Análise numérica via elementos finitos de perfis formados a frio do tipo rack com perfurações de bordas enrijecidas.

Abstract

Os perfis de aço formados a frio são amplamente utilizados em vários campos da engenharia civil e industrial. Essas seções podem incluir perfurações utilizadas para passagens de dutos ou encaixe das ligações. Apesar de seu efeito prático, estes furos têm a desvantagem de tornar as seções mais suscetíveis aos modos de instabilidades e, na maior parte dos casos, reduzir a sua capacidade resistente em relação ao perfil sem perfurações. Os perfis formados a frio com furos de bordas enrijecidas são uma nova geração destas estruturas desenvolvida pela indústria de construção civil. A inserção dos enrijecedores nas bordas dos furos altera o comportamento e a resistência do perfil formado a frio com perfurações, podendo aproximar, e mesmo superar, a resistência da seção formada a frio equivalente sem perfurações. Contudo, a utilização de perfis formados a frio com bordas enrijecidas não é considerada pelas normas existentes relacionados a perfis formados a frio: ABNT NBR 14762 (ABNT, 2010), AISI S100-16 (AISI, 2016) e AS/NZS 4600 (AS/NZS, 2018). Estudos recentes avaliam perfis formados a frio com furos de bordas enrijecidas de seção do tipo U enrijecido, no entanto pouco se estudou em relação a seções do tipo rack, objeto deste estudo. Neste contexto, o objetivo do trabalho se baseia em construção de um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos e simulação realizada por meio do software ANSYS, com avaliação do índice de esbeltez reduzido associado à flambagem local (λl), força axial de flambagem elástica (Nl), e força axial de compressão resistente (Nc,Rd), investigando o efeito dos furos com bordas enrijecidas em pilares sob carregamento centrado. Serão utilizadas cem simulações para cada valor distinto de largura da alma, 80 mm e 100 mm, dentre perfis com e sem furos, seções perfuradas com um ou dois enrijecedores foram considerados. Os resultados indicam que, dependendo da esbeltez da seção, a inserção dos enrijecedores nas bordas do furo leva à recuperação da resistência da seção perfurada, em relação ao pilar sem perfurações.