Assessment of the application of second order analysis to current steel building frames

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais This work presents the assessment of the application of second-order analysis to currents steel structures. Aspects related to the structural analysis, structural stability and design, are discussed according to the requirements of ABNT NBR8800:1986 and ABNT NBR8800:2008. The first-order analysis and the effective length approach are compared with the second-order analysis considering the initial imperfections proposed by ABNT NBR8800:2008. The results of the second-order analysis performed with a computer program are compared with the results obtained with the Notional Load Approach (MAES), regarded in the Annex D of ABNT NBR8800:2008. Eight case studies are presented in order to compare the responses of the different types of analysis carried out and to compare the results of the ultimate load-carrying capacity of structural members according to the methodology proposed by ABNT NBR8800:1986 and ABNT NBR8800:2008. It was found out that the results obtained with MAES were very close to those obtained with an approximated second-order analysis (ASO) performed with SAP2000. Moreover, it was noted a close proximity between the results of normal force, shear force and bending moment for the different types of analysis performed (APO, ASO and ASO-MAES), confirming the hypothesis that to "non-sway" frames the influence of second-order effects is not relevant. Regarding the ultimate load-carrying capacity verification of columns, it was found that the ABNT NBR8800:2008 interaction equation led, systematically, to a more economical design. On the other hand, the ABNT NBR8800:1986 approach, using the effective length concept, was always conservative. Neste trabalho apresenta-se uma avaliação da aplicabilidade da análise de segunda ordem a estruturas de aço correntes. Aspectos relacionados à análise estrutural, à estabilidade estrutural e ao dimensionamento, são discutidos segundo as prescrições da ABNT NBR8800:1986 e da ABNT NBR8800:2008. A análise de primeira ordem e o método do coeficiente de flambagem (K) são avaliados e confrontados com a análise de segunda ordem e a consideração das imperfeições iniciais proposto pela ABNT NBR8800:2008. Os resultados das análises realizadas de acordo com as normas citadas anteriormente, obtidos com auxílio de um programa computacional, são comparados com os resultados obtidos por meio da aplicação do Método de Amplificação dos Esforços Solicitantes (MAES), previsto no Anexo D da ABNT NBR8800:2008. São apresentados oito estudos de caso com o intuito de comparar as respostas dos diferentes tipos de análise e comparar os resultados da verificação da capacidade última de elementos estruturais, segundo a metodologia proposta pela ABNT NBR8800:1986 e pela ABNT NBR8800:2008. Os resultados obtidos por meio do MAES foram muito próximos daqueles obtidos por meio da análise de segunda ordem aproximada (ASO), realizada com auxílio do programa computacional SAP 2000. Notou-se uma grande proximidade entre os resultados de esforços normal, cortante e momento fletor para os diferentes tipos de análise realizados (APO, ASO e ASO-MAES), confirmando a premissa de que em estruturas de pequena deslocabilidade a influência dos efeitos de segunda ordem não é relevante, ou seja, não há um aumento considerável dos esforços internos solicitantes. Com relação às verificações da capacidade última dos pilares, observou-se que a metodologia da ABNT NBR8800:2008 conduziu, sistematicamente, a um dimensionamento mais econômico. Por outro lado, a metodologia prevista na ABNT NBR8800:1986, que utiliza o conceito do comprimento efetivo de flambagem, mostrou-se sempre a favor da segurança.