Analise e dimensionamento de estruturas metalicas planas considerando a não linearidade geometrica e fisica

Resumo: Este trabalho apresenta uma formulação para a análise não linear depórticos planos. Esta formulação é baseada no método das funções deestabilidade (rigidez). Estas funções são obtidas através da solução da equaçãodiferencial que rege o problema de barras planas. Através destas funções, épossível determinar a matriz de rigidez da barra que leva em consideração osefeitos da não linearidade geométrica. O efeito da não linearidade física éintroduzida na análise através do módulo tangente. Este módulo é obtido atravésde curvas que relacionam o estado de tensão na barra com a respectiva reduçãona capacidade portante (módulo tangente). Estas curvas são utilizadas paracalcular o módulo tangente da barra de acordo com o estado de tensão que estáatuando nela. Utilizando o método das funções de rigidez e as curvas citadasacima, um programa de computador foi desenvolvido para análise numérica nãolinear 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 linearidadegeométrica e física pudessem ser levados em consideração no dimensionamento.Para tanto, as fórmulas de verificação à tração e à compressão da normabrasileira "NBR 8800" foram programadas e acopladas ao programa de análiseestrutural citado anteriormente. Para que o dimensionamento pudesse ser feitoautomaticamente, foram criados bancos de dados de perfis de dupla cantoneirade abas iguais e perfis em "C". Quatro tipos de dimensionamento foramdesenvolvidos: dimensionamento admitindo comportamento elasto-linear daestrutura; dimensionamento considerando o efeito de não linearidade física domaterial; dimensionamento considerando o efeito de não linearidade geométrica;e dimensionamento considerando o efeito de não linearidade geométrica e físicado material atuando em conjunto. O objetivo principal destas análises é verificarse estes efeitos são capazes de modificar os perfis obtidos no dimensionamentoelasto-linear comumente realizado na prática pelos calculistasAbstract: This work presents a formulation to consider the nonlinear effects in thestructural ana/ysis of rigid plane frames. This formu/ation is based on the stabilityfunctions matrix method. The stability functions are obtained after solving thegoverning differential equations of the problem (assuming that strains are smalland neglecting the axial deformation of the member). Utilizing these functions, it ispossib/e to determine the matrix [Ks] that takes into account the geometricnonlinear effects. The material nonlinear effect is introduced in the analysisutilizing the tangent modu/us. Three types of curves are utilized to obtain thetangent 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 andthe last is based on the "NBR 8800 - Projeto e Execução de Estruturas de aço deEdifícios - Método dos Estados Limites" Curve (Brazilian Code of SteelStructures). In these curves, the tangent modulus depends on the stress acting inthe cross sectional area of the member. Utilizing the concept of tangent modulusand the stability function method, a program was developed to perform numericalstructural analysis of rigid plane frames.The main objective of this work is to develop a program that allows to designsteel trusses. The material nonlinear effect and the geometric nonlinear effectswere taken into consideration in the designo The equations of "NBR 8800"(Brazilian Code) were programmed to determine the tensile strength andcompressive strength (flexural buckling) of the bars of the structure. Theseequations were introduced into the structural analysis program developed. A tableof double ang/es with equal legs angles (structural shapes) and Channelsstructural shapes were introduced into the program ~oo.Therefore, the design ofthe steel trusses could be performed automatically by the programo Four types ofdesigning were developed: in the first type, the structure was considered to remaincompletely elastíc (the nonlinear geometric effects are not considered); in thesecond, the material nonlinear effect was taken into consideration; in the third, justthe nonlinear geometric effects were taken into consideration; and in the last, bothtypes of effects were taken into accounts. The aim of these analyses is to verify ifthe introduction of these effects can modify the structural shapes obtained in theelastic designing that is commonly performed in practice by the designer