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 placas (em compressão ou corte). Ao atingir a carga crítica, o componente altera a sua forma para uma nova, energeticamente mais conveniente: encurva. E isso 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 algo imprevisíveis, podendo levar à perda total da capacidade de carga 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 normalmente 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 uma análise geometricamente linear, estão corretos. Claro que, quando é utilizado um detalhe inadequado, a encurvadura pode facilmente ocorrer...
O IDEA StatiCa Connection é capaz de realizar uma análise de encurvadura linear de um modelo de uma junta. Os resultados são previstos em modos de encurvadura. A carga crítica, na qual ocorre a encurvadura do modelo perfeito, é calculada para cada modo de encurvadura. A carga crítica é apresentada através de multiplicadores da carga que atua na junta. De acordo com o modo de encurvadura e o multiplicador da carga crítica, o utilizador pode determinar um projeto seguro em relação à encurvadura. Informações gerais sobre a análise de encurvadura no IDEA StatiCa podem ser encontradas no nosso Theoretical background.
Procura a análise de encurvadura na aplicação? Basta seguir o tutorial para EN ou para a norma AISC.
Ao contrário dos outros tipos de análise, a análise de encurvadura não fornece uma resposta clara de aprovado/reprovado. 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 secções correspondentes do Theoretical Background: Buckling analysis according to Eurocode e Buckling analysis according to AISC.
O valor limite também pode diferir consoante as formas de encurvadura ocorram no elemento estrutural ou nas formas em que uma placa adicional na ligação encurva. Este tema é apresentado no seguinte artigo: Global buckling vs. local buckling. What does it mean?
Outro exemplo de análise de encurvadura realizada na ligação de um 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 paredes finas (enformados a frio)
Para as secções de paredes finas, a situação é ainda mais complicada...
O IDEA StatiCa Connection destina-se principalmente 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 precisar de investigar o comportamento de estabilidade, a realização de uma análise de encurvadura linear pode ajudá-lo a detetar áreas perigosas e fornecer um fator para o ponto de bifurcação de Euler.
O artigo Thin-walled (cold-formed) members enumera fatores importantes que devem ser tidos em conta ao analisar secções de paredes finas no IDEA StatiCa. Além disso, o tema é discutido na gravação do webinar Thin-walled members – buckling issues.
- Realize a análise de encurvadura linear e avalie cuidadosamente cada forma de encurvadura; as primeiras 5 formas de encurvadura apresentadas podem não ser suficientes.
- Não confie na plasticidade dos elementos de paredes finas e, em vez disso, limite a tensão de von Mises à tensão de cedência ou até a um valor inferior.
- Tenha em atenção que a encurvadura local, quando não é tida em conta, pode redistribuir de forma diferente os esforços internos nos componentes.
- 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 a pormenorização apresentadas dos componentes (por exemplo, parafusos, soldaduras) seguem guias para elementos padrão. As verificações normativas de elementos de paredes finas podem variar e, nesse caso, os testes fornecidos não são corretos.
Em geral, o IDEA StatiCa Connection pode ser utilizado para modelar o comportamento de ligações de paredes finas (enformadas a frio), mas para a verificação normativa completa devem ser utilizadas outras ferramentas, e a decisão final deve ser tomada como conclusão de vários métodos e procedimentos utilizados.
Encurvadura de elementos
Há dois anos, a IDEA StatiCa apresentou 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 análise. Com esta ferramenta, é possível realizar a análise geometricamente e materialmente não linear, considerando até 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 de Encurvadura Linear (estabilidade), avalia os valores próprios e modos próprios lineares (fatores críticos e formas 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 numa análise não linear materialmente e geometricamente (incluindo imperfeições). É definido um limite de 5 % de deformação plástica para a verificação normativa.
Para se familiarizar com os fundamentos do IDEA StatiCa Member, recomendamos a leitura do IDEA StatiCa Member Theoretical background para obter uma melhor compreensão das suas capacidades. Claro que existem vários vídeos que apresentam o poder desta ferramenta. Pode começar pelo webinar introdutório: IDEA StatiCa Member – Solution for buckling.
Os tutoriais práticos sobre o IDEA StatiCa Member vão ajudá-lo a começar a utilizar a aplicação, seja do zero ou num fluxo de trabalho BIM. Algumas considerações importantes são discutidas na gravação do webinar What to know before you start using IDEA StatiCa Member application? e nestes dois artigos: Impact of boundary conditions e Imperfections.
O processo de verificação da nova aplicação foi concluído e os estudos foram publicados juntamente com equipas universitárias. Pode consultar vários exemplos de verificação.
Em resumo
É sempre necessário recorrer ao seu bom senso e critério de engenharia ao investigar questões de encurvadura numa estrutura de engenharia civil. No entanto, o IDEA StatiCa pode ajudá-lo nesse aspeto.
- Para a verificação de ligações de aço, existe o IDEA StatiCa Connection, que permite verificar não só a tensão/deformação, mas também as formas de encurvadura mais críticas e a correspondente carga crítica.
- A estabilidade global pode ser analisada no IDEA StatiCa Member, que permite aos engenheiros realizar a análise geometricamente e materialmente não linear com imperfeições, de modo a determinar as formas de encurvadura e os fatores do elemento estrutural.
Ambas as aplicações estão disponíveis numa avaliação gratuita de 14 dias para serem testadas.
