Análise numérica de colunas tubulares quadradas constituídas de aços inoxidáveis austenítico, ferrítico e duplex

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Pereira, Gabriel de Souza Cerveira
• 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; Tubular steel structures; Columns; Steel, Stainless; Numerical analysis; Engenharia civil; Aço tubular – Estruturas; Colunas; Aço inoxidável; Análise numérica; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20609

Estruturas tubulares são largamente utilizadas na Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e Austrália. Elas possuem uma alta eficiência estrutural, sendo bastante resistentes à esforços axiais, de torção e efeitos combinados. Estruturas tubulares são leves e possuem menor área de seção transversal em relação a seções abertas, proporcionando menores custos de proteção contra o fogo e manutenção da estrutura. O dimensionamento de estruturas tubulares em aço inoxidável, de acordo com as normas vigentes, baseia-se em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono, mesmo o aço inoxidável apresentando comportamento bastante distinto. Em detalhe, a curva tensão versus deformação do aço inoxidável não possui um patamar de escoamento bem definido, e ainda, é possível observar um comportando não linear iniciando-se em baixos valores de tensão. Além de não levar em consideração o comportamento não linear do aço inoxidável para o dimensionamento de estruturas tubulares, a norma europeia EN1993-1-4 utiliza a mesma curva de flambagem no dimensionamento de estruturas tubulares para os três tipos de aços inoxidáveis considerados nesta dissertação: austenítico, ferrítico e duplex. Esta dissertação objetiva estudar o comportamento estrutural de colunas constituídas de aços inoxidáveis austenítico, ferrítico e duplex submetidas à compressão axial, avaliando a curva de flambagem do EN1993-1-4, o dimensionamento pelo Método da Resistência Contínua (CSM) e pelo SCI-P413 e os limites de esbeltez da classe 3 para elementos comprimidos existentes na literatura. O estudo foi feito por meio de uma análise paramétrica com a utilização de um modelo numérico de análise não linear desenvolvido no programa ANSYS 22 e validado com base nos resultados experimentais presentes na literatura. O dimensionamento pelo EN1993-1-4 apresentou resultados conservadores, havendo diferença acerca do comportamento do aço inoxidável austenítico em relação dos outros tipos pois apresentou resistência para colunas com índice de esbeltez intermediária abaixo da curva de dimensionamento. O dimensionamento pelo CSM apresentou também resultados conservadores, porém melhores que o EN1993-1-4, principalmente para colunas curtas. O dimensionamento pelo SCI-P413 apresentou resultados mais seguros para o aço inoxidável austenítico, porém mais conservadores para os aços inoxidáveis ferrítico e duplex. Com base nos resultados, foi proposto um método de dimensionamento modificado baseado no dimensionamento do EN1993-1-4 para melhorar o dimensionamento de colunas, levando em consideração alteração nas curvas de dimensionamento, ficando mais próximas das curvas propostas pelo SCI-P413. Também foi concluído que o limite de esbeltez da classe 3 para elementos comprimidos proposto na literatura é mais adequado que o do EN1993-1-4.