[pt] As vigas casteladas estão sujeitas aos modos de falha devido a plastificação
(plastificação do tê e mecanismo de Vierendeel) e flambagem (flambagem do
montante da alma e flambagem do tê). O tê é a parte da seção transversal na
localização da abertura e o montante da alma a região entre duas aberturas
adjacentes. Esses modos de falha são tratados no manual do AISC (Design Guide
31) de vigas casteladas como modos individuais. Nesse manual, os esforços locais
no tê são calculados através de uma analogia com a viga Vierendeel e a interação
entre os modos de falha nessa região são considerados a partir de uma equação de
interação. Embora estas verificações estejam coerentes, esse dimensionamento
pode ser demasiadamente conservador por não considerar outros fatores como, por
exemplo, a resistência pós-crítica. Todavia, estes fatores só podem ser considerados
a partir de análises não lineares incluindo a não linearidade do material, não
linearidade geométrica e imperfeição geométrica inicial. O presente trabalho tem
por objetivo investigar os modos de falha das vigas casteladas do tipo Litzka
travadas ao longo do comprimento, descartando assim, modos de falha por
flambagem lateral com torção, usando o método dos elementos finitos. Neste
trabalho, são avaliadas a influência da interação entre os elementos constituintes da
seção transversal (isto é, mesa e alma), a interação entre modos de falha individuais
e a reserva de resistência pós-crítica. Foi desenvolvida uma equação semi-analítica
relacionando os parâmetros não dimensionais da seção transversal e a razão
momento/cortante. Desse modo, foi possível classificar uma dada viga castelada,
com geometria e carregamento, quanto ao seu comportamento dominado pela
flexão (viga longa) ou pelo cisalhamento (viga curta). Em conjunto com uma
esbeltez não dimensional (dependendo da carga crítica e da carga de plastificação)
inspirada no Método da Resistência Direta. A partir destes parâmetros foi possível
definir um mapa, que permitiu ordenar os modos de falha em regiões
predeterminadas. Finalmente, foi realizado um estudo paramétrico, variando a
geometria da viga castelada e considerando diferentes razões momento/cortante.
Com base nesses resultados foi proposta uma equação do tipo Winter para obter a
capacidade a flexão e ao cisalhamento de vigas casteladas com geometrias usuais. / [en] Castellated beams may experience failure modes associated to plastification
(plastification of the tee section and Vierendeel mechanism) and buckling (webpost buckling and tee torsional buckling). The term tee is used to refer to the
section described by the portion of the web and the flange where there is an opening
and web-post is the portion of the section between two adjacent openings. The
AISC design Guide 31 addresses each of these modes separately. There, the local
forces in the tee section are calculated by an analogy to a Vierendeel beam and the
interaction between the failure modes in the tee section is accounted for by an
interaction equation. Although this methodology is consistent, it can be excessively
conservative because it does not account for other factors, such as, the post-buckling
resistance. However, these factors can only be assessed when nonlinear simulations
including both material and geometry nonlinearities and initial imperfection are
considered. The present work aims to investigate the failure modes of laterally
braced Litzca-type castellated beam using the finite element method. In this work,
aspects such as mutual influence of the constituent parts to the behavior (i.e., flange
and web), interaction of individual modes and post-buckling reserve of strength
were evaluated. A semi analytical equation based on geometrical non dimensional
parameters and on the ratio of moment and shear load was developed. This way, a
given castellated beam could be classified by its geometry and load in relation to
the flexure (long beam) or shear behavior (short beam). In addition, together with a
non-dimensional slenderness (depending on the plastic and buckling loads) inspired
in the Direct Strength Method, a map was created that allowed the organization
of the failure modes in pre-defined regions. Finally, a parametric study was carried
out varying the geometry of the castellated beam and considering different ratios of
moment to shear loads. Based on these results, a Winter-type equation was proposed
to assess the load capacity of beams with typical geometries.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:58662 |
| Date | 19 April 2022 |
| Creators | JOAO JOSE VENEL BRAGA |
| Contributors | ELISA DOMINGUEZ SOTELINO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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