been analyzed. Two of the panels used PET wool in the cavity for insulation and the analysis was repeated with them replacing it for glass wool. A panel with no insulation was also analyzed to be used as reference. Based on the analysis results and the resistance reduction coefficients proposed by ABNT NBR 14323:2001, the resistance decrease of the studs due to the fire exposure and the panels resistance to fire were determined. Based on the obtained results, it can be affirmed that, depending on the applied load and the required Equivalent time of fire exposure, even the less protective configuration of the panels presented can be viable. The current study presented relevant information about the performance of LSF manufactured in Brazil when exposed to fire.