Encurvadura lateral-torcional de uma viga com enrijecedores transversais

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Traduzido por IA a partir do inglês
Uma viga de secção em I, enrijecida por enrijecedores transversais inclinados, é carregada transversalmente por uma força pontual a meio vão. Os resultados da análise linear de encurvadura (LBA) e da análise não linear geométrica e material com imperfeições (GMNIA) são comparados.

Este estudo de verificação foi realizado para a aplicação IDEA StatiCa Member. O objetivo foi garantir que os resultados de LBA e GMNIA são corretos e que todos os elementos de casca e elementos finitos dos componentes funcionam corretamente. A geometria dos modelos foi baseada em ensaios realizados no Centro AdMaS da Universidade Tecnológica de Brno.

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Foram criados modelos numéricos no ANSYS, software comercial de uso geral para análise por elementos finitos. Foi utilizada uma viga IPE 180 com um comprimento de 3,3 m em aço de grau S235. Foram investigadas duas condições de fronteira:

  • Encastrada – todos os nós numa extremidade são encastrados (todos os graus de liberdade são restringidos), a outra extremidade é igual, exceto que o movimento na direção longitudinal da viga é permitido
  • Articulada – apenas os nós da alma da viga são restringidos (a rotação lateral é permitida; numa extremidade, todos os deslocamentos são fixos, e na outra extremidade, o movimento na direção longitudinal da viga é permitido)

Os enrijecedores foram inclinados 60 graus em relação ao eixo vertical. Os dois enrijecedores foram colocados simetricamente com distância mútua variável. Não foram modeladas soldaduras; os nós das malhas adjacentes foram diretamente fundidos. 

No ANSYS, foram realizadas análise estática linear, análise linear de encurvadura e análise não linear geométrica e material com imperfeições. As imperfeições foram iguais a L/300, onde L é o comprimento do elemento (3,3 m).

A deformação plástica pode ser observada na figura seguinte:

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Os modelos correspondentes foram criados no IDEA StatiCa Member. A secção transversal dos elementos relacionados foi escolhida como muito grande e curta em comparação com a viga analisada, de modo a não influenciar os resultados.

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A comparação dos resultados encontra-se na tabela abaixo. FRd é a resistência à encurvadura lateral-torcional determinada por GMNIA, wy é a deflexão lateral a meio vão da viga para a carga máxima atingida, e Fcr é a carga crítica de encurvadura determinada por LBA. As posições dos enrijecedores indicam a posição X do enrijecedor a partir do nó esquerdo no IDEA StatiCa Member.




GMNIA

LBA


FRd [kN]FRd [kN]wy [mm]wy [mm]Fcr [kN]Fcr [kN]
Condições de fronteiraPosições dos enrijecedoresANSYSMEMBERANSYSMEMBERANSYSMEMBER
Encastrada1550,205056.7956.9722.0723.30
104.4

1250,235061.5663.2721.3621.40
121.5

550,305060.2160.8418.4619.70
122.4
Articulada1550,205038.3940.7733.6936.1057.055.8

1250,235041.5243.9232.6030.4064.863.9

550,305044.0147.0722.4023.6082.681
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Os resultados de ambos os pacotes de software correspondem-se de forma próxima. O IDEA Member fornece uma carga crítica de encurvadura ligeiramente inferior e uma resistência à encurvadura lateral-torcional ligeiramente superior.

A diferença é causada principalmente pela modelação dos enrijecedores. No Ansys, os nós são fundidos nas linhas de centro das chapas, mas no Member, o enrijecedor é mais curto. Termina na superfície da chapa e a folga é preenchida por soldaduras. O resultado é que a chapa mais curta no IDEA Member é ligeiramente mais rígida do que a mais longa no Ansys.

Ficheiros de exemplo