Análise experimental e numérica de estruturas em aço enformado a frio

Abstract

Num mundo onde a sustentabilidade é cada vez mais um conceito intrínseco à construção civil, o aço e em especial o aço enformado a frio (também chamado de “aço leve”) ganhou uma preponderância assinalável. A elevada eficiência associada ao peso reduzido, entre outras variadíssimas vantagens, tornaram esta solução um grande atractivo para projectistas e construtores, que encontraram aqui uma janela para o futuro. Este material permite ainda uma pré-fabricação em grande escala de estruturas e consequente montagem em obra, o que tem vantagens tanto do ponto de vista económico como da qualidade da obra e consequente minimização de erros em obra. Assim sendo, as estruturas de aço leve absorvem cada vez mais uma grande quota de mercado, no que diz respeito a habitações unifamiliares. Sendo os perfis metálicos em aço enformado a frio normalmente constituídos por secções transversais com elevada esbelteza, este tipo de secções está sujeito a fenómenos de instabilidade local os quais são por vezes difíceis de contabilizar de forma analítica e numérica. Assim, a realização de ensaios experimentais para validar as soluções constituídas por este tipo de perfis idealizadas por projectistas é nos dias de hoje a melhor solução existente e inclusivamente sugerida nas normas de dimensionamento. Esta dissertação enquadra-se neste tema, através da análise e calibração de um modelo numérico de um pórtico em aço enformado a frio, com base em ensaios experimentais. Com esta dissertação pretende-se contribuir para o dimensionamento e futura optimização deste tipo de estruturas com base em modelos numéricos, nomeadamente para a quantificação da sua resistência a cargas horizontais.

In a world where sustainability is getting more and more importance to construction, steel and especially the cold-formed steel (also known by “light-steel”) has won a remarkable preponderance. The high efficiency of steel associated to the reduced weight, amongst other various advantages, made this solution a great attraction to both construction and project managers, who have found here an opportunity to the future. This material also allows large scale pre-fabrication of structures and consequent assembly at building site, which offers advantages from the economic point of view as well as error minimization at building site. Therefore, light-weight steel structures increasingly absorb more market share, regarding housing. As cold-formed steel profiles are made of cross-sections with high slenderness, which are usually subjected to some local instability phenomena, very often the numeric and analytical analyses are very difficult to be performed. Therefore, the realization of experimental tests to validate the solutions idealized by designers is usually the best solution, and this procedure is also suggested by design standards. The work developed in this thesis fits into this theme, through the analysis and calibration of a numerical model of a steel portal frame based in experimental tests. This thesis aims to contribute to the design and future optimization of this type of structures based on numerical models, namely for the quantification of its resistance to horizontal loads.