Análise de encurvadura (EN)

A resistência à carga de componentes esbeltos pode ser determinada por uma combinação de análise linear de encurvadura e análise materialmente não linear.

Existem cinco categorias de análise estrutural por elementos finitos com as seguintes hipóteses:

1. Material linear, geometricamente linear
2. Material não linear, geometricamente linear
3. Material linear, perda linear de estabilidade – encurvadura
4. Material linear, geometricamente não linear com imperfeições
5. Material não linear, geometricamente não linear com imperfeições

Um procedimento de cálculo que combina as abordagens 2 e 3 – não linearidade material e análise de estabilidade – é mencionado no Capítulo 8 da EN 1993-1-6. A verificação da resistência à encurvadura com base nos resultados obtidos pelo Método dos Elementos Finitos é descrita no Anexo B da EN 1993-1-5. Este procedimento é utilizado para uma vasta gama de estruturas, exceto para cascas muito esbeltas, onde a análise geometricamente não linear com imperfeições iniciais é mais adequada (4 e 5).

O procedimento utiliza amplificadores de carga α, que são obtidos como resultados da análise pelo Método dos Elementos Finitos e permitem prever a resistência pós-encurvadura das ligações.

O coeficiente de carga, α_ult,k, é determinado atingindo a capacidade plástica sem considerar a não linearidade geométrica. A verificação da capacidade plástica e a determinação automática geral de α_ult,k estão implementadas no software desenvolvido.

O fator crítico de encurvadura, α_cr, é determinado a partir da análise pelo Método dos Elementos Finitos de estabilidade linear. É determinado automaticamente no software utilizando o mesmo modelo de elementos finitos que para o cálculo de α_ult,k. Deve notar-se que o ponto crítico em termos de resistência plástica não é necessariamente avaliado no primeiro modo crítico de encurvadura. Vários modos de encurvadura devem ser avaliados numa ligação complexa, uma vez que estão relacionados com diferentes partes da ligação.

A esbelteza não dimensional da chapa, \( \bar \lambda_p \), do modo de encurvadura analisado é determinada:

\[ \bar \lambda_p = \sqrt{\frac{\alpha_{ult,k}}{\alpha_{cr}}} \]

O fator de redução de encurvadura ρ é determinado de acordo com o Anexo B da EN 1993-1-5. O fator de redução depende da esbelteza da chapa. A curva de encurvadura utilizada mostra a influência do fator de redução na esbelteza da chapa. O fator de encurvadura fornecido, aplicável a elementos de secção variável, baseia-se nas curvas de encurvadura de uma viga. A verificação baseia-se no critério de cedência de von Mises e no método das tensões reduzidas. A resistência à encurvadura é avaliada como

\[ \frac{\alpha_{ult,k} \rho}{\gamma_{M2}} \ge 1 \]

Fator de redução de encurvadura ρ de acordo com o Anexo B da EN 1993-1-5

Embora o processo pareça trivial, é geral, robusto e facilmente automatizável. A vantagem do procedimento é a análise avançada pelo Método dos Elementos Finitos de toda a ligação, que pode ser aplicada a geometrias gerais. Além disso, está incluído nas normas Eurocode em vigor. A análise numérica avançada fornece uma visão geral rápida do comportamento global da estrutura e das suas partes críticas, e permite um reforço rápido para prevenir instabilidades.

A esbelteza limite, λ_p, é fornecida no Anexo B da EN 1993-1-5 e define todos os casos que devem ser avaliados de acordo com o procedimento anterior. A resistência é limitada pela encurvadura para esbeltezas de chapa superiores a 0,7. Com a diminuição da esbelteza, a resistência é governada pela deformação plástica. O fator crítico de encurvadura limite para uma esbelteza de chapa igual a 0,7, e a resistência à encurvadura igual à resistência plástica, pode ser obtido como se segue

\[ \alpha_{cr} = \frac{\alpha_{ult,k}}{\bar \lambda_p^2} = \frac{1}{0.7^2} = 2.04 \]

A influência da esbelteza da chapa na resistência plástica, M_ult,k, e na resistência à encurvadura, M_CBFEM, é apresentada na figura abaixo. O diagrama mostra os resultados de um estudo numérico de um enrijecedor triangular numa ligação de pórtico.

A influência da esbelteza da chapa na resistência da ligação de pórtico com enrijecedor esbelto