Estabilidade, pós-flambagem e resistência última distorcional de vigas-coluna de aço formadas a frio com seção rack

Resumo

Neste trabalho apresentam-se resultados de um estudo sobre a estabilidade, o comportamento de pós-flambagem, a resistência última e o mecanismo de colapso de barras com seção rack formadas por perfis de chapa de aço dobrada a frio, submetidas a flexocompressão e muito suscetíveis à ocorrência de modos de flambagem distorcionais. Para isso, utiliza-se o programa comercial Abaqus, adotam-se modelagens através de elementos finitos de casca e efetuam-se análises de pós-flambagem das barras em regime elástico e elastoplástico. A pesquisa centra-se em barras (colunas, vigas e vigas-coluna) (a) em cujas seções extremas as rotações globais de flexão são livres, as rotações locais estão restringidas e o empenamento está impedido, (b) que instabilizam em modos de flambagem distorcionais com uma semi-onda longitudinal, (c) com imperfeições geométricas iniciais na forma do modo crítico de instabilidade e (d) formadas por aços com três valores da tensão de escoamento. Começa-se pela apresentação de resultados numéricos relativos à estabilidade das vigas-coluna, discutindo-se em seguida, com algum detalhe, vários aspectos relacionados com o comportamento de pós-flambagem e o mecanismo de colapso das barras que bifurcam em modos de instabildade distorcionais. Finalmente, utilizam-se os valores da resistência última obtidos através do programa Abaqus para validar uma metodologia baseada na utilização do método da resistência direta (prescrito pela norma do AISI - colunas e vigas), em conjunto com uma equação de interação linear, o qual se destina a estimar a capacidade resistente de vigas-coluna com seção rack fletidas em torno dos eixos de menor ou maior inércia. Com base na comparação com os resultados exatos (numéricos), torna-se possível concluir que os valores das cargas de colapso das vigas-coluna fornecidos pela metodologia proposta constituem estimativas bastante precisas no caso da flexão em torno do eixo de maior inércia da seção (eixo de simetria), mas que isso não acontece quando a flexão ocorre em torno do eixo de menor inércia (sem simetria). Neste último caso, é indispensável realizar estudos adicionais que permitam melhorar o desempenho da metodologia desenvolvida.