Análise inelástica de segunda ordem de estruturas metálicas com ligações semi-rígidas.

Abstract

Procura-se neste trabalho desenvolver e implementar computacionalmente um elemento finito híbrido não-linear que incorpore os efeitos de segunda ordem, da inelasticidade o aço e da semi-rigidez da conexão entre os membros metálicos. Esse elemento híbrido é formado pelo elemento padrão de viga-coluna com pares de molas em série em suas extremidades. Em uma das molas é utilizado o parâmetro Ss que avalia o efeito da inelasticidade do aço, seguindo o método da rótula plástica; a outra mola tem o papel de definir a flexibilidade (ou rigidez) da conexão entre os membros através do parâmetro Sc. Chega-se, dessa forma, na matriz de rigidez desse elemento incluindo todos esses efeitos não-lineares. Além do modelo linear para modelar o comportamento da ligação semi-rígida, com a definição do parâmetro S c , foram utilizadas neste trabalho três funções não-lineares para descrever a resposta (curva momento-rotação) das ligações, a saber: exponencial, exponencial modificada e Richard-Abbott. O fato de estarem entre as funções mais conhecidas, possuírem boa eficiência computacional, primeiras derivadas sempre positivas e boa precisão, está entre as razões que motivaram suas escolhas. O emprego aqui do método da rótula plástica baseia-se no conceito da “seção montada” para correção do parâmetro S s , em que duas formulações são usadas: a elasto-plástica e a plástica-refinada. Essa última utiliza uma curva de interação M-P que varia de acordo com as dimensões de cada perfil, e considera as tensões residuais e equações desacopladas de rigidez para simular os efeitos de segunda ordem. Com essa formulação é possível acompanhar a degradação da resistência da seção metálica ao longo do processo de carregamento da estrutura. A formulação elasto-plástica é obtida através da simplificação da plástica-refinada. Baseando-se na teoria apresentada e nos exemplos numéricos estudados no final da dissertação, pode-se concluir que esses efeitos não-lineares (segunda ordem, inelasticidade do aço e flexibilidade da conexão) podem exercer grande influência no comportamento (flambagem e capacidade de carga) dos sistemas estruturados em aço