Finite Element Analysis of Light Weight Shear Wall Steel Panels

Abstract

Esta dissertação de mestrado centra o seu estudo na análise e optimização de painéis parede com estrutura em aço leve. Numa primeira fase, o objectivo desta tese será criar um modelo numérico pelo método dos elementos finitos em Ansys, com base em testes experimentais realizados de painéis paredes revestidas a OSB e apenas com estruturas em aço enformado a fio, de forma a calibrar o modelo. Neste ensaio experimental o painel parede será sujeito a uma carga horizontal, em que se pretende avaliar os efeitos do esforço transverso na parede. De forma análoga serão aplicadas o mesmo tipo de condições e cargas ao modelo numérico. Numa segunda fase e após calibração do modelo numérico, a tese avança para o estudo paramétrico. Este estudo tem como objectivo a análise de diferentes configurações do painel parede, nomeadamente de soluções que integram sistema de contraventamento, de modo a obter um painel parede mais resistente a cargas laterais. De modo a suportar os conceitos abordados na tese, foi realizada uma revisão bibliográfica que incidiu sobre as características do aço enformado a frio, sobre o tipo de instabilidades que ocorrem neste tipos de perfis, sobre o tipo de análise a aplicar no estudo deste material e sobre estudos anteriores em painéis parede com configurações semelhantes á estudada nesta dissertação.

This Master Thesis focuses its study on the analysis and optimization of Light Weight Shear Wall Steel Panels. In a first phase, the aim of this thesis will be the creation of a numerical model by the finite element method in Ansys; this model will be calibrated based on experimental tests in OSB sheated walls and in CFS wall panels. In this experimental study the wall panel will be subjected to a horizontal load, in which it will be analyzed the effects of shear stress in the wall. In the same way, the same type of conditions and loads will be applied to the numerical model. In a second phase and after calibration of the numerical model, the thesis advances to the parametric study. This study aims to analyze different wall panel configurations, in particular solutions that integrate a bracing system, in order to obtain a more resistant wall panel to lateral loads. In order to support the concepts studied in the thesis, a bibliographical review was carried out that focused on the characteristics of cold formed steel, on the type of instabilities that occur in this type of profiles, on the type of analysis to be applied in the study of this material and on wall panel past studies with similar configurations of the one studied in this dissertation