DECIV - Artigos publicados em periódicos

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A configuração geométrica inicial na análise avançada de portais planos de aço.
(2006) Alvarenga, Arthur Ribeiro de; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Esse artigo aborda a influência da configuração geométrica inicial na carga-limite de portais planos de aço, determinada empregando-se uma análise inelástica de segunda ordem baseada na aplicação do método da zona plástica. Essa configuração geométrica inicial inclui imperfeições como a curvatura inicial e o fora de prumo, que fazem parte dos requerimentos mínimos para se qualificar essa análise inelástica como avançada. Os passos necessários para desenvolver essa análise serão mostrados, incluindo a formulação, as exigências de cálculo e os exemplos utilizados nesse estudo. Finalmente, são apresentados as conclusões e um roteiro de análise, que podem auxiliar o engenheiro a estabelecer a configuração inicial mais crítica, a partir da qual pode-se determinar a carga-limite de um problema estrutural mais complexo.
Uma formulação inserindo as ligações semirrígidas na análise inelástica por zona plástica.
(2017) Alvarenga, Arthur Ribeiro de
Neste artigo apresenta-se resumidamente uma formulação numérica voltada para a Análise Inelástica adotando Método da Zona Plástica incluindo o efeito das ligações semirrígidas, aplicada a pórticos planos de aço. Adotou-se a teoria de Bernoulli-Euler para desenvolvimento desse elemento finito no contexto da Técnica das Fatias usando o sistema Lagrangiano corrotacional atualizado. Indicam-se diferenças interessantes dessa aproximação em relação a outras existentes. Propõe-se o parâmetro índice de giro próprio da ligação ou de semiflexibilidade eta, que avalia melhor este comportamento. Essa formulação é validada agora estudando uma viga e uma coluna apresentando resultados adequados. Nestes estudos, verifica-se a resistência da viga avaliada no regime elástico. Também se avalia a flambagem elástica das colunas, tópico associado à Estabilidade e identificam-se aspectos contidos nas normas atuais. Esses exemplos são passos fundamentais para qualquer formulação garantir o seu posterior emprego em estudos mais complexos nesta pesquisa.
Second-order plastic-zone analysis of steel frames – Part II : effects of initial geometric imperfection and residual stress.
(2009) Alvarenga, Arthur Ribeiro de; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
The application of a second-order plastic-zone formulation to study the minimum requirements needed to arrive at the so called advanced analysis concept, where an individual member’s check is simplified or even unnecessary, is presented in this paper. A companion paper provides the theoretical background for this formulation. These requirements appear in specifications and refer to the unavoidable imperfections of steel structure construction leading to premature collapse. The structure’s out-of-plumbness and members’ out-of-straightness form the initial geometric imperfections, affecting building stability and lateral drift, but are justifiable under manufacturing and erection tolerances. Unequal cooling of a steel section, after the rolling or welding process, creates residual stress that increases the plasticity path. As the plastic zone analysis accounts for these three imperfections in an explicit way, alone or combined, this study shows a brief review, computational implementation details and numerical examples. Finally, this work makes some recommendations to find the worst initial imperfect geometry for some loading cases.
Second-order plastic-zone analysis of steel frames. Part I: numerical formulation and examples of validation.
(2009) Alvarenga, Arthur Ribeiro de; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
This paper presents a second-order plastic-zone formulation for the non-linear analysis and design of plane steel frames with geometric imperfections and residual stress. The proposed numerical methodology has an inelastic formulation based on the plastic-zone method performed by the so-called “slice technique". This methodology also uses a beam-column finite element model based on the Bernoulli-Euler theory and described in the updated Lagrangian co-rotational system. The considered hypothesis and the adopted kinematic relation lead to an element stiffness matrix whose terms represent the constitutive law and second-order effects. An incremental-iterative Newton-Raphson strategy solves the global non-linear equation system and, at the internal force recovery level, in each iteration, an axial-force iterative process is proposed to obtain the axial-force balance at the element ends, more precisely determining the plasticity spread. Three benchmark structural problems are studied and the present work's findings validate the proposed numerical formulation and the axial-force iterative process. A companion paper discusses in depth the influence of geometrical imperfections and residual stress in steel frame design.