Encurvadura por flexão-torção de colunas-viga elásticas com secção aberta de parede fina - Avaliação dos efeitos da dedormação de pré-encurvadura

Abstract

O colapso de uma estrutura pode ocorrer, essencialmente, de dois modos (1) rotura material ou (2) instabilidade estrutural. No caso particular das estruturas metálicas, o facto de os aços disponíveis no mercado possuírem resistências cada vez mais elevadas tem conduzido à concepção e construção de estruturas progressivamente mais esbeltas. No entanto, isto pode conduzir à ocorrência de fenómenos de instabilidade (ou de encurvadura). Assim, a análise e dimensionamento deste tipo de estruturas são fortemente condicionados pela necessidade de ter em consideração este tipo de fenómenos. Uma barra esbelta sujeita a flexão em torno do eixo de maior inércia (viga ou coluna-viga) pode instabilizar por flexão-torção se a sua zona comprimida não estiver adequadamente contraventada. Trata-se de um fenómeno de instabilidade bifurcacional em que (1) a trajectória de equilíbrio fundamental corresponde à flexão no plano de maior inércia e (2) o modo de instabilidade envolve, simultaneamente, flexão em torno do eixo de menor inércia e torção. Este tipo de instabilidade é particularmente relevante em barras com secção aberta de paredes finas, visto que estas apresentam, em geral, uma rigidez de torção reduzida. O objectivo central deste trabalho consiste em formular, implementar computacionalmente e verificar um elemento finito de barra que permita considerar a influência dos deslocamentos de pré-encurvadura na análise da bifurcação por flexão-torção, em regime elástico, de colunasviga prismáticas com secção aberta de paredes finas duplamente simétrica.

The collapse of a structure may occur due to two different modes (1) material failure and (2) structural instability. In the particular case of the steel structures, the fact the steels available on the market have a higher tensile strength leads to slender conceptions. Nonetheless, this may also lead to structural instability (buckling). Thus, the analysis and conception of these type of structures have to take in consideration this sort of occurrence. A slender bar member that is bent about its axis of greatest flexural rigidity (beam or beamcolumn) may suffer flexural-torsional buckling if the area under compression isn’t rightly restraint. This refers to a phenomenon of bifurcational instability where (1) the fundamental trajectory of equilibrium is due to bending in-plane of strong inertia and (2) the failure mode involves bending about its axis of greatest flexural rigidity and twisting, simultaneously. This type of failure has a major relevance on thin-walled open sections since they have very low torsional rigidity. The point of this thesis consists on develop, test and check a finite element that allows to consider the influence of pre-buckling deformation in the analysis of the bifurcation by flexuraltorsional, in elastic regime, of prismatic beam-columns with thin-walled open sections and doubly symmetric cross section