A análise do protótipo com enrijecedores (PCE) se deu na mesma forma que no protótipo sem enrijecedores (PSE). Pode-se observar nas curvas apresentadas na Figura 38 que os resultados obtidos através da análise não linear produziram resultados de deslocamentos inferiores aos obtidos no ensaio experimental. Nesse caso as curvas numéricas tiveram um comportamento praticamente linear, indicando que a inclusão dos enrijecedores conferem a ligação maior resistência ao momento fletor.
Figura 38: Curvas força-deslocamento análise numérica e análise experimental do protótipo com enrijecedores (PCE)
Fonte: Autor 4.2.1 Tensões de von Mises
No caso da análise de tensões para o protótipo com enrijecedores (PCE), observa-se na Figura 39, que os enrijecedores absorvem as tensões, aliviando os esforços na alma da coluna e tornando dispensável o reforço de coluna ali instalado.
0 5 10 15 20 25 0,0000 5,0000 10,0000 15,0000 20,0000 25,0000 FO RÇ A (k N ) DESLOCAMENTO VERTICAL (mm) viga 1 numérico viga 2 numérico viga 1 experimental viga 2 experimental
Figura 39: Tensão de von Mises para a carga P=2kN (a), P=10kN (b) e P=20kN (c)
Fonte: Programa ANSYS
Na Figura 40, as tensões desenvolvidas na viga corroboram o observado para as cantoneiras, pois a região onde se têm os maiores valores na viga corresponde àquela do primeiro furo mais externo da cantoneira, ver Figura 42.
Figura 40: Tensão de von Mises para a carga P=2kN (a), P=10kN (b) e P=20kN (c)
Na Figura 41, observa-se neste caso que, no suporte, na região entre o terceiro parafuso e a solda na alma, na região do enrijecedor, o aço é levado ao escoamento. Isto indica o melhor aproveitamento da rigidez do suporte, obtendo-se assim uma melhor contribuição deste elemento para a resistência e o comportamento da ligação.
Figura 41: Tensão de von Mises para a carga P=2kN (a), P=10kN (b) e P=20kN (c)
Fonte: Programa ANSYS
Na Figura 42, as maiores tensões desenvolvem-se no primeiro furo mais externo da cantoneira, ou seja, aquele mais afastado da alma da coluna. Este comportamento é coerente, uma vez que o primeiro parafuso é o mais solicitado, e o gráfico de tensões das vigas corrobora esta observação, ver Figura 40.
Figura 42: Tensão de von Mises para a carga P=2kN (a), P=10kN (b) e P=20kN (c)
5 CONSIDERAÇÕES E SUGESTÕES
Com base nas discussões aqui apresentadas, foram obtidas curvas força- deslocamento para os protótipos sem enrijecedores (PSE) e com enrijecedores (PCE), através da simulação numérica no programa ANSYS. Os modelos estudados possuíram características análogas a dois dos quatro protótipos analisados por Silva (2006), possibilitando assim fazer-se um comparativo entre os resultados obtidos no ensaio experimental e os resultados numéricos. Para os protótipos sem enrijecedores (PSE) e com enrijecedores (PCE), não foram atingidos resultados de deslocamentos equivalentes aos resultados experimentais, no entanto apesar do modelo numérico não ter chegado a valores de deslocamentos iguais ou próximos aos do ensaio experimental, o comportamento da ligação no modelo numérico apresentou mecanismos de deformação e propagação de tensões coerentes com a situação de carregamento e condições de contorno aplicados ao modelo. Para o protótipo com enrijecedores (PCE) a inclusão dos enrijecedores indicou um ganho na resistência ao momento da ligação corroborando assim com modelo experimental.
Para melhor representatividade do modelo experimental, como forma de se fazer uma modelagem com maior varredura de possíveis falhas, sugere-se um aperfeiçoamento do modelo numérico a partir da supressão das simplificações utilizadas nessa pesquisa e considerar a complexidade de um modelo fidedigno sem abdicar a eficiência da análise numérica.
Sendo assim, o desempenho da ligação depende de diversos fatores, como seus componentes estão associados, das dimensões das peças, da forma que estão dispostos, das condições a que são submetidas ao carregamento e da resistência dos elementos. Os resultados obtidos nessa pesquisa refletem esta complexidade das ligações, mas indicam a viabilidade da análise numérica na sua avaliação.
Sugere-se para trabalhos futuros:
Buscar melhor ajuste entre os resultados numéricos e experimentais a partir do aperfeiçoamento do modelo numérico;
Análise numérica dos protótipos considerando a variação da espessura das vigas;
Análise numérica com a inclusão no modelo dos parafusos;
Análise numérica considerando o modelo tridimensional como pórtico ao invés do modelo cruciforme (como abordados nos trabalhos de referência), bem como análises do modelo tipo pórtico com a inclusão das sugestões acima.
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APÊNDICE A
A.1 TABELAS DE RESULTADOS DO PROTÓTIPO SEM ENRIJECEDORES