Buckling resistance of mono-symmetric steel members : mono-symmetric I-sections and non-prismatic beams, and equal-leg angles subjected to concentric and eccentric compression

Abstract

Esta tese apresenta um estudo abrangente sobre o comportamento à flambagem de vigas monossimétricas de seção I e cantoneiras comprimidas concêntrica e excentricamente. A resistência à flambagem lateral com torção de vigas prismáticas de seção I duplamente simétricas é obtida usando-se uma abordagem mecanicamente consistente baseada na Equação de Ayrton-Perry, combinada com uma imperfeição generalizada previamente calibrada. Esta formulação foi adotada nas versões mais recentes do Eurocódigo 3. No entanto, para vigas prismáticas monossimétricas de secção I, deve-se ainda utilizar o Caso Geral, enquanto para vigas não prismáticas o recomendado é o Método Geral. Ambos os métodos apresentam uma dispersão muito grande de resultados e, na maioria dos casos, subestimam fortemente a resistência à flambagem lateral com torção. Este trabalho propõe uma extensão da Formulação Geral para vigas não prismáticas de seção monossimétrica com condições de contorno, restrições laterais parciais e carregamentos arbitrários. Através de um modelo numérico calibrado com resultados de ensaios experimentais, um extenso estudo paramétrico foi realizado e seus resultados foram usados para avaliar as metodologias de dimensionamento disponíveis e o método proposto. Conclui-se que a Formulação Geral fornece excelentes e seguras estimativas para a resistência à flambagem lateral com torção e atesta-se a limitação do uso do Caso Geral e do Método Geral presentes nos Eurocódigos. No que diz respeito às cantoneiras comprimidas, este trabalho apresenta um extenso estudo numérico calibrado com resultados experimentais recentes disponíveis na literatura, sobre o comportamento à flambagem de cantoneiras de aço laminadas a quente sob compressão concêntrica e excêntrica. As conclusões obtidas com esse estudo visam subsidiar a revisão em curso das recomendações de projeto para cantoneiras comprimidas na Europa. Os resultados numéricos foram utilizados para a avaliação dos procedimentos de dimensionamento comumente aplicados na prática (Eurocódigos e AISC – American Institute of Steel Construction), bem como as novas recomendações recentemente propostas na literatura. Em geral, as regras de projeto atuais não apresentaram boa concordância com os resultados numéricos, apresentando resultados fora dos limites admissíveis para algumas faixas de esbeltezes. No caso de barras engastadas nas extremidades e em compressão excêntrica, as recomendações de cálculo são extremamente conservadoras, atingindo relações r_N (razão entre resistências numéricas e analíticas) superiores a 2. As propostas do projeto ANGELHY apresentam a melhor concordância com os resultados numéricos, demonstrando assim que podem substituir de forma eficiente as atuais recomendações de dimensionamento presentes nos Eurocódigos. No entanto, para compressão concêntrica, uma análise de confiabilidade mostra que há necessidade de adoção de um coeficiente parcial de segurança igual a γ_M1^* = 1,1. Por fim, a Formulação Geral é adaptada para cantoneiras comprimidas, onde mais uma vez observa-se bom desempenho do método proposto.