Verificação de encurvadura de placas reforçadas utilizando o PLATE-BUCKLING

Artigo técnico

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A análise de encurvadura de placas com reforços é uma tarefa única para os engenheiros. Para isso, a EN 1993‑1‑5 providencia três métodos de cálculo:

  • Método da secção, [1] , Capítulo 4‑7
  • Método de tensões reduzido, [1] , capítulo 10
  • Métodos de análise de elementos finitos (FEM), [1] , Anexo C

No PLATE-BUCKLING, o método da tensão reduzida é implementado. Este artigo fornece informações que podem ser utilizadas para o dimensionamento de painéis de encurvadura reforçados.

Determinação dos valores de encurvadura

Geralmente, existem duas opções para determinar os valores de encurvadura dos painéis de encurvadura reforçados. Primeiro, pode obter os valores diretamente a partir dos diagramas utilizando as condições de fronteira existentes de acordo com [2][3] ou, segundo, pode realizar um cálculo de valor próprio. O cálculo do valor próprio determina os fatores de carga críticos para a respetiva tensão existente. Os valores de encurvadura são então calculados através de um cálculo posterior através da tensão de encurvadura ideal.

Seleção da forma do modo de governo

A avaliação das formas determinadas de modo é essencial para o dimensionamento. A análise de encurvadura deve ser realizada para o painel reforçado e o modo de encurvadura correspondente apresentará o modo de falha global. O primeiro formato determinado de modo pode ser utilizado para avaliar se existe uma encurvadura de um subpainel, secção de painel ou placa reforçada. O exemplo seguinte mostra o primeiro modo de forma para a encurvadura do sub-painel acima e abaixo do reforço longitudinal.

Figura 01 - Encurvadura local

Neste momento, deve ser decidido se os subpainéis correspondentes devem ser analisados separadamente ou se é necessário selecionar uma forma de modo global a partir das formas de modo mais altas. O PLATE ‑ BUCKLING oferece a opção para determinar até 50 formas. A figura seguinte mostra o modo de encurvadura nº 17 para a falha global do painel reforçado.

Figura 02 - Encurvadura global

Determinação das tensões críticas da encurvadura local

Com base na verificação da placa reforçada e utilizando a correspondente forma global do modo, o cálculo das tensões críticas da encurvadura da placa de acordo com [1] , Anexo A, pode ser realizado utilizando os valores de encurvadura e a tensão de encurvadura crítica.

Como alternativa, existem [f] no Anexo A. As fórmulas analíticas para o cálculo da tensão de encurvadura crítica com placas. No entanto, as seguintes condições de fronteira devem ser aplicadas ao utilizar estas fórmulas:

  • Pelo menos três reforços longitudinais que podem ser aplicados como placas ortotrópicas equivalentes
  • Um reforço longitudinal na zona de compressão de um painel de encurvadura
  • Dois reforços longitudinais na zona de compressão de um painel de encurvadura

O método de cálculo para um ou dois reforços longitudinais na zona de compressão baseia-se na barra equivalente apoiada elasticamente. As tensões críticas da encurvadura determinadas por extrapolação para o bordo de compressão resultam nas tensões críticas da encurvadura.

Exemplo de processo de dimensionamento

O seguinte exemplo irá aplicar este processo de dimensionamento:

Figura 03 - Estrutura de exemplo

Como mencionado anteriormente, o primeiro modo exibe o modo de encurvadura local e, portanto, não é determinante para o dimensionamento de placas reforçadas. Neste caso, pode agora explorar um processo de dimensionamento alternativo.

Opção 1: Análise de encurvadura com base em subpainéis acima e abaixo do reforço longitudinal
Num caso de dimensionamento separado no PLATE ‑ BUCKLING, o subpainel correspondente é definido com as correspondentes dimensões, condições de fronteira e cargas, e a análise de encurvadura é realizada para o painel de encurvadura sem reforço.

Figura 04 - Dimensionamento local de painel de encurvadura

Opção 2: Análise de encurvadura para o modo global determinante do subpainel
O PLATE-BUCKLING permite não apenas a análise de até 50 formas, mas também pode ser útil para todas as análises de encurvadura correspondentes. No exemplo a seguir, a forma do modo determinante (modo nº 17) é utilizada para o dimensionamento do subpainel.

Figura 05 - Dimensionamento do painel de encurvadura global

Deve ser observado que, como alternativa à opção 2, é possível realizar a análise utilizando o método de cálculo analítico para determinar as tensões críticas da encurvadura e da encurvadura como descrito no Anexo A.2. No entanto, uma vez que a forma global do subpainel pode ser claramente definida, isto não é necessário para este exemplo.

Resumo

Os cálculos manuais de painéis de encurvadura reforçados são muito complexos e em muitos casos não são possíveis sem cálculos numéricos. O software PLATE ‑ BUCKLING oferece uma solução para essas necessidades e permite análises eficientes da encurvadura das placas.

Literatura

[1] DIN EN 1993-1-5, Eurocódigo 3: Dimensionamento de estruturas em aço - Parte 1–5: Elementos estruturais banhados
[2] Klöppel, K.; Scheer, J .: Beulwerte ausgesteifterplhteckplatten, Banda 1. Berlin: Wilhelm Ernst e Sohn, 1960
[3] Klöppel, K.; Möller, J .: Beulwerte ausifesteplterplhteckplatten, Banda 2. Berlin: Wilhelm Ernst e Sohn, 1968

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