Encurvadura requer pensamento crítico!

Existem diferentes formas deste fenómeno complexo. Geralmente, podemos distinguir entre a encurvadura global de elementos estruturais (colunas esbeltas em compressão, encurvadura lateral-torcional de vigas fletidas) e a encurvadura local de chapas (em compressão ou corte). Ao atingir a carga crítica, o componente muda a sua forma para uma nova, energeticamente mais conveniente: encurva. E pode acontecer mesmo que a tensão no componente esteja muito abaixo da resistência do material de que é composto. O carregamento adicional pode causar deformações significativas e de certa forma imprevisíveis, podendo levar à perda total da capacidade resistente do elemento.

A IDEA StatiCa está aqui para ajudar os engenheiros com a encurvadura global e local de elementos de aço. 

Encurvadura da ligação

A encurvadura geralmente não é uma questão importante nas juntas; no entanto, deve ser verificado que não existem problemas de encurvadura e que os resultados da análise de resistência, que utiliza apenas análise geometricamente linear, são corretos. Claro que, quando é utilizado um detalhe inadequado, a encurvadura pode facilmente ocorrer...

O IDEA StatiCa Connection é capaz de realizar análise linear de encurvadura de um modelo de junta. Os resultados são apresentados em modos de encurvadura. A carga crítica, à qual ocorre a encurvadura do modelo perfeito, é calculada para cada modo de encurvadura. A carga crítica é apresentada por multiplicadores da carga que atua na junta. De acordo com o modo de encurvadura e o multiplicador da carga crítica, o utilizador pode determinar o dimensionamento seguro à encurvadura. Informações gerais sobre a análise de encurvadura no IDEA StatiCa podem ser encontradas no nosso Enquadramento teórico.

Procura a análise de encurvadura na aplicação? Siga o tutorial para EN ou para a norma AISC.

Ao contrário dos outros tipos de análises, a análise de encurvadura não fornece uma resposta clara de aprovação/reprovação. Em vez disso, os fatores críticos da carga devem ser interpretados com base na norma seguida. E, no final, é o engenheiro quem decide se o resultado da análise é aceitável ou não. Consulte as partes correspondentes do Enquadramento Teórico: Análise de encurvadura segundo o Eurocódigo e Análise de encurvadura segundo o AISC.

O valor limite pode também diferir para modos de encurvadura que ocorrem no elemento estrutural ou para os modos em que uma chapa adicional na ligação encurva.  Este tema é apresentado no seguinte artigo: Encurvadura global vs. encurvadura local. O que significa?

Outro exemplo de análise de encurvadura realizada na ligação de uma contraventamento, juntamente com a interpretação dos resultados, foi apresentado num dos nossos webinars Connection Wednesdays.

As comparações dos resultados do IDEA StatiCa Connection com outras ferramentas podem ser encontradas nos exemplos de verificação. 

Encurvadura de elementos de parede fina (conformados a frio)

Para as secções de parede fina, a situação é ainda mais complexa...

O IDEA StatiCa Connection é principalmente dedicado à avaliação de ligações de elementos laminados a quente, que não são significativamente afetados pela encurvadura. A análise geometricamente linear e materialmente não linear é realizada devido ao seu cálculo rápido e estável. No entanto, este tipo de análise não tem em conta a perda de estabilidade. Se necessitar de investigar o comportamento de estabilidade, a realização de uma análise linear de encurvadura pode ajudá-lo a detetar zonas perigosas e fornecer um fator para o ponto de bifurcação de Euler.

O artigo Elementos de parede fina (conformados a frio) lista fatores importantes que devem ser tidos em conta ao analisar secções de parede fina no IDEA StatiCa. O tema é também discutido na gravação do webinar Elementos de parede fina – problemas de encurvadura.

• Realize a análise linear de encurvadura e avalie cuidadosamente cada modo de encurvadura; os primeiros 5 modos de encurvadura apresentados podem não ser suficientes.
• Não confie na plasticidade de elementos de parede fina e, em vez disso, limite a tensão de von Mises à tensão de cedência ou mesmo abaixo.
• Tenha em atenção que a encurvadura local, que não é considerada, pode redistribuir as forças internas nos componentes de forma diferente.
• Tenha em atenção que a rigidez dos componentes pode ser diferente devido a diferentes modos de rotura ou à sua combinação.
• Tenha em atenção que as verificações e o dimensionamento dos componentes apresentados (por exemplo, parafusos, soldaduras) seguem as orientações para elementos normais. As verificações normativas de elementos de parede fina podem variar e, nesse caso, os testes fornecidos não são corretos.

Geralmente, o IDEA StatiCa Connection pode ser utilizado para modelar o comportamento de ligações de parede fina (conformadas a frio), mas para a verificação normativa completa outras ferramentas devem ser utilizadas, e a decisão final deve ser tomada como conclusão de vários métodos e procedimentos utilizados.

Encurvadura de elementos

Há dois anos, a IDEA StatiCa introduziu uma nova aplicação dedicada à avaliação do comportamento de encurvadura de elementos estruturais completos. O modelo CBFEM avançado e bem estabelecido, conhecido da aplicação Connection, foi implementado no IDEA StatiCa Member para realizar diferentes níveis de análises. Com esta ferramenta, pode ser realizada a análise geometricamente e materialmente não linear, considerando mesmo imperfeições geométricas.

O modelo de análise do Member disponibiliza 3 tipos de análise:

• MNA – Análise Materialmente Não Linear, para verificar a tensão/deformação nas secções ao longo do elemento.
• LBA – Análise Linear de Encurvadura (estabilidade), avalia os valores próprios e modos próprios lineares (fatores críticos e modos de encurvadura). Com base nestes valores, o engenheiro escolhe qual considerar para a análise não linear GMNIA e introduz os valores das imperfeições geométricas. 
• GMNIA – Análise Geometricamente e Materialmente Não Linear com Imperfeições, avalia a tensão/deformação ao longo do elemento em análise materialmente e geometricamente (incluindo imperfeições) não linear. 5% de deformação plástica é definido como limite para a verificação normativa.

Para se familiarizar com os fundamentos do IDEA StatiCa Member, recomendamos a leitura do Enquadramento teórico do IDEA StatiCa Member para uma melhor compreensão das suas capacidades. Claro que  existem vários vídeos que apresentam o poder da ferramenta. Pode começar com o webinar introdutório: IDEA StatiCa Member – Solução para encurvadura. 

Os tutoriais práticos sobre o IDEA StatiCa Member ajudá-lo-ão a começar a utilizar a aplicação, seja do zero ou num fluxo de trabalho BIM. Algumas considerações importantes são discutidas na gravação do webinar O que saber antes de começar a utilizar a aplicação IDEA StatiCa Member? e nestes dois artigos: Impacto das condições de fronteira e Imperfeições.

O processo de verificação da nova aplicação foi concluído e os estudos foram publicados em conjunto com equipas universitárias. Pode consultar vários exemplos de verificação.

Em resumo

É sempre necessário recorrer ao seu sentido e julgamento de engenharia ao investigar os problemas de encurvadura de uma estrutura de engenharia civil. No entanto, a IDEA StatiCa pode ajudá-lo com isso. 

• Para a verificação normativa de ligações de aço, existe o IDEA StatiCa Connection que pode verificar não só a tensão/deformação, mas também os modos de encurvadura mais críticos e a carga crítica correspondente. 
• A estabilidade global pode ser analisada no IDEA StatiCa Member, que permite aos engenheiros realizar a análise geometricamente e materialmente não linear com imperfeições para encontrar os modos de encurvadura e os fatores do elemento estrutural.

Ambas as aplicações estão disponíveis numa versão de avaliação gratuita de 14 dias para serem testadas.