Abstract
<p>Flambagem é um fenômeno de instabilidade que ocorre em elementos estruturais esbeltos submetidos à carregamento de compressão. A flambagem elástica é caracterizada por uma repentina deflexão lateral do membro estrutural esbelto, quando a carga crítica de flambagem é atingida. Em colunas a flambagem elástica é considerada o colapso da estrutura. O objetivo desse trabalho é apresentar três diferentes modelos computacionais para tratar a flambagem elástica de colunas. O software ANSYS, que é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), foi adotado para desenvolver esses modelos, empregando os elementos BEAM189, SHELL93 e SOLID45. As condições de contorno e a carga compressiva devem ser aplicadas de maneira específica em cada modelo, dependendo das características do elemento finito. As seguintes condições de contorno para a coluna foram consideradas: (a) birrotulada, (b) engastada-livre, (c) biengastada e (d) engastada-rotulada. As soluções analíticas, para as condições de contorno consideradas, foram usadas para a verificação dos modelos computacionais empregados. Todos os resultados numéricos obtidos estão em concordância com os analíticos, sendo a maior diferença encontrada de 2,83 %. Além disso, as formas flambadas das colunas obtidas numericamente também estão de acordo com as configurações teóricas. A vantagem para o uso dos modelos computacionais desenvolvidos com os elementos finitos SHELL93 e SOLID45 é a possibilidade de analisar colunas com furos ou com geometrias complexas. </p><div> </div>
Highlights
Flambagem é um fenômeno de instabilidade que ocorre em elementos estruturais esbeltos submetidos à carregamento de compressão
A vantagem para o uso dos modelos computacionais desenvolvidos com os elementos finitos SHELL93 e SOLID45 é a possibilidade de analisar colunas com furos ou com geometrias complexas
In columns the elastic buckling is considered the collapse of the structure
Summary
Sempre que se projeta um elemento estrutural, é necessário que ele satisfaça requisitos específicos de resistência, deflexão e estabilidade [1]. Em elementos estruturais sujeitos à compressão, sendo estes esbeltos e compridos, a carga poderá ser grande o suficiente para provocar uma deflexão lateral: a flambagem. A flambagem de uma coluna pode resultar na falha repentina de uma estrutura ou mecanismo e por isso devese evitar que esse fenômeno de instabilidade estrutural aconteça [1]. Para isso é necessário conhecer a carga crítica de flambagem da coluna, que pode ser entendida como a carga axial máxima que o componente estrutural pode suportar quando está na iminência de flambar, ou seja, qualquer carga adicional provocará deflexão lateral. O objetivo do presente trabalho é apresentar três diferentes modelos computacionais para a determinação da carga crítica de colunas. Para isso foi empregado o software ANSYS, que é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), sendo a verificação dos modelos desenvolvidos feita através da comparação entre o resultado numérico e a solução analítica. Elementos finitos tipo viga (BEAM189), casca (SHELL93) e sólido (SOLID45) foram usados, dando origem aos três modelos computacionais desenvolvidos
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