Descrição
Neste estudo, investigou-se a resistência à força normal de ligações de perfis ocos circulares (CHS), comparando os resultados do método dos elementos finitos baseado em componentes (CBFEM) com as normas europeias e americanas relevantes (EN 1993-1-8 e AISC 360-22). Foram também efetuadas comparações com o projeto da nova norma europeia (FprEN 1993-1-8), que incorpora o estado da arte mais recente.
O estudo verificou o intervalo de validade completo definido nas normas de dimensionamento. Este intervalo especifica o espectro de secções transversais de ligação abrangidas pelas normas, com base em propriedades geométricas e de material estabelecidas através de investigação e ensaios experimentais. Para perfis ocos circulares (CHS), estas propriedades incluem o diâmetro, a espessura da parede e o grau do aço. O intervalo de validade garante que apenas os modos de rotura previstos condicionam o comportamento da ligação; por exemplo, exclui casos em que a encurvadura local influenciaria a resistência da ligação.
O estudo avaliou um conjunto alargado de pares de secções transversais, utilizando tanto os procedimentos normativos como o método dos elementos finitos baseado em componentes (CBFEM). As análises incluíram variações de parâmetros geométricos e de material, tais como dimensões da secção transversal, grau do aço, pré-carregamento do banzo e ângulo da diagonal. Todos os cálculos foram implementados com scripts Python e executados num ambiente Python. As análises CBFEM foram realizadas através da API REST do IDEA StatiCa Connection.
Resultados
A EN 1993-1-8 e a AISC 360-22 produzem resultados praticamente idênticos, uma vez que se baseiam na mesma metodologia. O projeto de norma FprEN 1993-1-8 introduz, no entanto, melhorias para ligações de perfis ocos circulares (CHS). O projeto prevê uma resistência geralmente menos conservadora do que a EN 1993-1-8 — até 55% para os parâmetros selecionados — e os seus resultados correlacionam-se melhor com o método dos elementos finitos baseado em componentes (CBFEM).
Exemplo de comparação de junta X entre CBFEM e FprEN 1993-1-8 com tensão normal no banzo
Os resultados do CBFEM para casos sem pré-carregamento do banzo alinham-se geralmente com as disposições normativas. Quando o elemento banzo está pré-carregado, os resultados do CBFEM divergem das normas. Será realizada uma investigação adicional para determinar se a função de redução de resistência atualmente prevista nas normas para banzos pré-carregados necessita de melhoria.
Exemplos de verificação:
- Dimensionamento de ligações de aço pelo método dos elementos finitos baseado em componentes: capítulo do livro CHS
- Dimensionamento de ligações de aço pelo método dos elementos finitos baseado em componentes: capítulo do livro RHS
Aceda à tese completa aqui: Dimensionamento de Juntas de Perfis Ocos: Comparação de métodos de dimensionamento
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