Avaliação via Método dos Elementos Finitos da flambagem local em pilares em aço formados a frio do tipo rack com furos com bordas enrijecidas
Contenido principal del artículo
Resumen
Os perfis de aço formados a frio constituem uma alternativa técnica e economicamente viável na construção de pilares. No entanto, por serem formados por chapas de pequena espessura, possuem elevada esbeltez, o que os torna suscetíveis à flambagem local, distorcional e global. Além disso, para acomodar a passagem de dutos ou permitir o encaixe de ligações, é usual que estes perfis tenham perfurações, que tornam ainda mais complexo o seu comportamento e redundam na redução da resistência dos pilares. Uma alternativa para mitigar a influência das perfurações é a adoção de enrijecedores em suas bordas. Nesse contexto, esse trabalho tem o objetivo de avaliar a eficiência da adoção de enrijecedores nas bordas laterais de perfurações retangulares, posicionadas na alma de pilares do tipo rack, no combate aos efeitos da flambagem local. Foram avaliados, via Método dos Elementos Finitos pelo programa ANSYS, pilares sem perfurações, com furos sem enrijecedores, com furos com enrijecimento simples, na borda lateral interna, e com enrijecimento duplo, nas duas bordas laterais. Os resultados indicaram que a adoção dos enrijecedores é eficiente na inibição da ocorrência da flambagem local na região entre os furos, para perfurações de comprimento até 20% maiores que a largura da alma, para os enrijecedores simples, e 30% para enrijecedores duplos. Devido à pequena diferença entre as duas situações, considerando o tipo de encaixe de ligações, conclui-se que a adoção de enrijecedores simples pode ser uma alternativa viável em situações práticas.
Descargas
Detalles del artículo

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
- O(s) autor(es) autoriza(m) a publicação do artigo na revista;
• O(s) autor(es) garante(m) que a contribuição é original e inédita e que não está em processo de avaliação em outra(s) revista(s);
• A revista não se responsabiliza pelas opiniões, ideias e conceitos emitidos nos textos, por serem de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es);
• É reservado aos editores o direito de proceder ajustes textuais e de adequação do artigo às normas da publicação.
Os conteúdos da Revista Brasileira Multidisciplinar – ReBraM estão licenciados sob uma Licença Creative Commons 4.0 by.
Qualquer usuário tem direito de:
- Compartilhar — copiar, baixar, imprimir ou redistribuir o material em qualquer suporte ou formato.
- Adaptar — remixar, transformar, e criar a partir do material para qualquer fim, mesmo que comercial.
De acordo com os seguintes termos:
- Atribuição — Você deve dar o crédito apropriado, prover um link para a licença e indicar se mudanças foram feitas. Você deve fazê-lo em qualquer circunstância razoável, mas de maneira alguma que sugira ao licenciante a apoiar você ou o seu uso.
- Sem restrições adicionais — Você não pode aplicar termos jurídicos ou medidas de caráter tecnológico que restrinjam legalmente outros de fazerem algo que a licença permita.
Autores concedem à ReBraM os direitos autorais, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons 4.0 by. , que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
Citas
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por Perfis Formados a Frio. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
Águia sistemas. Disponível em: https://aguiasistemas.com.br/ Acesso em 09 abr. 2024.
AISI – AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE. North American Specification (NAS) for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI-S100-16). Washington DC: AISI, 2016.
ANSYS®. Structural Analysis, Release 15.0, Help System. Mechanical APDL Structural Analysis Guide. ANSYS, Inc., Canonsburg, PA. 2013.
BEBIANO, R.; PINA, P.; SILVESTRE, N.; CAMOTIM, D. GBTUL – Buckling and Vibration Analysis of Thin-Walled Members, DECivil/IST, Technical University of Lisbon, 2008. (http://www.civil.ist.utl.pt/gbt).
CHEN, B.; ROY, K.; UZZAMAN, A.; RAFTERY, G.; LIM, J. B. P. Axial strength of back-to-back cold-formed steel channels with edge-stiffened holes, un-stiffened holes and plain webs. Journal of Constructional Steel Research, v. 174, p. 1-22, 2020b. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2020.106313.
CHEN, B.; ROY, K.; UZZAMAN, A.; RAFTERY, G.; LIM, J. B. P. Parametric study and simplified design equations for cold-formed steel channels with edge-stiffened holes under axial compression. Journal of Constructional Steel Research, v. 172, p. 1-27, 2020a. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2020.106161.
CHEN, B.; ROY, K.; UZZAMAN, A.; RAFTERY, G.; NASH, D., CLIFTON, G. C., POULADI, P.; LIM, J. B. P. Effects of edge-stiffened web openings on the behaviour of cold formed steel channel sections under compression. Thin-Walled Structures, v. 144, p. 1-21, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106307
FARIA, V. O. Análise de estabilidade de Perfis Formados a Frio com perfurações. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, 2016.
FREITAS, A. M. S.; FREITAS, M. S. R.; SOUZA, F. T. Analysis of steel storage rack columns. Journal of Constructional Steel Research, Vol. 61, p. 1135 –1146, 2005.
GREY, C.N.; MOEN, C.D. Elastic buckling simplified methods for cold-formed columns and beams with edge-stiffened holes. Proceedings of the Annual Stability Conference Structural Stability Research Council, Pittsburgh, Pennsylvania, p. 1-12. 2011.
HANCOCK, G. J.; KWON, B.; BERNARD, E. S. Strength design curves for thin-walled sections undergoing distortional buckling. Journal of Constructional Steel Research, v.31, p.169-186, 1994.
JARDIM JR, F.; HELENO, R. P.; SOUZA, F. T.; SARMANHO, A. M. C. Estudo da viabilidade do método da Resistência Direta em Perfis U enrijecidos formados a frio com perfurações. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, v. 17 n. 1, p. 1-15, 2021.
MOEN, C. D.; SCHAFER, B. W. Direct strength method for design of cold-formed steel columns with holes. Journal of Structural Engineering, v. 137, n. 5, p. 559-570, 2011.
NEIVA, L. H. A.; SALES, A. E. C. A.; ELIAS, G. C.; SARMANHO, A. M. C.; SOUZA, F. T. Análise do modo distorcional de elementos perfurados segundo Método da Resistência Direta. Revista da Estrutura de Aço. v. 7. p. 17-36, 2018.
NICOLAU, I. A. N.; SARMANHO, A. M. C.; SOUZA, F. T. Análise Numérica de Perfis Formados a Frio do tipo U Enrijecido com Perfurações Enrijecidas Submetidos à Compressão. Revista de Engenharia e Pesquisa Aplicada, v. 8, p. 1-10, 2023.
OLIVEIRA, L. C. P.; SARMANHO, A. M. C.; SOUZA, F. T. Análise da influência das dimensões das perfurações em pilares compostos por perfis em aço formados a frio do tipo U enrijecido. Revista de Engenharia e Pesquisa Aplicada, v. 7, n. 1, p. 30-37, 2022. DOI: 10.25286/repa.v7i1.1717.
PEREIRA, A. F. N.; SARMANHO, A. M. C., SOUZA, F. T. Análise via Elementos Finitos de Pilares em Perfis Formados a Frio do tipo U enrijecido com perfurações submetidos à flambagem distorcional. REUCP, Petrópolis, v. 17, n. 1, 85-98, 2023.
PINTO, R. A. R.; SARMANHO, A. M. C.; SOUZA, F. T. Análise Numérica da influência das dimensões e posição das perfurações na resistência à instabilidade distorcional de perfis formados a frio do tipo rack comprimidos. Revista da Estrutura de Aço. v. 10. p. 333-350, 2021.
SANTOS, E. T.;; SARMANHO, A. M. C.; SOUZA, F. T. Análise numérica da influência das dimensões de perfurações em perfis formados a frio do tipo rack submetidos à compressão. Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão, Paranaguá, PR, v. 5, n. 5, p. 1-266, 2020. DOI: 10.21575/25254782rmetg2020vol5n51128.
SCHAFER, B. Local, distortional and Euler buckling of thin-walled columns. Journal of Structural Engineering, v.128, p. 289-299, 2002.
Solara engenharia. Disponível em: http://www.solaradrywallbh.com.br/steel-frame/#! Acesso em: 09 abr. 2024
SOUZA, F. T. Análise teórico-experimental da estabilidade de colunas perfuradas em perfis de aço formados a frio de seções tipo rack. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, 2013.
YU, C.; Cold-formed steel flexural member with edge stiffened holes: behavior, optimization, and design. Journal of Constructional Steel Research, v. 71, p. 210-218, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.09.008.