Estudo numérico sobre o comportamento de vigas de aço com almas esbeltas enrijecidas longitudinalmente

Abstract

A utilização de vigas esbeltas de aço é alternativa favorável ao dimensionamento estrutural de pontes e viadutos, uma vez que proporciona alta resistência e baixo consumo de material. Entretanto, a elevada esbeltez de seus elementos é responsável por ocasionar problemas de instabilidade estrutural. Como solução, enrijecedores longitudinais são aplicados ao longo de placas que constituem almas esbeltas de perfis metálicos, aumentando a resistência ao fenômeno de flambagem. Os procedimentos existentes para calcular a tensão crítica global e, assim, indicar o início da instabilidade estrutural de placas enrijecidas, em sua maioria, são práticos, porém conservadores e pouco gerais, assim como é o caso da norma europeia EN 1993-1-5:2006 e do programa computacional EBPlate. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi compreender o comportamento de flambagem elástica e a capacidade resistente última de placas enrijecidas que compõem a alma de vigas esbeltas de aço com seção transversal do tipo I, por meio de um modelo numérico confiável. Logo, a partir da análise de flambagem elástica, a tensão crítica global para placas com um, dois e três enrijecedores longitudinais submetidas à tensão normal, ao cisalhamento e à combinação entre tensões normais e cisalhantes foi investigada. Além disso, o coeficiente de redução e a contribuição da alma para a resistência ao cisalhamento foram determinados, a partir de uma análise numérica avançada que considera imperfeições iniciais. Na sequência, os procedimentos supracitados foram avaliados, verificando-se respostas inconsistentes e superestimadas. Quando os resultados normativos são confrontados aos numéricos, os desvios chegam a ser superiores a 40% e a presença do segundo enrijecedor chega a ser desprezada pela norma. Ao fim, este trabalho resultou em uma abordagem numérica capaz de contribuir com maior exatidão ao estudo do comportamento estrutural de placas enrijecidas longitudinalmente com diferentes geometrias e diversas configurações de enrijecedores.