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Análise numérica paramétrica de perfis de aço formados a frio em seção duplo U afastadas com travejamento em quadro sob compressão
Leonardo Henrique de Lima Silva, Wanderson Fernando Maia

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


A crescente procura por construções mais rápidas, enxutas e consequentemente mais econômicas, revelam a necessidade do desenvolvimento de novas soluções na área de estruturas. Construções que utilizam o aço tem se tornado cada vez mais comum como alternativa às tradicionais estruturas de concreto armado, destacando-se os perfis formados a frio frente aos perfis soldados e laminados. Com elevada resistência mecânica, menor consumo de material e maior relação inércia/peso, a utilização desse tipo de perfil pode levar a um menor custo final da estrutura. É muito empregado em seções compostas, onde dois ou mais perfis são ligados de forma contínua ou intermitente, buscando aumentar a capacidade resistente dos elementos. Entretanto, existem poucos estudos que permitam um domínio aprofundado sobre o tema. Logo, algumas recomendações normativas e procedimentos de dimensionamento podem gerar resultados conservadores, ou ainda, contrários à segurança. Para contribuir com o melhor entendimento sobre o tema, este trabalho analisou numericamente, via Método dos Elementos Finitos utilizando o programa Ansys, barras compostas de aço formadas a frio em seção duplo “U” com travejamento em quadro sob compressão, avaliando a influência da inserção de chapas separadoras, comprimento dos perfis e imperfeições geométricas iniciais na força normal resistente. Além disso, buscando complementar estudos anteriores, a mesma configuração e perfil (2U 100x30x2,0) já estudados foram utilizados, porém reduzindo pela metade as dimensões das chapas separadoras e, posteriormente, extrapolando o estudo para um perfil com maior espessura (2U 100x30x3,0). Os resultados da análise numérica foram comparados com os obtidos por outros autores e com valores resultantes de procedimentos normativos. Por meio das comparações foi possível concluir que a redução das dimensões das chapas separadoras praticamente não influenciou na capacidade resistente das barras, que o aumento da espessura dos perfis resultou no aumento da força normal resistente em todos os casos, porém não influenciou no modo de falha dos perfis e que os valores obtidos pelo dimensionamento de procedimentos normativos resultaram contra a segurança na maioria dos casos.


Palavras-chave


Perfis de aço formados a frio. Seção duplo “U”. Análise numérica não-linear.

Referências


AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE. ANSI/AISI S100: North American specification for the design of cold-formed steel structural members. Washington, DC, AISI, 2016.

ANSYS. Structural Nonlinearities. v.13.0, Houston, USA, 2011.

AS/NZS. Australian/New Zealand Standard. Cold-formed steel structures. Sydney, Australia: Standards Australia, 1996.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.

CHODRAUI, G. M. B. Análise teórica e experimental de perfis de aço formados a frio submetidos à compressão. Tese de Doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006.

DABAON, M.; ELLOBODY, E.; RAMZY, K. Experimental investigation of built-up cold-formed steel section battened columns. Thin-Walled Structures, v. 92, p. 137–145, 2015.

DABAON, M.; ELLOBODY, E.; RAMZY, K. Nonlinear behaviour of built-up cold-formed steel section battened columns. Journal of Constructional Steel Research, v. 110, p. 16-28, 2015.

EC3. Eurocode 3: design of steel structures – Part 1-3: General rules – Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. BS EN 1993-1-3. Brussels: European Committee for Standardization, 2006.

MACEDO, G. C.; MAIA, W. F. “Análise numérica de perfis de aço formados a frio em seção “I” constituída por duplo “U” submetidos à compressão. Colloquium Exactarum, v. 12, p. 95-110, 2020.

MAIA, W. F. Sobre a estabilidade de cantoneiras de aço formadas a frio submetidas à compressão. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2008.

MAIA, W. F.; VIEIRA JUNIOR, L. C. M.; SCHAFER, B. W. Schafer; MALITE, M. Experimental and numerical investigation of cold-formed steel double angle members under compression. Journal of Constructional Steel Research, v. 121, p. 398-412, 2016.

NAS. North American specification for the design of cold-formed steel structural members. Washington, DC: American Iron and Steel Institute, 2007.

ROCHA, M. S.; MAIA, W. F. Estudo do comportamento de perfis de aço formados a frio em seção duplo “U” costa a costa submetidos à compressão. In: Oitavo Congresso Latino-Americano da Construção Metálica – Construmetal. ABCEM – Associação Brasileira da Construção Metálica, v. 2, p. 338-358, 2019.

SCHAFER, B. W; PEKOZ, T. Computational modeling of cold-formed steel: characterizing eometric imperfections and residual stresses. Journal of Constructional Steel Research. 1998, v. 47, p. 193-210.