A comparative analysis of resistance models for austenitic stainless steel girders subjected to concentrated loads

• Graciano-Gallego, Carlos Alberto ^[1] ; Loaiza , Nelson ^[2] ; Casanova , Euro ^[3]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad de Medellín

     Universidad de Medellín

     Colombia

     
  3. [3] Universidad del Bío-Bío

     Universidad del Bío-Bío

     Comuna de Concepción, Chile

     

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• Localización: Revista UIS Ingenierías, ISSN-e 2145-8456, ISSN 1657-4583, Vol. 21, Nº. 1, 2022 (Ejemplar dedicado a: Revista UIS Ingenierías), págs. 95-102
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis comparativo de modelos de resistencia para vigas esbeltas de acero inoxidable austenítico sometidas a cargas concentradas
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• Resumen
  • español

    El creciente uso de acero inoxidable en la construcción ha creado la necesidad de desarrollar modelos de resistencia para elementos estructurales fabricados con este material. A diferencia de los aceros de carbono, las aleaciones de acero inoxidable exhiben curvas esfuerzo-deformación con una pronunciada capacidad de endurecimiento por deformación y ductilidad razonable que deben ser consideradas en el diseño. Esta diferencia en el comportamiento hace que las formulaciones utilizadas para acero al carbono sean conservadoras al momento de diseñar con acero inoxidable. Por lo tanto, este trabajo presenta un análisis comparativo de modelos de resistencia para vigas esbeltas de acero inoxidable sometidas a cargas concentradas. En primer lugar, se presentan los mecanismos de falla de vigas de acero inoxidable utilizando un modelo no lineal por elementos finitos. A partir de este modelo numérico validado se presenta una base de datos obtenida a partir de un análisis paramétrico que cubre un amplio rango de geometrías. Posteriormente, esta base de datos se utiliza para realizar una comparación entre varios modelos de resistencia disponibles en la literatura. Estos modelos corresponden tanto a códigos de diseño internacionales como a modelos obtenidos a través de aprendizaje de máquina (machine learning). Finalmente, los resultados muestran una mejora considerable en la predicción de la resistencia última de las vigas esbeltas de acero inoxidable sometidas a cargas concentradas.

  • English

    The increasing use of stainless steel in construction has led to the need of developing resistance models for structural elements made of this material. Unlike carbon steels, stainless steel alloys exhibit stress-strain curves with a pronounced strain hardening capacity and reasonable ductility that should be considered in the design. This difference in behavior makes the formulations used for carbon steel conservative when designing with stainless steel. Therefore, this paper presents a comparative analysis of resistance models for slender austenitic stainless-steel beams subject to concentrated loads. First, the failure mechanisms of stainless-steel beams are presented using a nonlinear finite element model. From this validated numerical model, a database obtained from a parametric analysis that covers a wide range of geometries is presented. Subsequently, this database is used to perform a comparison between various resistance models available in the literature. These models correspond to both international design codes and models obtained through machine learning. Finally, the numerical results show considerable improvement in the predicted ultimate resistances for slender stainless steel plate girders subjected to patch loading.