Análise numérica de colunas estaiadas e protendidas em aço carbono e aço inoxidável - Mello, Vitor da Silva (2021)
A capacidade de carga de colunas esbeltas é governada pela instabilidade global. No entanto, ao adicionar um conjunto de cruzetas e cabos protendidos, os deslocamentos horizontais por conta da flambagem podem ser minimizados e a capacidade de carga aumentada consideravelmente. Além do aumento da capacidade de carga, a estética arquitetônica, a velocidade de montagem e a economia gerada em comparação com as colunas tradicionais, colunas estaiadas e protendidas tem despertado interesse de engenheiros, arquitetos e de pesquisadores. Apesar de ser um sistema estrutural conhecido desde os anos 60, ainda há muitos estudos em desenvolvimento referentes a instabilidade, influência do número de cruzetas e diretrizes para o dimensionamento analítico. Em grande parte dos estudos, o aço carbono foi o principal material utilizado no conjunto de coluna e cruzeta, e, no presente trabalho será avaliada também a utilização do aço inoxidável no elemento estrutural. O principal objetivo deste trabalho é avaliar e comparar o comportamento do sistema estrutural para aço carbono e aço inoxidável, e posteriormente comparar os resultados com métodos analíticos para obtenção da capacidade de carga. O modelo numérico foi calibrado a partir de ensaios experimentais realizados com colunas em aço inoxidável e conseguiu de forma adequada reproduzir o comportamento tanto em termos de carga quanto de rigidez. Um estudo paramétrico foi conduzido para expandir as análises para outros conjuntos de elementos, coluna, cruzeta e estais, e, posteriormente comparar os resultados com os métodos de dimensionamento presentes na literatura. Os resultados do estudo paramétrico mostraram que a rigidez dos estais é o principal elemento na contribuição do aumento da capacidade de carga, e, dependendo dos elementos selecionados, o sistema estrutural pode ser subutilizado, por exemplo. Além disso, identificou-se que quanto maior a esbeltez da coluna analisada, maior a tendência do material se comportar-se no regime elástico da curva tensão versus deformação do material. Por fim, avaliou-se o dimensionamento analítico baseado nos métodos existentes e propôs-se uma modificação na formulação existente objetivando uma melhor aproximação com os resultados numéricos obtidos.