Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Pedrosa, Nícolas Henrique
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/35916/00130000057bz
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
UEM
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3528
Resumo: Due to the increasing cost of construction labor and the housing deficit in Brazil, Light-Steel Framing (LSF) systems has been shown, as in many countries, to be a more rational and industrialized option for the construction of short and mid-rise buildings. Conventional design methods not properly consider the diaphragm effect, obtained by the confinement of the studs through the sheathing board, which are usually plasterboard, OSB, plywood or cement board. In this context, this work presents a numerical study on the behavior and resistance of LSF shear walls by the Finite Element (FE) method, using the Abaqus/CAE software. Shear walls are important components of LSF systems since they are responsible for transferring the lateral loading applied to the structural system to its foundation and stiffening the structural system against excessive lateral displacement. The lateral displacement in a shear wall is mainly due to: (i) panel bending, (ii) panel overturning, (iii) panel shearing, and (iv) local deformation at the stud-to-sheathing connection region. Recent studies have shown that the local deformation at stud-to-sheathing connection region and, therefore, connection stiffness has a highly non-linear behavior. Thus, the FE models developed in this paper not only considers material and geometric non-linearity, but it also simulates the local deformation at the stud-to-sheathing connection region. A simplified model based on equivalent diagonals, for practical use is also presented in order to allow modeling of the structure using only beam elements. This simplified model can make use of results obtained by the methodology of AISI S213 (AISI, 2007) or of the finite element model. With this study, it was concluded that the finite element model proposed showed consistent results compared to those obtained from experimental work and that the adequate modeling of the connections is important for the success on the simulation of these panels. In addition, the diagonals equivalent model allows the consideration of strength and stiffness of the shear walls in a simplified and efficient way, avoiding the complete modeling of the panel.
id UEM-10_abe70e037aade6e19abc5cf3a7166c0e
oai_identifier_str oai:localhost:1/3528
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framingEstruturas metálicasPerfil Fomado a Frio (PFF)Light-Steel Framing (LSF)Painéis de cisalhamentoAçoEstruturaBrasil.Cold-Formed Steel StudsLight-Steel FramingShear WallsBrazil.EngenhariasEngenharia CivilDue to the increasing cost of construction labor and the housing deficit in Brazil, Light-Steel Framing (LSF) systems has been shown, as in many countries, to be a more rational and industrialized option for the construction of short and mid-rise buildings. Conventional design methods not properly consider the diaphragm effect, obtained by the confinement of the studs through the sheathing board, which are usually plasterboard, OSB, plywood or cement board. In this context, this work presents a numerical study on the behavior and resistance of LSF shear walls by the Finite Element (FE) method, using the Abaqus/CAE software. Shear walls are important components of LSF systems since they are responsible for transferring the lateral loading applied to the structural system to its foundation and stiffening the structural system against excessive lateral displacement. The lateral displacement in a shear wall is mainly due to: (i) panel bending, (ii) panel overturning, (iii) panel shearing, and (iv) local deformation at the stud-to-sheathing connection region. Recent studies have shown that the local deformation at stud-to-sheathing connection region and, therefore, connection stiffness has a highly non-linear behavior. Thus, the FE models developed in this paper not only considers material and geometric non-linearity, but it also simulates the local deformation at the stud-to-sheathing connection region. A simplified model based on equivalent diagonals, for practical use is also presented in order to allow modeling of the structure using only beam elements. This simplified model can make use of results obtained by the methodology of AISI S213 (AISI, 2007) or of the finite element model. With this study, it was concluded that the finite element model proposed showed consistent results compared to those obtained from experimental work and that the adequate modeling of the connections is important for the success on the simulation of these panels. In addition, the diagonals equivalent model allows the consideration of strength and stiffness of the shear walls in a simplified and efficient way, avoiding the complete modeling of the panel.Devido à escassez de mão de obra e o déficit habitacional no Brasil, o sistema Light-Steel Framing (LSF) demonstra ser, como em diversos países, uma opção mais racional e industrializada para construções de pequeno e médio porte. Os métodos convencionais de cálculo se mostram conservadores por não considerar devidamente o efeito diafragma dos painéis de cisalhamento, obtido pelo confinamento dos perfis metálicos por meio das placas de revestimento, que geralmente são de gesso, OSB, plywood ou cimentícia. Nesse contexto, o trabalho apresenta uma metodologia para a modelagem numérica de painéis de cisalhamento do sistema LSF via método dos elementos finitos (MEF), utilizando o software Abaqus/CAE. Painéis de cisalhamento são elementos importantes nos sistemas LSF, pois são responsáveis pela transferência do carregamento horizontal aplicado à estrutura para suas fundações, além de enrijecê-la contra os deslocamentos laterais excessivos. O deslocamento lateral em um painel de cisalhamento é principalmente devido a: (i) flexão do painel, (ii) tombamento do painel, (iii) cisalhamento no painel, e (iv) deformação local na região de ligação entre a placa de fechamento e os perfis metálicos. Estudos recentes mostraram que a deformação local na região de ligação placa-perfil e, consequentemente, a rigidez da ligação apresentam um comportamento altamente não linear. Portanto, os modelos desenvolvidos neste trabalho consideraram não só as não linearidades geométrica e dos materiais como também simulou a deformação local na região da ligação placa-perfil. Um modelo simplificado, baseado em diagonais equivalentes, para a utilização prática, também é apresentado e consiste em permitir a modelagem de painéis de cisalhamento utilizando apenas elementos unifilares de barra. Este modelo simplificado pode se valer de resultados obtidos pela metodologia da AISI S213 (AISI, 2007) ou do próprio modelo de elementos finitos. Com este estudo, foi possível concluir que o modelo de elementos finitos proposto apresentou resultados coerentes comparados aos trabalhos experimentais e que a modelagem adequada das ligações é importante para o sucesso na simulação desses painéis. Além disso, o modelo de diagonais equivalentes permite a consideração da resistência e rigidez de painéis de cisalhamento de maneira simplificada e eficiente, evitando a modelagem completa do painel.126 fUniversidade Estadual de MaringáBrasilDepartamento de Engenharia CivilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUEMMaringá, PRCentro de TecnologiaRonaldo RigobelloWilson Wesley Wutzow - UEMLuiz Carlos Marcos Vieira Júnior - UNICAMPPedrosa, Nícolas Henrique2018-04-13T20:14:16Z2018-04-13T20:14:16Z2015info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3528ark:/35916/00130000057bzporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2018-10-15T17:08:06Zoai:localhost:1/3528Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestrepositorio@uem.bropendoar:2018-10-15T17:08:06Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
title Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
spellingShingle Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
Pedrosa, Nícolas Henrique
Estruturas metálicas
Perfil Fomado a Frio (PFF)
Light-Steel Framing (LSF)
Painéis de cisalhamento
Aço
Estrutura
Brasil.
Cold-Formed Steel Studs
Light-Steel Framing
Shear Walls
Brazil.
Engenharias
Engenharia Civil
title_short Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
title_full Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
title_fullStr Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
title_full_unstemmed Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
title_sort Estudo da resistência e rigidez lateral de painéis de cisalhamento do sistema construtivo light-steel framing
author Pedrosa, Nícolas Henrique
author_facet Pedrosa, Nícolas Henrique
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ronaldo Rigobello
Wilson Wesley Wutzow - UEM
Luiz Carlos Marcos Vieira Júnior - UNICAMP
dc.contributor.author.fl_str_mv Pedrosa, Nícolas Henrique
dc.subject.por.fl_str_mv Estruturas metálicas
Perfil Fomado a Frio (PFF)
Light-Steel Framing (LSF)
Painéis de cisalhamento
Aço
Estrutura
Brasil.
Cold-Formed Steel Studs
Light-Steel Framing
Shear Walls
Brazil.
Engenharias
Engenharia Civil
topic Estruturas metálicas
Perfil Fomado a Frio (PFF)
Light-Steel Framing (LSF)
Painéis de cisalhamento
Aço
Estrutura
Brasil.
Cold-Formed Steel Studs
Light-Steel Framing
Shear Walls
Brazil.
Engenharias
Engenharia Civil
description Due to the increasing cost of construction labor and the housing deficit in Brazil, Light-Steel Framing (LSF) systems has been shown, as in many countries, to be a more rational and industrialized option for the construction of short and mid-rise buildings. Conventional design methods not properly consider the diaphragm effect, obtained by the confinement of the studs through the sheathing board, which are usually plasterboard, OSB, plywood or cement board. In this context, this work presents a numerical study on the behavior and resistance of LSF shear walls by the Finite Element (FE) method, using the Abaqus/CAE software. Shear walls are important components of LSF systems since they are responsible for transferring the lateral loading applied to the structural system to its foundation and stiffening the structural system against excessive lateral displacement. The lateral displacement in a shear wall is mainly due to: (i) panel bending, (ii) panel overturning, (iii) panel shearing, and (iv) local deformation at the stud-to-sheathing connection region. Recent studies have shown that the local deformation at stud-to-sheathing connection region and, therefore, connection stiffness has a highly non-linear behavior. Thus, the FE models developed in this paper not only considers material and geometric non-linearity, but it also simulates the local deformation at the stud-to-sheathing connection region. A simplified model based on equivalent diagonals, for practical use is also presented in order to allow modeling of the structure using only beam elements. This simplified model can make use of results obtained by the methodology of AISI S213 (AISI, 2007) or of the finite element model. With this study, it was concluded that the finite element model proposed showed consistent results compared to those obtained from experimental work and that the adequate modeling of the connections is important for the success on the simulation of these panels. In addition, the diagonals equivalent model allows the consideration of strength and stiffness of the shear walls in a simplified and efficient way, avoiding the complete modeling of the panel.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015
2018-04-13T20:14:16Z
2018-04-13T20:14:16Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3528
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/35916/00130000057bz
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3528
identifier_str_mv ark:/35916/00130000057bz
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
UEM
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
UEM
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@uem.br
_version_ 1846637298571018240