Behavior and DSM design of cold-formed steel 'S' type beams experiencing distortional failure

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2019-10-21T19:20:56Z No. of bitstreams: 1 CarolinaBarichello.pdf: 3150504 bytes, checksum: a2ec80c9335bff7de49a5ee7e163c099 (MD5) Made available in DSpace on 2019-10-21T19:20:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarolinaBarichello.pdf: 3150504 bytes, checksum: a2ec80c9335bff7de49a5ee7e163c099 (MD5) Previous issue date: 2016-03 Este trabalho apresenta resultados de uma investigação numérica sobre o comportamento na flambagem, pós-flambagem, resistência última e dimensionamento através do Método da Resistência Direta (MRD) de vigas de perfil formados a frio com seções transversais do tipo “S” e U enrijecido (com e sem enrijecedores intermediários)sob modo de flambagem distorcional. As vigas analisadas (i) são compostas por um único vão, (ii) são simplesmente apoiadas, porém com condições de apoio distintas no que se refere à restrição do empenamento e rotação em torno do eixo de menor inércia em suas extremidades, (iii) têm dimensões de seção transversal e comprimentos de flambagem diversos, que proporcionam uma vasta gama de relações geométricas que auxiliam no entendimento de seu comportamento. Garantiu-se que todas as vigas analisadas (i) apresentassem modo de flambagem “puramente” distorcionais e (ii) abrangessem uma vasta gama de tensões de escoamento, possibilitando a investigação em um grande número de esbeltezes distorcionais. As trajetórias de equilíbrio de pós-flambagem e momentos últimos apresentados neste trabalho são obtidos através de análises não lineares elásticas e elasto-plásticas com emprego de elementos finitos de casca através do programa ANSYS. Os resultados numéricos obtidos neste trabalho indicam, com relação a segurança e precisão, que a atual curva de resistência distorcional do MRD não é capaz de prever adequadamente os momentos últimos das vigas estudadas. The present work reports a numerical analysis investigation about the buckling and post-buckling behavior, ultimate strengthand Direct Strength Method (DSM) design predictions applied to cold formed steel beams with “S” type and lipped channels (plane and stiffened) sections experiencing distortional buckling. The analyzed beams (i) are single-span members, (ii) are simply supported but they exhibit different end support conditions regarding warping and minor-axis flexural rotations and (iii) present different cross-section dimensions and buckling lengths, which provide a wide range of geometrical relations that help understanding their behavior. It is assured that all analyzed beams (i) present “purely” distortional buckling modes and (ii) cover a wide range of yielding stresses, enabling the investigation on a great amount of distortional slenderness. The post-buckling equilibrium paths and ultimate bending moments exhibited in this work are extracted from shell finite element non-linear elastic and elastic-plastic analysis through the software ANSYS. The results obtained in this work evidence that current codified DSM distortional curveis unable to estimate safely and accurately the ultimate bending moments for the selected beams.