Estudo experimental, estático e dinâmico, analítico e numérico de estruturas tridimensionais em aço com correções na ligação típica estampada

Abstract

Os sistemas de treliças tridimensionais, desenvolvidos na Europa e nos Estados Unidos a partir da 2o Guerra Mundial, surgiram como uma excelente possibilidade estrutural para cobertura de grandes vãos livres. A limitação consiste na ligação, especificamente os classificados com ligações típicos, devido à excentricidade gerada pela ligação estampada. Diante disso, foram executados 11 protótipos de treliças tridimensionais com dimensões de 9 x 6 m no laboratório de estruturas da Universidade Federal do Cariri, com correção da ligação típica por meio de elementos distanciadores. Os ensaios experimentais mostraram que os distanciadores aumentam em média 40% a capacidade resistente da estrutura, evitando principalmente o colapso da ligação. De modo que, nos protótipos com distanciadores o colapso aconteceu por instabilidade das barras. Também foi desenvolvido 18 ensaios experimentais com ligações isoladas, onde três novas propostas foram avaliadas, das quais duas ligações são do tipo esféricas, uma delas foi ensaiada no laboratório e apresentou ganho de resistência de 81,73% em relação a ligação típica, a outra foi avaliada numérica por meio de simulação numérica com elementos finitos usando o ABAQUS que apresentou comportamento semelhante a ligação esférica ensaiada. Nesse ínterim, a terceira ligação alcançou uma resistência de 48% em relação a ligação típica. Ademais, foram realizados mais 81 ensaios de compressão axial centrada. Nestes ensaios, três diferentes configurações de extremidade das barras foram ensaiadas. Na primeira utilizou barra estampada, na segunda barra com chapa reentrante e na terceira chapa gusset. As barras estampadas apresentaram uma diminuição de resistência entre 60% e 94%. Foi realizado um estudo paramétrico da ligação típica com XFEM para subsidiar novos ensaios. Por fim, 4 treliças foram ensaiadas com proposta de correção da excentricidade e outra com reforço da ligação típica e ambas apresentaram ganho médio de 40% em relação a ligação típica. Uma nova consideração no cálculo de barras estampadas sob compressão axial foi proposta com uso de um fator associado à estampagem da barra.