DECIV - Departamento de Engenharia Civil
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Item Resistance factor calibration for perforated cold-formed steel compression members.(2022) Jardim, Roberta Layra Faragó; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis RiqueiraCold-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.Item Reliability assessment of cold-formed steel beams by the FORM method.(2021) Toledo, Fernanda Ferra Andrade; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis RiqueiraThis 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.Item Reliability analysis of typical cold-formed steel beams sections.(2016) Campos, Raylza Santos da Silva; Brandão, André Luis Riqueira; Freitas, Marcílio Sousa da RochaThis 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.Item 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 RochaO 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.Item 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 RochaAs 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.