Análise estrutural de colunas cruciformes formadas por cantoneiras de abas iguais em aço inoxidável submetidas à compressão axial

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Torres, Flávio Lacerda
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: Civil engineering; Steel - Structures; Metallic columns; Structural analysis (Engineering); Stainless steel; Engenharia civil; Aço – Estruturas; Colunas metálicas; Análise estrutural (Engenharia); Aço inoxidável; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/19338

A vasta gama de possibilidades para aplicações com as mais variadas finalidades torna o aço inoxidável adequado ao emprego tanto do ponto de vista estrutural quanto arquitetônico. Entretanto, o comportamento não linear do aço inoxidável demandam regras diferenciadas no que tange o seu dimensionamento, especialmente nos fenômenos relacionados à instabilidade de colunas sob compressão axial. As cantoneiras em aço inoxidável são empregadas como componente estrutural em virtude da facilidade em executar ligações entre elementos e pela versatilidade na combinação das mesmas formando outras seções com maior capacidade de carga frente às solicitações. Com base tanto nas demandas citadas acima quanto na escassez de pesquisas relacionadas ao comportamento de cantoneiras duplas com seção cruciforme, surgiu a motivação para realizar o presente trabalho. Foram avaliadas colunas cruciformes, formadas por cantoneiras duplas de abas iguais laminadas a quente em aço inoxidável austenítico 304, com comprimentos de 900mm, 1400mm e 2200mm e seções transversais de 50,8x4,76mm, 50,8x6,35mm e 50,8x7,93mm. As dimensões das colunas foram escolhidas com base em análises de estabilidade elástica utilizando o software GBTul. Já a concepção dos modelos numéricos e as análises foram realizadas com o auxílio do software ANSYS 2019 R3. A partir dos resultados fornecidos pelas análises de flambagem elástica das colunas foram elaboradas as curvas de assinatura para colunas com seções transversais, formadas tanto por cantoneiras simples quanto cantoneiras duplas cruciformes (com e sem interconexões). As curvas de assinatura forneceram informações importantes acerca das cargas críticas de flambagem elástica, dos modos de flambagem das colunas e do comprimento da coluna onde ocorre a transição entre os modos de flambagem. Com base nos modos de flambagem obtidos, foram introduzidas as imperfeições geométricas iniciais nas colunas e realizadas as análises não lineares das mesmas. De posse dos resultados obtidos nas análises numéricas, foi possível observar o comportamento das colunas frente a introdução de interconexões entre as cantoneiras duplas. Foi observado que, além do aumento da capacidade resistente da coluna, o modo de flambagem ao qual a coluna esta suscetível, influenciou na determinação da distância entre interconexões, necessárias para promover o trabalho em conjunto da coluna. Ao comparar os resultados obtidos com as prescrições normativas do Eurocode 3, Parte 1-1 [25] e do AISC [24], foi possível observar que alguns valores normativos previstos são demasiadamente conservadores. Além disso, ambas as normas não apontam para a influência do modo de flambagem das colunas no que se refere a distância máxima entre as interconexões para promover o trabalho em conjunto da coluna. Por fim, foi proposta uma metodologia para determinar a distância ótima entre as interconexões das colunas duplas cruciformes com seção transversal formada por cantoneiras de abas iguais, com base nos modos de flambagem das colunas, capaz de promover o trabalho em conjunto da coluna.