Flambagem lateral com torção em vigas celulares de aço por meio da modificação da distribuição das tensões residuais

Abstract

RESUMO: As vigas celulares de aço são projetadas para vencer grandes vãos e solucionar problemas de passagem de tubulações quando há necessidade de reduzir a altura do pavimento. A norma brasileira de aço não apresenta procedimentos de cálculos para o dimensionamento de vigas celulares. Em adição, o único procedimento desenvolvido no Brasil para o cálculo do momento resistente à flambagem lateral com torção (FLT) em vigas celulares, não leva em consideração a modificação da distribuição das tensões residuais após o processo de fabricação. Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento estrutural de vigas celulares à FLT por meio da modificação da distribuição das tensões residuais após o processo de produção. São realizadas simulações numéricas por meio do software ABAQUS 6.12. As vigas são consideradas simplesmente apoiadas com vínculos de garfos nas extremidades e sujeitas a carregamentos aplicados no centroide e na mesa superior da seção transversal. Os resultados são comparados com procedimentos analíticos, normas internacionais, e também, com a formulação da possível atualização do EN 1993-1-1 (2005) (EC3). Concluiu-se que a prescrição de cálculo da nova formulação, diante do fator de imperfeição que atende a magnitude das tensões residuais após o processo de fabricação em vigas celulares de aço é efetiva, apresenta acurácia e é conservadora. Entretanto para o caso de vigas celulares de aço robustas, cujo a tensão de cisalhamento é preponderante, estados limites últimos como o mecanismo Vierendeel e a flambagem no montante de alma, devem ser verificados primeiramente

ABSTRACT: Cellular steel beams are designed to overcome large spans and solving problems of passing ducts through the web openings when it is necessary to reduce the floor height. The brazilian standard not reports calculation procedures for cellular beams. In addition, the only calculation procedure of lateral torsional buckling (LTB) resistant moment developed in Brazil, takes no account the residual stresses effect after manufacturing. The aim of this study is to investigate the lateral torsional buckling in cellular steel beams by modifying the distribution of residual stresses after the manufacturing process. Numerical simulations are performed using the software ABAQUS 6.12. The beams are simply supported with fork-supports at the end and subjected to loads applied at the shear center and at the upper flange of the cross-section. The results are compared with analytical procedures, international standards, and also, with the possible updating of the EN 1993-1-1 (2005) (EC3). It was concluded that the calculation prescription of the new proposal, in view of the imperfection factor that meets the magnitude of the residual stresses after the manufacturing process in cellular steel beams is effective, is accurate and conservative. However, for the case of stocky cellular steel beams, whose shear stress is preponderant, ultimate limit states, such as Vierendeel mechanism and web post buckling, must be verified first