O estudo realizado nesta dissertação, que deu origem a um artigo que será apresentado numa conferência internacional a decorrer no decurso do presente ano [6], envolveu a análise do comportamento e o dimensionamento de cantoneiras compactas de aço laminadas a quente, de abas iguais e secções extremas encastradas. O estudo foi dividido em três partes, designadamente
1. Comportamento de estabilidade: 2. Comportamento de pós-encurvadura; 3. Resistência última e o dimensionamento.
O comportamento de estabilidade centrou-se na análise da evolução da tensão critica com o comprimento das cantoneiras, considerando seções com várias relações de b/t (com b e t, respectivamente a dimensão e a espessura da aba da cantoneira).
O estudo do comportamento de pós encurvadura das colunas foi subdividido em 3 partes: (i) comportamento de pós-encurvadura elástico, (ii) comportamento de pós-encurvadura elasto-plástico sem tensões residuais, (iii) comportamento de pós-encurvadura elasto-plástico com tensões residuais.
A determinação de um conjunto alargado de cargas últimas de cantoneiras, de seções e comprimentos pré-selecionados, permitiu avaliar se a metodologia de dimensionamento proposta por de Dinis & Camotim [4] para cantoneiras enformadas a frio (de seção esbelta) é aplicável a cantoneiras em aço laminado a quente.
Seguidamente resumem-se as conclusões mais importantes retiradas nas três partes referidas.
Comportamento de Estabilidade
Do estudo do comportamento de estabilidade de colunas com secção em cantoneira compacta
efectuado com recurso ao programa GBTUL (baseado na Teoria Generalizada de Vigas GBT)
conclui-se:
i - Os modos de deformação predominantes são os mesmos para secções finas e secções compactas: modos 2, 3 e 4 (modos globais de flexão na maior e menor inércia e de torção).
ii - Para comprimentos intermédios as colunas instabilizam por flexão-torção (modo 2+4), ocorrendo a instabilidade por flexão (modo 3) para comprimentos longos.
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iii - A redução da relação b/t provoca uma redução do comprimento de transição da instabilidade por flexão-torção para a instabilidade por flexão na menor inércia.
iv - O aumento do comprimento de aba provoca o aumento do comprimento de transição do modo 2+4 para o modo 3.
v - Para colunas com relação b/t<10, aquando a transição dos modos 2+4 para o modo 3, aparece ainda que com participação diminuta o modo simétrico local 5.
vi - A evolução da flexão em torno do eixo de maior inércia (modo 2) ao longo do plateau é igual independentemente da geometria da secção.
Comportamento de Pós-Encurvadura
O estudo do comportamento de pós-encurvadura das colunas foi realizado com base em
simulações numéricas não lineares com recurso ao programa ABAQUS, considerando os perfis
discretizados por elementos de casca. Da análise dos resultados concluiu-se:
i - O comportamento de pós encurvadura das colunas com diferentes comprimentos ao longo do patamar de flexão torção é muito distinto. Para colunas curtas a trajetória de pós encurvadura é estável, sendo instável para colunas com comprimentos intermédios-a-longos. ii - A diferença no comportamento de colunas curtas para intermédias deve-se ao facto de que, para colunas com comprimento intermédios, a influência da flexão na menor inércia ser muito maior. Este fenómeno torna-se evidente após a análise da evolução dos deslocamentos de canto e da observação das tensões longitudinais existentes na secção a meio vão.
iii - As colunas curtas possuem uma reserva de resistência elasto-plástica significativa. Por outro lado, as colunas intermédias não possuem qualquer reserva de resistência, sendo que, para relações superiores a fy/fcr=2.5 o colapso da coluna é elástico.
iv - A introdução de tensões residuais nas colunas provoca uma redução de carga pouco significativa (cerca de 4%).
v - A redução da carga está não só ligada à esbelteza normalizada da coluna, mas também da relação do seu comprimento relativamente ao comprimento de transição. Para comprimentos próximos do comprimento de transição a redução da carga chega a valores de 11,5%.
77 Dimensionamento
A avaliação se a metodologia de dimensionamento baseada no Método da Resistência Direta (MRD) proposta por Dinis & Camotim [4] para cantoneiras enformadas a frio (de seção esbelta) dá bons resultados quando aplicável a cantoneiras em aço laminado a quente foi o objectivo fundamental deste estudo. Os resultados obtidos permitiram concluir que a referida proposta é adequada também para dimensionamento de cantoneiras compactas submetidas a compressão centrada. Por outro lado, a proposta de Justiniano [5] fornece também bons resultados mas inferiores aos da proposta anterior. O facto de o conjunto de cargas últimas que estiveram na origem da calibração das curvas não ter sido determinado considerando a existência de tensões residuais pode estar na origem da menor qualidade da proposta.
6.1 Propostas de Investigação Futura
Na sequência do trabalho desenvolvido, julga-se que o próximo passo seja o desenvolvimento de uma investigação semelhante à efectuada nesta dissertação mas envolvendo cantoneiras compactas (laminadas a quente) com apoios cilíndricos quando submetidas a compressão centrada. Esse estudo permitira avaliar se a proposta de Dinis & Camotim [4] para perfis enformados a frio com este tipo de condições de apoio fornece também bons resultados para cantoneiras laminadas a frio. A extensão para apoios esféricos podia ser uma outra possibilidade de investigação futura, apesar dos estudos sobre cantoneiras enformadas a frio com este tipo de condição de apoio não estar tão aprofundado quanto ao que acontece com as colunas com apoio com apoios cilíndricos.
No estudo realizado, utilizou-se o modelo de tensões iniciais em vigor no Eurocódigo. No entanto este modelo tem por base ensaios realizados nos anos 80, pelo que estes não tiveram em conta a evolução dos processos metalúrgicos. A actual investigação experimental sobre este assunto irá dar origem à definição mais rigorosa dos modelos de distribuição de tensões iniciais na secção, os quais deverão ser incluídos nas futuras simulações numéricas a efectuar neste âmbito.
Por fim, foi também denotado, ao longo desta dissertação, a inexistência de resultados experimentais envolvendo cantoneiras laminadas a quente com as extremidades encastradas. A realização destes ensaios, estando claramente fora do conteúdo numérico desta dissertação, é uma lacuna importante para a validação da proposta de dimensionada proposta por Dinis & Camotim [4].