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Simulação numérica de perfis de aço formados a frio em seção duplo “U” costa a costa submetidos à compressão
Gabriel Cintra Macedo, Wanderson Fernando Maia

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


A utilização de perfis de aço formados a frio em estruturas tem sido cada vez maior no Brasil, devido a intensa aplicação como elementos estruturais nas construções, especialmente nas treliçadas e no sistema “Light Steel Frame”. O uso em maior escala é devido a fatores como: grande variedade de seções transversais que podem ser obtidas; facilidade e rapidez de fabricação e montagem, o que possibilita um retorno de investimento mais rápido; otimização do canteiro de obras e redução do desperdício e menor peso das estruturas. Além de perfis isolados, destaca-se que perfis compostos de aço formados a frio são recorrentemente utilizados nesses tipos de construções. Entretanto, com relação aos perfis compostos, observa-se uma carência de estudos e normas específicas sobre o seu dimensionamento. O presente estudo aborda seções tipo “I” formadas por duplo “U” submetidas a compressão, sendo que, foram avaliadas a influência de conexões parafusadas e soldadas ao longo do comprimento e da espessura da chapa que constitui as seções. Foi realizada uma análise numérica não-linear pelo Método dos Elementos Finitos no programa Ansys, utilizando estudos experimentais como base de dados comparativos, assim, permitindo avaliar os efeitos da variação do comprimento, quantidade de conexões, espessura de chapa, presença de imperfeições geométricas iniciais e de material na resistência mecânica.  Os comprimentos utilizados para o estudo foram 750, 1500, 2250 e 3000 mm e o número de conexões variou de zero até seis para o comprimento de 3000 mm, sendo que, para comprimentos menores o número máximo de conexões foi menor. Os resultados obtidos foram comparados com valores experimentais e normativos (ABNT NBR 14762:2010 e ANSI/AISI S100:2016); dessa maneira, foi possível validar a análise numérica e verificar a eficiência dos procedimentos normativos adotados para descrever o comportamento mecânico dos perfis em estudo. Outro ponto avaliado foi a relação do aumento da resistência à compressão com o número de conexões presentes no perfil. Os resultados numéricos encontrados permitiram concluir que existe um patamar onde a adição de conexões tem baixa ou nula influência no aumento dessa resistência. Ademais, os valores obtidos com relação a resistência mecânica permitiram relacionar a influência das conexões intermediárias nos perfis estudados com as tensões críticas dos perfis. Foi constatado que a análise numérica possui grande efetividade na representação da resistência mecânica à compressão, entretanto, necessitando da utilização das imperfeições geométricas iniciais. Com relação aos resultados dos procedimentos normativos, foram encontrados valores contra a segurança em diversos casos, mostrando uma ineficiência do método adotado e uma necessidade de se realizar mais estudos na área para o desenvolvimento de formulações mais adequadas.


Palavras-chave


Perfis de aço formado à frio. Análise numérica não-linear. Seção duplo “U”. Resistência à compressão. Método dos Elementos Finitos.

Referências


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

ANSYS (2011). Structural nonlinearities. v.13.0, Houston, USA.

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

BECQUE, J.; RASMUSSEN, K. J. R. (2009). Experimental Investigation of the Interaction of Local and Overall Buckling of Stainless Steel I-Columns. Journal of Structural Engineering, v. 135 (11), p. 1340-1348.

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

Dobrić, J.; Marković, Z.; BuDevac, D.; Spremić, M.; Fric, N. (2018). Resistance of cold-formed built-up stainless-steel columns – Part I: Experiment. Journal of Constructional Steel Research, v.145, p. 552-572.

Dobrić, J.; Marković, Z.; BuDevac, D.; Spremić, M.; Fric, N. (2018). Resistance of cold-formed built-up stainless steel columns – Part II: Numerical simulation. Journal of Constructional Steel Research, v.140, p. 247-260.

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

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

SCHAFER, B. W. (2001) Finite strip analysis of thin-walled members. In: CUFSM: Cornell University – Finite Strip Method.

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