Otimização da Capacidade Resistente de Colunas de Aço com Perfurações Retangulares Através do Constructal Design - Silva, Rafaella Colares da (2015)
As colunas de aço oferecem alta resistência mecânica nos diversos estados de tensão, suportando grandes esforços apesar da área da seção transversal ser relativamente pequena. As mesmas são elementos estruturais amplamente empregados em projetos de engenharia. Porém, elementos estruturais sujeitos a carga axial compressiva podem desenvolver o fenômeno conhecido como flambagem, podendo apresentar um comportamento elástico ou elastoplástico. Além disso, a inserção de perfurações na alma das colunas pode influenciar no valor da carga crítica de flambagem e de sua carga última. Desse modo, neste trabalho foi realizado um estudo numérico da capacidade de carga de colunas de aço com seção transversal do tipo U simples com perfurações retangulares, através do Método de Elementos Finitos (MEF) pelo software ANSYS®. Para isso, foi feita a verificação do modelo numérico para a carga crítica elástica comparando com resultados de outros autores, e, em seguida, a validação para a carga última (elastoplástica) com resultados experimentais. Através da modelagem computacional, o método Constructal Design foi utilizado para comparar os resultados entre os tipos de perfurações, visando maximizar a capacidade de carga. Testes para perfurações retangulares foram feitos, levando em conta a retirada de 5%, 10% e 15% do volume do material da coluna. Para cada fração de volume foi variada a relação entre as dimensões características das perfurações (H0/L0), permitindo determinar um valor ótimo para as dimensões características das perfurações (H0/L0)o.