[pt] ANÁLISE NÃO LINEAR DE FLAMBAGEM E VIBRAÇÕES DE PERFIS PULTRUDADOS DE SEÇÃO CANTONEIRA - LEYSER PACHECO PIRES FILHO (2024)
[pt] Elementos de paredes finas com seções transversais abertas têm sido amplamente empregados em aplicações de engenharia. Embora as aplicações convencionais e os códigos de projeto se concentrem predominantemente em elementos de aço, observa-se um interesse crescente no uso de materiais alternativos, especialmente compósitos. Entre estes, polímeros reforçados com fibra (FRP) têm sido cada vez mais empregados devido às suas propriedades benéficas. No entanto, a natureza ortotrópica das colunas FRP, produzidas através de pultrusão, apresenta um desafio, uma vez que as prescrições convencionais de projeto para estruturas de aço não podem ser aplicadas diretamente. Assim, mais pesquisas são essenciais para fornecer normas de projeto confiáveis para membros estruturais em FRP. Entre as geometrias tradicionais de seção aberta, seções cantoneira têm sido comumente empregadas. Apesar de sua simplicidade geométrica, colunas com seção cantoneira apresentam uma flambagem estrutural e um comportamento dinâmico complexos, que decorre do fato de tais colunas apresentarem diferentes modos de deformação, função de suas propriedades geométricas e materiais, incluindo interação modal, principalmente entre os modos de flexão e torção. Este trabalho se concentra na investigação das características de flambagem e vibração de colunas pultrudadas FRP com seção cantoneira, abrangendo seções de abas iguais e desiguais, e abrangendo colunas curtas a longas. Para isso, são desenvolvidos modelos de dimensão reduzida (ROMs) baseados na teoria clássica não linear de placas (CPT) proposta por von Kármán. A seção cantoneira é modelada como duas placas, com restrições de continuidade imposta na ligação entre ambas. Utilizando o software GBTul, é conduzida uma investigação abrangente da participação modal nos modos de flambagem e vibração. Com base nesta análise, o campo de deslocamentos de cada placa para todos os ROMs é aproximado por funções de interpolação derivadas analiticamente, que são usadas para discretizar o sistema contínuo com base no método de Ritz. Pela aplicação do princípio de Hamilton, os problemas de autovalor e equações não lineares de movimento são derivados. São realizadas análises paramétricas dimensionais e adimensionais, com cargas críticas e frequências de vibração comparadas favoravelmente com os resultados do GBTul. Caminhos pós-flambagem são explorados resolvendo-se os sistemas de equações de equilíbrio não lineares para cada ROM. A influência dos parâmetros geométricos e materiais na rigidez pós-flambagem é investigada, juntamente com a sensibilidade às imperfeições geométricas iniciais. Finalmente, a estabilidade de colunas sob carregamento axial harmônico é avaliada resolvendo-se numericamente as equações não lineares de movimento usando-se o método Runge-Kutta de quarta ordem. As regiões de instabilidade paramétrica são determinadas em função da frequência e magnitude da força de excitação harmônica, considerando a influência do material, do amortecimento e da geometria da seção transversal. Os diagramas de bifurcação são obtidos empregando-se o método da força bruta e técnicas de continuação, esclarecendo as bifurcações associadas aos limites de instabilidade paramétrica. A evolução das bacias de atração de soluções coexistentes é investigada, proporcionando uma avaliação da integridade dinâmica. Os resultados demonstram que a coluna pode perder estabilidade sob níveis de carga bem abaixo da carga estática de flambagem e, portanto, os projetistas devem ter cautela ao trabalhar com essas estruturas sujeitas a cargas axiais variáveis no tempo.