Navegando por Autor "Brandão, André Luis Riqueira"

Agora exibindo 1 - 18 de 18

Análise da confiabilidade de barras em perfis formados a frio submetidas à força axial de compressão pelo método FORM.
(2018) Capanema, Denise Christie de Oliveira; Neves, Francisco de Assis das; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Neves, Francisco de Assis das; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de
Este trabalho tem como objetivo a avaliação dos índices de confiabilidade e coeficientes de ponderação da resistência para barras submetidas à força axial de compressão de perfis formados a frio projetadas segundo a norma brasileira ABNT NBR 14762:2010 e a norma americana AISI S100:2016. Foi empregado o método de confiabilidade de primeira ordem FORM (First Order Reliability Method) e feito comparação com os métodos de confiabilidade FOSM (First Order Second Moment) e SMC (Simulação de Monte Carlo). Foram analisados, no total, 322 resultados de ensaios experimentais de colunas de perfis formados a frio carregadas concentricamente com seções U simples e U enrijecido obtidos de vários pesquisadores, para obtenção das estatísticas para a relação carga de ensaio versus carga predita para os três métodos disponíveis na Norma Brasileira para perfis formados a frio: o Método da Largura Efetiva (MLE), o Método da Seção Efetiva (MSE) e o Método da Resistência Direta (MRD). Os coeficientes de ponderação da resistência são obtidos para combinações de ações gravitacionais previstas na norma AISI S100:2016 e na norma brasileira ABNT NBR 14762:2010, sendo: 1,2Dn+1,6Ln e 1,25Dn+1,5Ln, além das relações entre ação variável e ação permanente, Ln/Dn, iguais a 5 para LRFD e 3 para LSD adotadas na calibração da norma AISI S100:2016. São considerados índices de confiabilidade alvo também empregados na calibração da norma AISI S100:2016, sendo βo = 2,5 para LRFD e βo = 3,0 para LSD. Os resultados mostraram que os índices de confiabilidade são mais conservadores com a menor relação Ln/Dn. Verificou-se que os índices de confiabilidade são superiores ao valor alvo βo = 2,5 e inferiores para βo = 3,0. Os resultados obtidos indicaram coeficientes de ponderação da resistência maiores que o valor adotado atualmente pela norma brasileira.
Análise de confiabilidade de vigas em perfis formados a frio susceptíveis à flambagem distorcional utilizando dados de análise numérica incorporados à variável erro do modelo.
(2022) Silva, Márcio Maciel da; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Vieira, Washington Batista; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Vieira, Washington Batista; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de
As vigas constituídas de perfis formados a frio em seção Ue e Ze são comumente utilizadas em coberturas, como terças, e também empregadas como vigas principais para estrutura de edificações. Em vigas de perfis formados a frio, submetidas à flexão simples, com restrição à flambagem lateral com torção e sem restrição à mesa comprimida, a flambagem distorcional pode ser o modo de falha predominante. Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo mostrar o desenvolvimento de um estudo sobre o modo de instabilidade distorcional em perfis formados a frio de seções Ue e Ze sujeitos à flexão simples, por meio de análise numérica, utilizando o software em elementos finitos ABAQUS, e o CUFSM, um software baseado no método das faixas finitas. O software Matlab foi utilizado para automatizar a modelagem de forma que uma série de simulações numéricas com nãolinearidade geométrica e material fossem realizadas e validadas com resultados experimentais da literatura. A pesquisa envolveu 62 vigas de seção Ue e 78 vigas de seção Ze, com resultados experimentais para a validação do modelo numérico. Posteriormente, uma ampliação no banco de dados foi realizada, resultando em 108 vigas de seção Ue e 73 vigas de seção Ze. Portanto, o presente trabalho foi constituído de 1093 simulações de perfis formados a frio, abrangendo 170 vigas de seção Ue e 151 vigas de seção Ze. Assim, realizou-se uma análise de confiabilidade com o método FORM, utilizando combinações de ações de acordo com os parâmetros de calibração do AISI-LRFD e AISI-LSD para obter o índice de confiabilidade (β) e probabilidade de falha (Pf). A partir desses resultados, observou-se uma boa aproximação entre os índices de confiabilidade dos modelos de seção Ue e o índice alvo estabelecido de βo = 2,5, referência para a calibração do AISI S100:2016, considerando o coeficiente de ponderação da resistência = 1,10, disposto no método da resistência direta (MRD), apresentado no anexo C da ABNT NBR14762:2010. Entretanto, para os perfis de seção Ze, o índice de confiabilidade β apresentou-se inferior ao índice alvo de 2,5, sugerindo um aumento do coeficiente de ponderação da resistência , como disposto na ABNT NBR14762:2010.
Calibração do coeficiente de ponderação da resistência em barras e ligações de perfis formados a frio.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha
O objetivo deste trabalho é aplicar um procedimento para análise confiabilidade estrutural de barras e ligações em perfis formados a frio projetadas segundo a norma brasileira ABNT NBR 14762 (2010). Desta forma, foram calculados coeficientes de ponderação da resistência com o emprego do método de confiabilidade de primeira ordem e segundo momento, denominado FOSM (First Order Second Moment). No total 2495 resultados de ensaios experimentais obtidos de vários pesquisadores foram analisados, para obtenção das estatísticas da relação entre a resistência medida ou ensaiada e a prevista pelas equações de projeto. Os coeficientes de ponderação da resistência foram obtidos para combinações de ações gravitacionais obtidas da norma americana AISI S100 (2007) e da norma brasileira, além das relações entre ação permanente e ação variável, Dn/Ln, iguais a 1/5 e 1/3. Foram considerados índices de confiabilidade alvo usualmente empregados na calibração das principais normas internacionais de perfis formados a frio, principalmente a norma americana. Os coeficientes de ponderação da resistência foram comparados com os valores recomendados pelas normas brasileira e americana, considerando a similaridade entre ambas as especificações para os estados-limites abordados neste trabalho. Os resultados obtidos mostram para a maioria dos estados-limites, que os coeficientes de ponderação da resistência são adequados em relação aos adotados pela norma brasileira e americana, quando se utiliza a combinação de ações do modelo americano. Além disso, observou-se que os coeficientes de ponderação da resistência obtidos para um mesmo nível de confiabilidade são mais conservadores com a menor relação entre as ações, Dn/Ln, sobretudo para a combinação de ações gravitacionais extraída da norma brasileira. Esse fato indica que os coeficientes de ponderação da resistência deveriam ser revisados, com o emprego da combinação de ações adequada e a partir da definição de uma relação Dn/Ln representativa para as construções metálicas no Brasil.
Confiabilidade de barras com perfurações em perfis formados a frio submetidas à força axial de compressão.
(2020) Jardim, Roberta Layra Faragó; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de; Vieira, Washington Batista
Os perfis formados a frio (PFF) são elementos estruturais amplamente utilizados na construção civil, em construções residenciais, comerciais e industriais, e são suscetíveis a ocorrência de instabilidades local, global e distorcional. Os PFF podem ser fabricados com furos nas almas ou mesas, para acomodar e dar passagem a tubulações nas paredes e tetos das edificações, além de proporcionarem conexão entre elementos construtivos. O objetivo deste trabalho foi investigar a segurança estrutural de barras em PFF com perfurações na alma, submetidas à força axial de compressão, cujo cálculo da capacidade resistente foi realizado através de propostas de modificações do método da resistência direta (MRD). O dimensionamento seguiu critérios e formulações propostas por bibliografia internacional pois a norma brasileira de PFF não contempla dimensionamento para colunas perfuradas. Os resultados foram comparados com valores experimentais de um banco de dados de 183 colunas perfuradas, obtendo-se as estatísticas do erro do modelo. Foram empregados os métodos de confiabilidade FOSM (First-Order Second-Moment), FORM (First-Order Reliability Method) e SMC (Simulação de Monte Carlo) para avaliação dos índices de confiabilidade (ȕ) doV elemenWoV eVWUXWXUaiV analiVadoV. Os dados de calibração empregados neste trabalho, ou seja, as combinações de ações, as relações entre ações variável e permanente e o coeficiente de ponderação da resistência (J), são oriundos da norma americana de PFF. Os dados de combinação de ações e valor de J da norma brasileira de PFF também foram empregados. Os resultados obtidos, com o método FORM e utilizando-se a combinação de ações da norma brasileira, mostraram que quando o índice de confiabilidade alvo é de 2,5, J de 1,2 é adequado. Caso o índice de confiabilidade alvo estabelecido seja 3,0, J de 1,35 é uma proposta aceitável.
Confiabilidade de barras de perfis formados a frio sujeitos à força concentrada em seções sem enrijecedores transversais suscetíveis à falha por esmagamento da alma (web crippling).
(2022) Melo, Nathália Barbosa de; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Malite, Maximiliano; Souza, Flávio Teixeira de
O objetivo deste trabalho é a avaliação da segurança estrutural de perfis formados a frio (PFF) sujeitos a forças concentradas em regiões sem enrijecedores transversais susceptíveis a um mecanismo localizado de falha associado ao esmagamento da alma (web crippling). Primeiramente, o dimensionamento foi realizado de acordo com as normas americana e brasileira. Os dados experimentais de seções I enrijecido, Z enrijecido, cartola, U simples e enrijecido relatados na literatura foram analisados, obtendo-se as estatísticas do erro do modelo. Os Índices de confiabilidade (β) foram calculados com o emprego dos métodos de confiabilidade FOSM (First-Order Second- Moment), FORM (First-Order Reliability Method), SORM (Second Order Reliability Method) e SMC (Simulação de Monte Carlo). A análise de confiabilidade foi desenvolvida para combinações de cargas das normas americana e brasileira, além da razão nominal da ação variável e permanente, Ln/Dn, iguais a 3 e 5. Índices de confiabilidade alvo foram considerados de acordo com os principais padrões internacionais para barras de PFF. Em seguida, procedeu-se o dimensionamento das seções do banco de dados experimentais para o estudo estatístico do erro do modelo empregando o método da resistência direta (MRD). O dimensionamento pelo MRD seguiu critérios e formulações propostas por bibliografia internacional, visto que, a formulação para web crippling não é contemplada nas normas de PFF. Os resultados foram comparados com valores experimentais de um banco de dados de perfis U e U enrijecido com foco particular nas condições de carregamento Interior-One-Flange (IOF) e Interior-Two-Flange (ITF). De forma similar foram empregados os métodos de confiabilidade para avaliação dos índices de confiabilidade e calibração do coeficiente de ponderação de resistência. Constatou-se que o coeficiente de ponderação de resistência presente na norma brasileira não apresentou resultados satisfatórios em relação ao valor alvo do índice de confiabilidade em alguns casos. Conclui-se que são necessários ajustes no coeficiente de ponderação da resistência previsto na norma, conforme o tipo de carregamento e condição de suporte, para padronizar o nível de segurança. O MRD também se apresenta como uma possibilidade que pode ser incorporada à norma, porém, são necessários mais estudos.
Confiabilidade de pórticos planos de aço projetados por análise avançada.
(2020) Nadir, Endersom Lisboa; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Silva, Andréa Regina Dias da; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Silva, Andréa Regina Dias da; Brandão, André Luis Riqueira; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
A prática atual de projetos de estruturas de aço baseada em verificações de segurança de membros individuais é a mais utilizada. A abordagem designada projeto por análise avançada vem sendo incorporada nas normas de projeto em todo o mundo, como na norma americana AISC 360-10. No entanto, mesmo os métodos de análise mais sofisticados não podem prever com segurança o desempenho real de uma estrutura devido às incertezas presentes nas variáveis básicas do projeto. Para levar em consideração tais incertezas e garantir um nível de confiabilidade estrutural alvo, um coeficiente de ponderação da resistência para o sistema é aplicado pelas normas. Neste trabalho, avalia-se a confiabilidade do sistema de pórticos planos de aço, sujeitos a cargas gravitacionais, com ligações rígidas, por meio da análise avançada (análise inelástica de segunda ordem), onde os efeitos da não linearidade geométrica e não linearidade física são considerados, bem como as imperfeições geométricas iniciais e tensões residuais. Utilizou-se uma versão do programa computacional de confiabilidade desenvolvido por Mapa (2016), em linguagem MATLAB®. A análise de confiabilidade é realizada com base no método de confiabilidade First Order Reliability Method (FORM), que atua interativamente com o programa MASTAN2, para as análises estruturais inelásticas de segunda ordem. Discutiu-se a segurança das estruturas por meio do índice de confiabilidade para estados limites últimos de resistência. Comparam-se os resultados com os obtidos por outros autores e discutem-se as implicações de confiabilidade dessa metodologia e a adequação do coeficiente de ponderação da resistência aplicado ao sistema. O método inelástico de segunda ordem apresentou resultados em termos de índices de confiabilidade do sistema consistentes e mais uniformes em relação ao Método dos Estados Limites. No entanto, considerando que as consequências do colapso do sistema são maiores que a falha de membros isolados, pode ser desejável se adotar um coeficiente de ponderação da resistência menor do que 0,9 (conforme o AISC 360-10), como utilizado neste trabalho.
Confiabilidade de vigas em perfis de aço formados a frio com perfurações na alma.
(2022) Santos, Rogério Fonseca; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Vieira, Washington Batista; Souza, Flávio Teixeira de
Os perfis formados a frio (PFF) são amplamente utilizados na construção civil. Apesar da demanda de projeto de vigas com perfuração na alma para acomodar e dar passagem a tubulações em geral, a norma brasileira NBR 14762 (2010) não prevê procedimentos para dimensionamento de PFF com perfurações. Uma vez que os furos na seção tendem a reduzir a capacidade resistente de uma viga de PFF, os modos de instabilidade devem ser cuidadosamente analisados. Torna-se, portanto, necessário realizar um estudo a respeito das principais formulações disponíveis que se baseiam no Método da Resistência Direta (MRD). Dentro desse contexto, nesta dissertação são apresentadas formulações de cálculo de vigas em PFF com perfuração na alma. Um procedimento de avaliação da confiabilidade de vigas projetadas conforme as formulações estudadas, utilizando os coeficientes de ponderação da resistência e das ações das normas brasileira e americana é realizado. Os dados estatísticos das variáveis básicas foram obtidos na literatura, exceto para a variável coeficiente profissional (P), cujas informações estatísticas foram obtidas a partir de um banco de dados de experimentos obtidos de pesquisa bibliográfica. A partir dos resultados, observou-se uma certa uniformização dos índices de confiabilidade para grupos de dados de mesmo modo de flambagem. Para o formato LRFD (AISI S100, 2016), o coeficiente de ponderação da resistência () da norma americana é suficiente para garantir de forma geral um resultado satisfatório, apresentando índice de confiabilidade () bem próximo ao alvo de 2,5. No entanto, no formato LSD (AISI S100, 2016), o coeficiente de ponderação da resistência normativo não atende ao requisito de segurança, apresentando índice de confiabilidade inferior ao alvo de 3,0 em todas as análises. Para os cenários relacionados com a NBR 14762 (2010), em nenhum dos casos analisados, o índice de confiabilidade alvo de 2,5 foi alcançado com o método FORM. Quando o índice de confiabilidade é fixado em 2,5 para a norma brasileira, verifica-se a necessidade de aumentar o atual coeficiente de ponderação da resistência para o caso de flexão ( = 1,10) para 1,2 (modo distorcional) e 1,15 (modo local).
Confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos.
(2016) Mapa, Danilo Luiz Santana; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Neves, Francisco de Assis das
Existem várias fontes de incertezas na análise estrutural, que devem ser consideradas em uma avaliação adequada da segurança estrutural. As normas de projeto estrutural têm tradicionalmente adotado o uso de coeficientes parciais de segurança para lidar com a presença de incertezas. Entretanto, a metodologia baseada em coeficientes parciais de segurança não permite o real conhecimento dos níveis de segurança de uma estrutura. O emprego de métodos para análise de confiabilidade estrutural possibilita quantificar, de forma probabilística, a segurança de uma estrutura, visto que permite a avaliação da probabilidade de violação de estados limites relevantes ao projeto estrutural. No presente trabalho foi desenvolvida em ambiente MATLAB uma ferramenta computacional objetivando realizar a análise de confiabilidade de pórticos metálicos planos via análise estrutural avançada em elementos finitos, considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da flexibilidade das ligações. A ferramenta desenvolvida emprega o método analítico FORM e o método de simulação de Monte Carlo para avaliar a probabilidade de falha de funções de desempenho formuladas para estados limites últimos de resistência e estados limites de deslocamentos em serviço, possibilitando avaliar o nível de segurança de estruturas com comportamento não linear. Para realização de análise estrutural avançada dos pórticos planos adotou-se o programa Computacional System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) desenvolvido por Silva (2009). Utilizando a ferramenta computacional desenvolvida, realizou-se a análise de confiabilidade estrutural de diversos exemplos numéricos de pórticos metálicos planos encontrados na literatura. Mediante a análise dos resultados obtidos e comparação com os resultados encontrados por outros autores, foi possível validar a implementação computacional realizada, atestando sua precisão e eficiência na análise de confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos. Os resultados dos exemplos numéricos mostraram ser essencial considerar a presença das ligações semirrígidas e os efeitos da não linearidade geométrica na análise e no projeto de pórticos.
Modelagem de estrutura metálica para equipamento de perfuração e sondagem.
(2018) Ghidetti, Rafael Segatto; Paula, Geraldo Donizetti de; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Paula, Geraldo Donizetti de; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Souza, Flávio Teixeira de; Brandão, André Luis Riqueira
As perfuratrizes são equipamentos capazes desempenhar diversas funções sendo uma delas a perfuração para localizar riquezas minerais nos mais variados terrenos, papel fundamental no processo de extração. Estes equipamentos atuam com muita frequência no Brasil devido à presença de uma enorme riqueza natural como o minério de ferro, água e petróleo. Com a necessidade de utilizar esses equipamentos em áreas de difícil acesso foi necessário desenvolver uma nova estrutura metálica da torre de uma perfuratriz com o objetivo de reduzir o peso do equipamento como forma de facilitar as operações, além de ser uma estrutura robusta e capaz de atender aos requisitos de projeto estabelecidos pela empresa. Para a realização das análises estruturais utilizou-se cálculos analíticos e o método de elementos finitos. Na primeira etapa da análise, foi utilizado o software FTOOL como forma de verificar as reações, cortantes, normais e momentos fletores e após estas verificações, cálculos estruturais para encontrar as máximas tensões e fatores de segurança. Para a segunda etapa da análise, foi utilizado o software ANSYS, que através da modelagem em 3D das estruturas foi possível aplicar todos os apoios e carregamentos que gerou as máximas tensões e fatores de segurança. Com as análises, foi possível realizar a comparação e validação dos resultados que resultou na construção de um protótipo. Este protótipo foi submetido à testes internos e testes em campo. Foi possível verificar um alívio de peso nas estruturas analisadas e consequentemente uma redução de peso do equipamento como um todo.
Obtenção do índice de confiabilidade de barras de perfis formados a frio submetidas à flexão simples com o emprego do método FORM.
(2019) Toledo, Fernanda Ferra Andrade; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de; Vieira, Washington Batista
As estruturas devem oferecer segurança e boas condições de utilização, de forma que não venham a falhar ou mesmo provocar desconforto a seus ocupantes. O estudo da confiabilidade estrutural relaciona-se com a avaliação da probabilidade de violação de um estado limite para um sistema estrutural. Assim, o objetivo deste trabalho é aplicar uma metodologia para análise dos índices de confiabilidade para barras de perfis formados a frio submetidas à flexão simples, projetadas segundo a norma brasileira ABNT NBR 14762:2010 e a norma norteamericana AISI S100:2016. Primeiramente, foi elaborado um banco de dados de resultados experimentais de alguns autores para o estado limite em questão e obtidas as forças resistentes para cada modelo ensaiado, com a utilização da ABNT NBR 14762:2010. É avaliado o erro de modelo (relação entre os valores teórico e experimental), fornecendo um resultado estatístico. Em seguida, foi empregado o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (First Order Reliability Method - FORM) para avaliação da segurança de vigas em perfis formados a frio incorporando-se os coeficientes de ponderação das resistências e das ações das normas brasileira e americana. Comparando-se os valores dos índices fornecidos pelos três métodos aplicados, o método FORM e a Simulação de Monte Carlo forneceram valores bem próximos, confirmando a precisão do método FORM. Sobre os índices de confiabilidade, a combinação referente ao LSD (Limit States Design) não apresentou resultados satisfatórios em relação ao valor alvo de β0=3,0, já que em todos os casos, o índice encontrado foi inferior ao valor pretendido. Por fim, concluiu-se que são necessários ajustes nos coeficientes de ponderação da resistência previstos em norma, conforme o tipo de seção e modo de falha; porém, faz-se necessário um refinamento destes resultados através da análise de mais dados.
Probabilidade de colapso e calibração do fator de resistência de estruturas reticuladas planas de aço.
(2022) Mapa, Danilo Luiz Santana; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Neves, Francisco de Assis das; Sousa Junior, João Batista Marques de; Brandão, André Luis Riqueira
As técnicas atuais de análise avançada consideram nas análises estruturais as não linearidades física e geométrica para obter a carga de colapso da estrutura de aço. A verdadeira resistência de uma estrutura de aço não pode ser prevista de forma precisa, devido às incertezas presentes nas variáveis de projeto mais significativas. As normas de projeto de estruturas de aço aplicam um fator de resistência para compensar as incertezas presentes nas variáveis de projeto e assim assegurar um índice alvo de confiabilidade estrutural. Esta tese analisa a probabilidade de colapso de quatro estruturas reticuladas planas de aço sujeitas a ações gravitacionais por análise estrutural avançada. Para calcular a probabilidade de colapso das estruturas planas de aço, foi utilizado o método analítico FORM (First Order Reliability Method). As análises avançadas foram realizadas utilizando o sistema computacional CS-ASA e foram consideradas a não linearidade geométrica, inelasticidade do aço e tensões residuais. As probabilidades de colapso das estruturas foram avaliadas para os fatores de resistência atuais das normas americana AISC 360 (AISC, 2016) e brasileira ABNT NBR 8800 (ABNT, 2008). Esses fatores de resistência foram posteriormente calibrados, visando alcançar índices alvo de confiabilidade determinados para cada estrutura. O presente estudo sugere valores para os fatores de resistência a serem adotados no projeto das estruturas analisadas. Conclui-se que os fatores de resistência das normas de projeto podem ser insuficientes para a obtenção de determinados índices alvo de confiabilidade para as estruturas planas de aço investigadas.
Reliability analysis of typical cold-formed steel beams sections.
(2016) Campos, Raylza Santos da Silva; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha
This paper presents a reliability analysis of cold-formed steel beams, based on the FORM and MC simulation and using data obtained from experimental tests performed at the Johns Hopkins University, Baltimore (Schafer, 2003; 2006). This paper approached two sets of flexural tests, one referring to the failure by local buckling, and another for distortional buckling. A failure function is assembled to obtain, by taking into account the statistical parameters of the material (M), fabrication (F), and professional factors (P). The material and fabrication factors were taken from AISI standard. The professional factor was determined by comparing the tested failure loads and the predicted ultimate loads calculated from the selected design provisions. The goal of the paper is the assessment of reliability index for two nominal live-to-dead load ratios, as well as to compare the value found considering the load combinations for ultimate limit states.
Reliability assessment of cold-formed steel beams by the FORM method.
(2021) Toledo, Fernanda Ferra Andrade; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira
This article presents a procedure for the reliability assessment of cold-formed steel beams based on the Direct Strength Method (DSM) and the Effective Section Method (ESM). Using a comprehensive database, a statistical analysis of the test results was performed to determine the statistical properties of the professional factor random variable. The statistical parameters related to material strength, geometric properties and load effects were obtained from established references for reliability analysis. Safety levels compatible with the North American and the Brazilian codes relating to structural design of cold-formed steel members have been established. The first-order reliability method (FORM) was used to calculate resistance factors φ for usual nominal live-dead ratios. The results of the reliability analysis showed that the DSM and ESM design methods have similar levels of reliability. The same resistance factor as the DSM can be used for the ESM, without compromising the minimum level of reliability established. The results obtained with the LRFD calibration data, presented a good approximation with the load factor φ = 0.90, except for the distortional mode. With the LSD calibration data, values well below the specified were required in order to achieve the required level of reliability. It was also found that the load factor γ = 1.25, in the format of the Brazilian standard, could reach the safety requirements established for all buckling modes.
Resistance factor calibration for perforated cold-formed steel compression members.
(2022) Jardim, Roberta Layra Faragó; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira
Cold-formed Steel profiles are structural profiles widely used in civil construction. They are often manufactured with perforations. The designing can be performed using the direct resistance method. Formulations were adapted by Moen and Schafer (2008) to consider the presence of perforations in these profiles. The objective of this study is to investigate the structural safety of columns with web perforations. The calculation of the resistance capacity was performed using the formulations proposed by the authors. The reliability indexes were determined using the First Order Reliability Method (FORM), First Order Second Moment (FOSM) and Monte Carlo Method (MCM), which are reliability methods for the Load and Resistance Factor Design (LRFD) and Limit States Design (LSD) philosophies. Following the same criteria performed by AISI S100, the resistance factors were obtained from the FOSM method. Based on the results, it was found that the desired security level for the LSD philosophy was not achieved. The calculated resistance factors are predominantly lower than the target. However, for the LRFD philosophy, the safety level was achieved, and the resistance factors were higher than the target.
Resistência e segurança de barras de seções compostas (Built-up) de perfis formados a frio submetidas à força axial de compressão.
(2022) Andrade, Celmar Pereira de; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de; Vieira, Washington Batista
Barras compostas (built-up) comprimidas, isto é, aquelas constituídas de dois ou mais perfis associados, são amplamente utilizados nas edificações, em locais com maiores carregamentos, como barras de treliça, colunas de galpões e montantes de interseção de paredes de LSF (Light Steel Frame). Em geral, as especificações das normas de projeto trazem apenas orientações quanto ao índice de esbeltez da barra composta, sendo a capacidade resistente da mesma, projetada com base na soma das resistências de cada seção constituinte. Assim, um possível ganho de resistência das barras compostas não é considerado nos projetos. Este trabalho tem como objetivo analisar a resistência e a segurança estrutural de barras compostas de perfis formados a frio submetidas à força axial de compressão, projetadas pelo Método da Resistência Direta (MRD). Na análise da estabilidade elástica utilizou-se o CUFSM, software baseado no método das faixas finitas, que permite modelar os pontos de conexão entre os perfis que constituem uma barra composta. Utilizando métodos de confiabilidade de primeira ordem, procedeu-se a análise da segurança estrutural considerando-se as combinações de ações das normas ABNT NBR 14762 (2010) e AISI S100 (2016). Foram adotados os índices de confiabilidade alvo das filosofias de projeto disponíveis na norma norte-americana AISI S100 (2016). Verificou-se a adequação entre as resistências experimentais e resistências teóricas utilizando amostras com espaçamento entre parafusos limitado a 200 mm. As estatísticas do erro do modelo foram obtidas a partir de 233 resultados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados da análise do erro do modelo mostraram que o procedimento de modelar a conexão entre as seções transversais na análise de estabilidade para o dimensionamento de barras compostas via MRD é adequado para ser incorporado às normas. No caso da NBR 14762 (2010), um procedimento de calibração demonstrou que o atual coeficiente de ponderação da resistência ( = 1,2) pode ser mantido para um índice de confiabilidade alvo de 2,5. Constatou-se ainda que o aumento médio da resistência das barras compostas, ao se considerar a cooperação entre os perfis, é de 53%.
Resistência e segurança de barras em perfis formados a frio submetidas à força cortante.
(2023) Costa, Frederico Borges; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de; Vieira, Washington Batista
Este trabalho apresenta um estudo sobre a resistência e a segurança de barras de perfis formados a frio submetidas à força cortante. Os principais objetivos são o estudo das equações de projeto com ênfase no Método da Resistência Direta (MRD) e a análise da confiabilidade estrutural. Na norma brasileira o MRD está previsto para os casos de compressão e flexão, mas para força cortante ainda não foi incorporado. Inicialmente, foi realizado um estudo do erro do modelo da formulação da norma brasileira, do MRD especificado na norma norte-americana, e de uma proposta no formato MRD desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Queensland. Desta forma, foram selecionados da literatura resultados experimentais de vigas de seção aberta relativamente curtas, priorizando o esforço cortante, contendo enrijecedores transversais nos locais de carga concentrada de alma para evitar falha por web crippling. O uso de enrijecedores transversais de alma nos protótipos resultam numa resistência pós-flambagem devido ao aumento da eficiência da ação do campo de tração (ACT) no plano da alma. Observou-se uma relativa discrepância na resistência ao cisalhamento nas vigas ensaiadas, das diferentes referências, provavelmente devido a certas especificidades na disposição dos enrijecedores transversais de alma, influenciando a eficiência da ACT. A sobreposição dos dados de ensaios em relação às curvas de resistência ao cortante mostrou que a formulação de projeto negligenciando a ACT é muito conservadora. No entanto, a consideração da ACT no MRD leva a melhores resultados. Na sequência, foram aplicados os métodos de confiabilidade FOSM, FORM e Simulação de Monte Carlo. Os índices de confiabilidade (β) foram calculados para as combinações de ações das normas norte- americana e brasileira. Os valores de β obtidos mostraram certa uniformidade, e mesmo quando foram inferiores aos índices de confiabilidade alvo, os desvios foram moderados. No processo de calibração da norma brasileira, o coeficiente de ponderação da resistência (γ) de 1,15 estaria adequado, caso uma das opções deste estudo no formato do MRD fosse adotada.
Segurança de colunas rack dimensionadas por adaptações do método da resistência direta.
(2023) Faria, Victor Antônio Moreira de; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de; Mesacasa Junior, Enio Carlos
As colunas rack, amplamente utilizadas em sistemas de armazenagem industrial, possuem perfurações ao longo de seu comprimento, para garantir a versatilidade e a liberdade de montagem características desse sistema estrutural. As perfurações reduzem a capacidade resistente da coluna, e assim as normas que regem os projetos dessas estruturas precisam garantir que colunas utilizadas nessas condições atendam padrões de segurança. Este trabalho teve como objetivo avaliar a segurança presente no dimensionamento via Método da Resistência Direta (MRD) de colunas rack perfuradas. Foram utilizados os métodos de confiabilidade FOSM, FORM e a Simulação de Monte Carlo (SMC). Para se obter o Erro de Modelo (P) foi elaborado um banco de dados experimentais de ensaios de vários autores, para serem comparados a adaptações do MRD para colunas perfuradas. Os índices de confiabilidade (β) foram calculados para as combinações de ações dos métodos LRFD e LSD das normas AISI S100 e ANSI MH16.1 e a combinação presente na NBR 15524-2. Os valores de β obtidos usando sete das metodologias se mostraram abaixo dos alvos de calibração do LRFD (β଴ = 2,5), do LSD (β଴ = 3,0) e da NBR 14762 (β଴ = 2,5). Os valores de β obtidos pelas metodologias baseadas na versão do Método de Redução da Espessura (MRE) da norma ANSI MH16.1 ficaram mais próximos do alvo de 2,5 do LRFD e da norma brasileira. Os resultados obtidos pelo FORM se mostraram próximos dos obtidos por SMC. As variáveis que mais influenciaram nos resultados de β foram a ação variável e o erro de modelo, especialmente quando seus coeficientes de variação são altos. Para as metodologias não baseadas no MRE, há uma necessidade de ajuste do coeficiente de ponderação da resistência φ para valores na ordem de 0,60 para o LRFD e γ por volta de 1,60 para uma adoção do método pela norma brasileira. Para a metodologia adotada na norma ANSI MH16.1, o valor atual de φ = 0,85 é conservador para falha por flambagem distorcional. Os métodos baseados no MRE são melhores na previsão da falha com flambagem local, mas ainda assim imprecisos na previsão desse fenômeno, de forma que somente um valor de φ = 0,81 satisfaz o alvo de calibração do LRFD de acordo com o FORM.
Segurança de estruturas em perfis formados a frio.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha
As estruturas devem oferecer segurança e boas condições de utilização. Segurança significa que a estrutura não irá se romper ou falhar, durante sua vida útil, de modo que a integridade da vida de seus usuários seja obtida, ou ainda provocar um grande prejuízo econômico. Em um projeto estrutural, procura-se a solução mais econômica e segura possível. Isto significa que a estrutura deve apresentar-se resistente, estável, duradoura e com o menor custo. Durante várias décadas as estruturas foram projetadas segundo normas em tensões admissíveis. A partir da década de 1980, as normas brasileiras para o dimensionamento de estruturas metálicas passaram a ser baseadas no método dos estados limites. Nestas normas são utilizados coeficientes de ponderação das ações e da resistência de forma a se obter níveis de segurança nelas definidos. Neste trabalho apresenta-se um estudo da segurança de elementos de barras e ligações de perfis formados a frio, para vários estados limites, abordados em alguns códigos de projeto. Os objetivos deste estudo são a avaliação do índice de confiabilidade, β, para diversas relações ação permanente/ação variável, bem como, comparar os valores encontrados considerando diversas combinações de ações. O estudo comparativo inclui o procedimento de calibração, com a avaliação dos coeficientes de minoração, φ, para as combinações de carga definidas. Os dados experimentais e a metodologia foram os mesmos utilizados na calibração da norma AISI-LRFD.