Estabilidade e resistência de cantoneiras de aço sob compressão excêntrica com restrições rotacionais oblíquas

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Pessutto, Ângelo Simonetto
• Orientador(a): Gomes, Herbert Martins
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Cantoneiras; Estruturas (Engenharia) : Estabilidade; Estruturas treliçadas
• Palavras-chave em Inglês: Steel angle sections; Beam-columns; Oblique rotational restraint; Global buckling; Shell finite elements
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/299707

Cantoneiras simples de aço conectadas através de uma das abas são amplamente utilizadas em estruturas treliçadas devido ao baixo peso e à facilidade de montagem. Contudo, a aparente simplicidade da seção transversal contrasta com a complexidade do comportamento mecânico decorrente quando esses elementos são submetidos à compressão. Nessa configuração, o momento fletor oriundo da excentricidade do carregamento é parcialmente equilibrado pela restrição rotacional oferecida pela ligação em uma das abas, que atua em um plano oblíquo aos eixos principais de inércia da seção transversal. Este trabalho investiga a interação entre excentricidade e restrição rotacional oblíqua a partir de duas abordagens principais: (i) através das forças críticas de instabilidade global coerentes com as condições de contorno; e (ii) através de capacidades resistentes obtidas numericamente. A partir da teoria de vigas de Euler-Bernoulli, é formulada a energia potencial total e as equações diferenciais governantes que regem o problema de instabilidade global por flexo-torção de barras prismáticas submetidas à compressão e momento fletor uniforme. Uma solução analítica aproximada é obtida através do método de Rayleigh-Ritz, considerando a presença de molas rotacionais elásticas oblíquas aos eixos principais, além de restrição elástica ao empenamento. As forças críticas resultantes da solução analítica aproximada são comparadas com resultados de outras metodologias disponíveis na literatura, além de análises numéricas com elementos finitos, apresentando boa concordância. Em paralelo, um modelo numérico não linear em elementos finitos de casca é desenvolvido e validado, a fim de fornecer capacidades resistentes de cantoneiras sob compressão excêntrica e com restrições rotacionais elásticas paralelas às abas. Um estudo paramétrico é conduzido com o objetivo de investigar a interação entre excentricidade, restrição rotacional e esbeltez das abas, bem como uma avaliação inicial acerca da aplicabilidade das forças críticas de instabilidade global para o dimensionamento desses elementos. Os resultados indicam que as capacidades resistentes são altamente sensí- veis às condições de contorno e que o uso de forças críticas de instabilidade global, coerentes com as condições de contorno, abre um leque de novas possibilidades para o desenvolvimento de procedimentos de dimensionamento racionais, em contraste com o tradicional método dos comprimentos equivalentes.