CS-ASA: a new computational tool for advanced analysis of steel frames

Abstract

A new computational tool for advanced static and dynamic analyses of steel framed structures based on the Finite Element Method has been developed and is presented herein. Two sources of nonlinearity can be considered in these analyses, i.e.: the geometric, which considers the nonlinear effects of structure displacements; and the physical, which considers the nonlinear effects of the mechanical characteristics of the material used in civil construction. Loading, geometric and residual stress imperfections can also be considered. To illustrate some of the features and capabilities that differentiate this tool from existing commercial programs, static and dynamic stability analyses of some structural systems with rigid and semi-rigid connections are evaluated. The results obtained by other researchers are used to validate the nonlinear formulations and numerical solution methodologies implemented in CS-ASA, and to attest the efficiency of the structural analysis program presented herein.Esse trabalho apresenta uma nova ferramenta computacional, para análise avançada estática e dinâmica de estruturas de aço reticuladas planas, desenvolvida com base no Método dos Elementos Finitos. Duas fontes de não linearidades são consideradas nas análises: a geométrica, que considera os efeitos da deslocabilidade da estrutura; e a física, causada, principalmente, pelas características mecânicas dos materiais utilizados na construção civil. Imperfeições relacionadas com o carregamento, geometria do sistema e tensões residuais podem, também, serem consideradas. Para se ilustrarem alguns dos recursos e análises que diferenciam essa ferramenta dos programas comerciais existentes, a estabilidade estática e dinâmica de alguns sistemas estruturais, com ligações rígidas e semirrígidas, é avaliada. As respostas obtidas por outros pesquisadores são usadas, para validar as formulações e as metodologias de solução não linear, implementadas nessa ferramenta, e para atestar a eficiência desse programa caseiro de análise estrutural.