ANÁLISE INELÁSTICA DE SEGUNDA ORDEM DE ARCOS METÁLICOS

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Publicada em 27/02/2019

Discente: Lidiane Rodrigues Reis Maia de Deus

Resumo:

Os arcos são estruturas utilizadas desde o Egito Antigo como forma de vencer grandes vãos, já que, em alguns elementos estruturais, a curvatura introduz ganhos de resistência. Por apresentar comportamento fortemente não linear, é interessante que as formulações numéricas utilizadas na modelagem das estruturas arqueadas levem em consideração as várias fontes de não linearidades, tais como as geométricas e do material. Este trabalho se insere no contexto da análise inelástica de segunda ordem (AISO) de arcos metálicos. São estudados arcos com as mais diversas características, desde os muito abatidos até os muito pouco abatidos, diversas seções transversais, condições de apoio e carregamentos, incluindo a carga térmica. Para a realização da AISO, utiliza-se a formulação do Referencial Corrotacional (RCR) para introduzir os efeitos geométricos não lineares. O comportamento inelástico do material é modelado via acoplamento do Método da Rótula Plástica Refinado com o Método da Compatibilidade de Deformações (MRPR/MCD), e para a solução do problema estático não linear utiliza-se uma estratégia incremental-iterativa baseada no método de Newton-Raphson Modificado. Nos exemplos simulados, foram analisadas as trajetórias de equilíbrio, a influência da razão de abatimento, tipos de apoio, condições de carregamento, curvas de resistência dos arcos, dentre outros fatores pouco explorados na literatura em geral, como a utilização de seções tubulares e o índice de plastificação das seções. Os resultados obtidos com a metodologia numérica empregada apresentam boa concordância com outros resultados numéricos da literatura. Palavras-Chave: Arcos metálicos, Inelasticidade, MRPR/MCD, Formulação corrotacional, Carga térmica.

Abstract:

The arches are structures used since the ancient Egypt as a way to overcome large spans, since that for a few structural elements, curvature introduces strength gains. For presenting strongly nonlinear behavior, it is interesting that the numerical formulations used in the modeling of arched structures consider the various sources of nonlinearities, such as geometric and material nonlinearities. This work is inserted in the context of the second-order inelastic analysis (SOIA) of steel arches. The analysis of arches with various characteristics, both shallow and non-shallow arches, several cross sections, boundary and loads conditions, including thermal load, are discussed. For the SOIA, the Co-rotational formulation (CR) is used to introduce non-linear geometric effects. The inelastic behavior of the material is modeled by coupling the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) with the Strain Compatibility Method (RPHM/SCM), and for the solution of the nonlinear static problem, an incremental-iterative strategy based on Newton-Raphson modified method is used. In the simulated examples, attention was given to the equilibrium path, the influence of rise-to-span ratio, type of support, loading conditions, full yield curves, among other factors not much explored in the general literature, for example the use of tubular sections and the plastification index of sections. The results obtained with the numerical methodology used show good agreement with other numerical results of the literature. Keywords: Steel arches, Inelasticity, RPHM/SCM, Co-rotational formulation, Thermal load

Palavras-chave:

Steel arches, Inelasticity, RPHM/SCM, Co-rotational formulation, Thermal load

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Construção Metálica

Orientadores:

- Ricardo Azoubel da Mota Silveira
- Paulo Anderson Santana Rocha

Banca Examinadora:

Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira, Presidente, UFOP
Prof. Paulo Anderson Santana Rocha, UFOP
Prof. Marcílio Sousa da Rocha Freitas, UFOP
Prof. Rharã de Almeida Cardoso, UFJF

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