EVALUACIÓN NUMÉRICA Y EXPERIMENTAL DE CERCHAS DE PISO EN LIGHT STEEL FRAME SOMETIDAS A CARGAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS
DOI:
https://doi.org/10.66104/rpgpqd40Palabras clave:
Light Steel Framing (LSF); Análisis Experimental; Modelos Numéricos; Cercha de Viga de Piso.Resumen
Debido al aumento del uso de sistemas Steel Framing en edificaciones en Brasil, así como a la carencia de estudios sobre el comportamiento de algunos de sus elementos bajo cargas permanentes y variables, este trabajo fue desarrollado con el objetivo de encontrar la relación entre modelos numéricos y experimentales, definiendo correlaciones entre ellos para una mejor comprensión del comportamiento de estos sistemas en servicio. Para ello, se realizaron ensayos experimentales en cerchas de vigas de Light Steel Frame (LSF) utilizadas en pisos, sometidas a la combinación de cargas permanentes y variables previamente establecidas en normas. El sistema experimental fue desarrollado y estuvo constituido por tres cerchas de Light Steel Frame, una placa de OSB y un depósito de agua. Buscando una correcta distribución de la carga, el depósito fue llenado y el nivel del agua fue controlado; además, el caudal volumétrico del agua también fue medido mediante un caudalímetro. De este modo, solo la cercha central tuvo sus resultados de deformación medidos mediante relojes comparadores digitales. Además del análisis experimental, se elaboraron modelos numéricos de vigas y cascarones con base en el Método de los Elementos Finitos (MEF), utilizando el software comercial ANSYS Workbench. Los modelos considerados fueron de geometría tridimensional de cascarón y de geometría bidimensional de viga, con y sin excentricidad. Posteriormente, los resultados fueron evaluados, permitiendo establecer recomendaciones para el modelado de cerchas de piso en Light Steel Frame. Se concluye que el modelo geométrico recomendado para el modelado y la simulación es el modelo bidimensional de viga con representación de la excentricidad de las uniones de las diagonales. Además, este modelo presentó resultados precisos y un comportamiento semejante al comportamiento real de las cerchas estudiadas.
Descargas
Referencias
AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE. AISI S214-12: North American standard for cold-formed steel framing — truss design. Washington, DC: AISI, 2012.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2019.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14762: dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
BALDASSINO, N.; ZANDONINI, R.; ZORDAN, M. Experimental study of the shear behaviour of floor diaphragms in light steel residential buildings. Thin-Walled Structures, v. 167, p. 108099, 2021. DOI: 10.1016/j.tws.2021.108099. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108099
DIZDAR, Ç.; BARAN, E.; TOPKAYA, C. Strength and stiffness of floor trusses fabricated from cold formed steel lipped channels. Engineering Structures, v. 181, p. 437-457, 2019. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.12.041. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.12.041
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN 300:2006: oriented strand boards (OSB) — definitions, classification and specifications. Brussels: European Committee for Standardization, 2006.
GÜLDÜR, H.; BARAN, E.; TOPKAYA, C. Experimental and numerical analysis of cold formed steel floor trusses with concrete filled compression chord. Engineering Structures, v. 234, p. 111813, 2021. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111813. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111813
HISHAM, F.; MAHENDRAN, M.; VY, S. T.; ARIYANAYAGAM, A. Numerical modelling of light gauge steel framed floors under standard fire conditions. Journal of Constructional Steel Research, v. 233, p. 109626, 2025. DOI: 10.1016/j.jcsr.2025.109626. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2025.109626
KYVELOU, P.; GARDNER, L.; NETHERCOT, D. A. Finite element modelling of composite cold‐formed steel flooring systems. Engineering Structures, v. 158, p. 28-42, 2018. DOI: 10.1016/j.engstruct.2017.12.024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.12.024
LAKKAVALLI, B. S.; LIU, Y. Experimental study of composite cold formed steel C section floor joists. Journal of Constructional Steel Research, v. 62, p. 995-1006, 2006. DOI: 10.1016/j.jcsr.2006.02.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2006.02.003
RANASINGHE, G.; VY, S. T.; MAHENDRAN, M.; ARIYANAYAGAM, A. Experimental study of LSF truss floor ceiling systems made of top hat sections. Thin-Walled Structures, v. 212, p. 113193, 2025. DOI: 10.1016/j.tws.2025.113193. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2025.113193
ȚĂRANU, G.; TOMA, I.-O. FEM analysis of a floor structural system made of thin walled cold formed steel profiles. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, v. 1141, p. 012033, 2021. DOI: 10.1088/1757-899X/1141/1/012033. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1141/1/012033
XU, L.; TANGORRA, F. M. Experimental investigation of lightweight residential floors supported by cold formed steel C shape joists. Journal of Constructional Steel Research, v. 63, p. 422-435, 2007. DOI: 10.1016/j.jcsr.2006.05.010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2006.05.010
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Christovam de Moraes Weidlich, Guilherme Fleith de Medeiros, Zacarias Martin Chamberlain Pravia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication, with the work simultaneously licensed under the Creative Commons Attribution License, which permits the sharing of the work with proper acknowledgment of authorship and initial publication in this journal;
Authors are authorized to enter into separate, additional agreements for the non-exclusive distribution of the version of the work published in this journal (e.g., posting in an institutional repository or publishing it as a book chapter), provided that authorship and initial publication in this journal are properly acknowledged, and that the work is adapted to the template of the respective repository;
Authors are permitted and encouraged to post and distribute their work online (e.g., in institutional repositories or on their personal websites) at any point before or during the editorial process, as this may lead to productive exchanges and increase the impact and citation of the published work (see The Effect of Open Access);
Authors are responsible for correctly providing their personal information, including name, keywords, abstracts, and other relevant data, thereby defining how they wish to be cited. The journal’s editorial board is not responsible for any errors or inconsistencies in these records.
PRIVACY POLICY
The names and email addresses provided to this journal will be used exclusively for the purposes of this publication and will not be made available for any other purpose or to third parties.
Note: All content of the work is the sole responsibility of the author and the advisor.
