Deslocamento na extremidade da viga

Para os diferentes modelos, foram obtidos os valores de deslocamento vertical na extremidade livre da viga, ou na extremidade da viga com apoio simetria, em função dos carregamentos aplicados.

kN/mm² Direção X Direção Z Direção X Direção Z Direção X Direção Z Direção X Direção Z

a) Viga com balanço de 1 metro

A influência da forma de protensão e do modelo constitutivo dos materiais nos deslocamentos na extremidade livre da viga com balanço de 1 metro é apresentada no Gráfico 6.3.

Constata-se que o modelo constitutivo dos materiais não influenciou os resultados, portanto, os materiais da ligação permaneceram no regime elástico. Esse resultado era esperado, uma vez que Silva (2016) aplicou um carregamento máximo equivalente até cerca de 55% do regime elástico da viga.

A forma de protensão nos parafusos resultou em respostas muito próximas, geralmente com diferenças de deslocamento menores que 5%, mas chegando a apresentar 19,5% de diferença entre os modelos lineares correspondente ao carregamento de 2,40 kN. No intervalo de carregamento de 2,20 kN e 2,40 kN, foi verificado um aumento no tempo de processamento do modelo com protensão utilizando variação de temperatura, exibindo dificuldades de convergência e precisando de 37 subetapas de carregamento, contra 7 subetapas utilizadas pelo modelo com protensão feita com o elemento PRETS179.

Gráfico 6.3 – Deslocamento vertical na extremidade livre da viga em balanço de 1 metro da ligação com dupla cantoneira.

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 Fo rç a ( kN ) Deslocamento (mm)

Linear - PRETS179 - 1 metro Bilinear - PRETS179 - 1 metro Linear - TEMPERATURA - 1 metro Bilinear - TEMPERATURA - 1 metro

Embora a viga tenha permanecido no regime elástico, o resultado apresentado no Gráfico 6.3 não foi linear e mostrou um acréscimo significativo de deslocamento entre o carregamento de 2,20 kN e 2,40 kN. A explicação para esse acréscimo foi devido ao deslizamento entre as superfícies de contato dos parafusos da viga e as cantoneiras, como mostra a Figura 6.2.

Figura 6.2 – Deslizamento entre as superfícies de contato do parafuso superior que conecta a viga e as cantoneiras da ligação com dupla cantoneira.

CARREGAMENTO TEMPERATURA PRETS179

2,20 kN

2,40 kN

2,60 kN

Observa-se que até carregamento de 2,20 kN na extremidade da viga, o parafuso não apresentou deslocamentos significativos e, portanto, o fuste do parafuso permanece centralizado e sem contato com a parede do furo. Aumentando

Superfície de contato da cantoneira com o parafuso

o carregamento para 2,40 kN, ocorre o deslizamento entre as superfícies de contato e o fuste do parafuso passa a estar em contato com a parede do furo, permanecendo em contato com o acréscimo de carregamento. Esse deslizamento ocorreu independente da forma de aplicação da protensão.

A Figura 6.2 ainda demonstra o potencial dos modelos numéricos em complementar os resultados obtidos experimentalmente, pois esse deslizamento entre as superfícies de contato dificilmente seria possível notar no ensaio em laboratório.

Deslizamento semelhante foi relatado por Gong (2009) e Kong e Kim (2016) para carregamentos inicias (Figura 3.5), porém em ligações com cantoneira simples de alma e sem protensão nos parafusos.

b) Viga com balanço de 1,3985 metro

No caso da viga com balanço de 1,3985 metro, os resultados foram muito similares, porém com algumas diferenças. Os deslocamentos na extremidade livre em função da força são mostrados no Gráfico 6.4.

Os materiais da ligação permaneceram no regime elástico em boa parte do carregamento, começando a apresentar maiores diferenças no deslocamento para os carregamentos mais altos, chegando a 26,5% de diferença para o carregamento de 3,00 kN entre os modelos lineares e bilineares com protensão por variação de temperatura e 4,4% de diferença nos modelos com protensão pelo elemento do programa.

A forma de protensão teve respostas muito simulares entre si, porém o modelo bilinear com protensão por variação de temperatura apresentou acréscimo significativo de deslocamento, devido ao deslizamento entre as superfícies dos parafusos que conectam a viga e as cantoneiras, iniciando no carregamento de 1,40 kN, enquanto que os demais modelos apresentaram esse acréscimo iniciando em 1,60 kN. Destaca-se ainda que no modelo bilinear com protensão por variação de temperatura o tempo de processamento foi muito elevado, precisando praticamente de um dia completo para atingir a convergência entre os carregamentos de 1,40 kN e 1,60 kN.

Gráfico 6.4 – Deslocamento vertical na extremidade livre da viga em balanço de 1,3985 metro da ligação com dupla cantoneira.

Ao comparar o deslocamento entre as formas de protensão, a maior diferença foi de 11% entre os modelos lineares e 145% entre os modelos bilineares, justamente para os valores correspondentes ao carregamento de 1,60 kN. Outra grande alteração ocorreu no último carregamento dos modelos bilinares, onde o modelo que utilizou protensão por variação de temperatura exibiu um deslocamento de 37,7 mm contra 29,4 mm do modelo com protensão com o elemento PRETS179. Os demais carregamentos apresentaram diferença de deslocamento menor que 7%.

c) Viga com apoio simetria

Nos modelos em que foi simulada a metade de uma viga biapoiada (simétrica), com o apoio simetria, a forma de protensão apresentou resultados de deslocamento na extremidade da viga com o apoio simetria muito próximos, com diferença de deslocamento máximo de cerca de 1,4% (Gráfico 6.5). Vale lembrar que devido à utilização do apoio simetria, os valores de força simulados e mostrados no Gráfico 6.5 correspondem à metade dos valores aplicados caso fosse simulada a viga inteira, como no ensaio em laboratório.

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 Fo rç a ( kN ) Deslocamento (mm)

Linear - PRETS179 - 1,3985 metro Bilinear - PRETS179 - 1,3985 metro Linear - TEMPERATURA - 1,3985 metro Bilinear - TEMPERATURA - 1,3985 metro

Gráfico 6.5 – Deslocamento vertical na extremidade da viga com apoio simetria da ligação com dupla cantoneira.

Caso os apoios fossem considerados como perfeitamente articulados, o deslocamento na extremidade da viga para o máximo carregamento seria de 15,18 mm. Portanto, a consideração da rigidez da ligação diminui esse deslocamento em cerca de 11%.

Além disso, o diagrama bilinear para representação dos materiais mostrou-se outra vez dispensável, pois a viga continuou trabalhando no regime elástico e os resultados de deslocamento foram praticamente idênticos entre os modelos lineares e o bilineares.

d) Comparação entre os resultados numéricos e experimentais

Como o modelo com apoio simetria simula a metodologia utilizada no ensaio realizado por Silva (2016), é possível comparar os resultados numéricos obtidos com os resultados numéricos e experimentais de Silva (2016). Devido ao apoio simetria, as forças utilizadas na modelagem numérica equivalem à metade da força aplicada experimentalmente. Dessa forma, os valores de força foram dobrados para permitir a

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 Fo rç a ( kN ) Deslocamento (mm)

Apoio Simetria - PRETS179 - Linear Apoio Simetria - PRETS179 - Bilinear Apoio Simetria - TEMPERATURA - Linear Apoio Simetria - TEMPERATURA - Bilinear Ligação perfeitamente articulada

comparação com os valores experimentais e numéricos de Silva (2016), como mostra o Gráfico 6.6.

Gráfico 6.6 – Comparação do deslocamento vertical na extremidade da viga entre os resultados numéricos e experimentais da ligação com dupla cantoneira.

Percebe-se que os deslocamentos foram muito próximos entre os três modelos com comportamento praticamente linear, começando a apresentar pequena divergência após cerca de 20 kN. Apesar de pequena, essa divergência foi bem superior na curva momento-rotação, como será visto adiante.