Análise inelástica de pórticos planos considerando a plasticidade distribuída e o efeito das tensões residuais nos perfis estruturais de aço

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T07:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o_andr_ia.pdf: 2230025 bytes, checksum: 9d826909c9cd5e91a85305349a814059 (MD5) Previous issue date: 27Neste trabalho desenvolve-se uma formulação geometricamente exata para a análise não-linear física e geométrica de pórticos planos de aço, via Método dos Elementos Finitos (MEF). Utilizam-se os conceitos da plasticidade distribuída para elementos com nós rígido-rotulados, incluindo o efeito das tensões residuais existentes nos perfis de açodecorrentes dos processos de fabricação. Uma visão geral sobre a Análise Avançada é feita com o objetivo de caracterizar os atributos necessários para o desenvolvimento de um modelo de Análise Inelástica Avançada. Apresenta-se o desenvolvimento da teoriageral fundamentada em uma rigorosa formulação Lagrangiana atualizada, utilizando a técnica corrotacional para a obtenção da matriz de rigidez tangente do elemento, levando-se em conta a presença das tensões residuais auto-equilibradas nas equações deequilíbrio do elemento. Para implementação desta formulação adiciona-se, à versão original apresentada por LAVALL (1996), a capacidade de analisar problemas com ligações articuladas entre as barras da estrutura, com tensões residuais aplicadas na alma do perfil e com diferentes carregamentos nodais com incrementos e fatores deponderação diferenciados. O modelo de fatias permite o acompanhamento da plastificação ao longo da altura da seção e ao longo do elemento para qualquer modelo de distribuição das tensões residuais. Visando uma interface mais amigável com o usuário desenvolve-se um pré-processador que possibilita o cálculo automático de parâmetros exigidos pelo programa principal. Finalmente, os exemplos apresentados mostram a grande potencialidade da formulação desenvolvida. São analisados vários casos permitindo o estudo da plastificação gradual, da influência das tensões residuais edas imperfeições iniciais, estas introduzidas de forma explícita, na resistência última das estruturas de aço, cujos resultados são comparados com as curvas de dimensionamento à compressão e com as equações de interação apresentadas no projeto de revisão da NBR 8800 setembro 2006, comprovando a aplicação da formulação como um Método de Análise Avançada.A geometrically exact finite element formulation to consider material and geometric nonlinearities of steel plane frames is presented. The distributed-plasticity analysis for members with rigid-pinned joints and residual stresses due manufacturing process are also included. An overview of Advanced Analysis in order to define the desirable attributes for the development of an Advanced Inelastic Analysis model is outlined. A general theory considering self equilibrated residual stresses is developed based on updated Lagrangian formulation. The Corrotacional technique is used to obtain the elements tangent stiffness matrix. The abilities for analyzing pin-ended joint members, residual stresses in webs, different nodal loads with different increments and factored combinations were added to the original computational program version presented by LAVALL (1996). The frame element, made up of layers, enable to identify the plastic region through the cross section and in the member length for any kind of residual stresses. A preprocessor is developed looking for friendly users interface and automatic inputs dates. Finally, spreading of plasticity, residual stresses and explicit geometric imperfection effects were analyzed in the examples presented. The strengths predicted by the proposed formulation are compared with those predicted by the NBR 8800(2006) review project, proving the efficiency of this approach as Advanced Analysis method