Comparação dos resultados de LBA e GMNIA no IDEA Member com dados experimentais e solução numérica
1. Objetivo
O objetivo deste artigo é a verificação do módulo LBA (análise de bifurcação linear) e a validação do módulo GMNIA (análise geometricamente e materialmente não linear com imperfeições) da aplicação IDEA StatiCa Member. As cargas críticas resultantes do IDEA Member são comparadas com uma solução numérica de [1] e as resistências resultantes são comparadas tanto com dados experimentais como com a solução numérica de [1].
2. Descrição do modelo
Foi analisado um total de 9 casos individuais. Estes foram obtidos do estudo [1], mantendo-se a designação dos espécimes individuais (A1–A3), (A4–A6) e (E1–E3). Foram consideradas as dimensões reais da secção transversal, bem como as propriedades reais dos materiais. Foram investigados dois conjuntos distintos de condições de fronteira (BC1 – rígido, BC2 – articulado uniaxialmente), havendo também variação na esbelteza relativa do pilar.
Fig. 1: Condições de fronteira (da esquerda para a direita) rígido (A1–A3); articulado uniaxialmente (A4–A6); rígido (E1–E3)
3. Resultados
Os dados de entrada e os resultados do cálculo estão resumidos na Tabela 1. São apresentadas as dimensões da secção transversal e as propriedades dos materiais, bem como o valor da imperfeição inicial e0 assumido como L/300. Este valor baseia-se em [2], onde se demonstra que descreve melhor o comportamento das cantoneiras à compressão.
A carga crítica do IDEA Member (índice M) é comparada com a solução numérica [1] (índice FEM). A resistência última do IDEA Member (índice M) é comparada com a solução numérica [1] (índice FEM) e também com os dados experimentais (NR).
Tab. 1: Dimensões da secção transversal, propriedades dos materiais e resultados
3.1. Análise de Encurvadura Linear
Os resultados da verificação LBA são satisfatórios; as cargas críticas de ambas as soluções de software são muito semelhantes em todos os casos, exceto num (A4), onde a diferença nos resultados é de 13 %. Em todos os outros casos, a diferença é inferior a 5 %.
Gráfico 1: Valores da carga crítica para os espécimes analisados
Gráfico 2: Comparação da carga crítica – FEM vs. CBFEM
Fig. 2: Forma do primeiro modo de encurvadura da LBA (espécime A6)
3.2. Análise Geometricamente e Materialmente Não Linear com Imperfeições
Os resultados da validação GMNIA mostram uma boa concordância com os dados experimentais.
Existe também uma boa concordância na verificação dos resultados do CBFEM face ao FEM, com o maior desvio inferior a 5 %.
Gráfico 3: Valores da resistência última
Gráfico 4: Comparação da resistência última – FEM vs. CBFEM
Fig. 3: Resultados GMNIA – deformação plástica na resistência última (espécime A6)
4. Literatura e Referências
[1] Kettler, M., Lichtl, G., Unterweger, H. Experimental tests on bolted steel angles in compression with varying end supports. Journal of Constructional Steel Research. 155 (2019). 301-315.
[2] Kettler, M., Taras, A., Unterweger, H. Member capacity of bolted steel angles in compression: Influence of realistic end supports. Journal of Constructional Steel Research. 130 (2017). 22–35.