Estabilidade de Chapas de Consolo usando Análise de Encurvadura Local e Análise Não Linear de Material (AISC)

Ao dimensionar ligações de acordo com AISC 360, o capítulo J.4 estabelece fórmulas para elementos de elementos em ligações e elementos de ligação, tais como chapas, chapas de ligação, cantoneiras e consolos. O método de dimensionamento tradicional utiliza equações matemáticas para calcular a resistência de elementos estruturais.

Embora tenham sido desenvolvidas equações precisas para as condições mais comuns, apenas equações empíricas ou semi-empíricas estão disponíveis para alguns elementos de ligação. No entanto, com técnicas de modelação adequadas, as ligações podem ser dimensionadas com modelos de elementos finitos considerando o seguinte:

• Análise não linear de material (MNA) para previsão precisa da resistência.
• Análise de encurvadura linear (LBA) pode fornecer informações sobre o comportamento de encurvadura elástica ideal das ligações.
• Não linearidades geométricas (GMNIA) para incluir efeitos de segunda ordem, comportamento inelástico do material, imperfeições geométricas e tensões residuais na LBA.

 A investigação inclui dados experimentais de 86 provetes experimentais, cálculos manuais utilizando o método de dimensionamento do manual AISC 15^th, e o Método dos Elementos Finitos.

Conclusões:

• Para os 86 provetes, o método de dimensionamento da 15.ª Edição do Manual AISC foi conservador
• Os resultados mostraram que resultados precisos podem ser obtidos com o Método dos Elementos Finitos combinando MNA com LBA.
• Para evitar a encurvadura, a carga crítica, Pel, baseada na LBA, deve ser igual ou superior a 4Pr para o dimensionamento LRFD e 6Pr para o dimensionamento ASD.
• É apresentado um exemplo de dimensionamento de uma ligação de consolo utilizando cálculos manuais e análise por elementos finitos.

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Autor: Bo Doswell, PE, Ph.D.

Empresa: ARC International, LLC

Data: 26 de agosto de 2022

Sobre o autor:

Bo Dowswell iniciou a sua atividade na indústria do aço em 1985 como desenhador. Desde então, obteve os graus de B.S., M.S. e Ph.D. pela Auburn University e pela The University of Alabama at Birmingham. Como engenheiro profissional, a sua prática de dimensionamento centra-se em estruturas de aço. Atualmente, é diretor tanto da SDS Consulting, uma empresa de dimensionamento, como da ARC International, especializada em investigação e consultoria. Bo Dowswell é também professor adjunto na The University of Alabama at Birmingham, onde a sua investigação e ensino se concentram no dimensionamento de ligações de aço. Adicionalmente, presta serviços de consultoria para o AISC Steel Solutions Center.

Bo Dowswell é o autor do AISC Design Guide 33, Curved Member Design, e publica regularmente artigos técnicos sobre dimensionamento em aço. Ganhou o Prémio AISC T. R. Higgins Lectureship Award de 2020 pela sua investigação e publicações sobre chapas de ligação. É membro de vários comités do AISC, incluindo o Committee on Specifications, o Committee on Manuals, o Committee on Research e o Task Group on Industrial Buildings and Nonbuilding Structures. Bo Dowswell é também membro do Structural Stability Research Council, onde as suas atividades estão principalmente relacionadas com a estabilidade de elementos de ligação e de vigas.