Impacto da geometria deformada na análise estrutural de um arco biarticulado
Na engenharia de estruturas, são utilizados diferentes métodos na análise linear elástica dos materiais. Estes métodos podem incluir a influência de imperfeições e efeitos geometricamente não lineares no comportamento estrutural. Vamos resumir estes métodos e mostrar de que forma afetam o momento fletor de um arco biarticulado.
👉 Análise linear (LA):
Assume pequenos deslocamentos e deformações, utilizando uma geometria perfeita e relações lineares de tensão-deformação. Este método é ideal para avaliar o comportamento elástico em estruturas com deformações mínimas, mas não permite captar grandes deformações ou efeitos de segunda ordem. Como resultado, as imperfeições e os efeitos de segunda ordem necessitam de ser incorporados separadamente, geralmente através de verificações de estabilidade utilizando coeficientes de encurvadura.
👉 Análise linear bifurcada (LBA):
Focada na determinação da carga crítica à qual uma estrutura pode encurvar, providenciando a forma de encurvadura sem considerar as imperfeições. No entanto, os resultados da LBA podem ser utilizados para definir imperfeições, que depois são utilizadas nos cálculos subsequentes da GNIA. Além disso, a LBA pode ser aplicada para determinar os comprimentos críticos para as verificações de estabilidade na LA.
👉 Análise geometricamente não linear (GNA):
Introduz uma não linearidade geométrica. Podem ser consideradas imperfeições globais e verificações de estabilidade baseadas nos comprimentos do sistema para encurvadura. Contudo, no exemplo abaixo, a GNA simplificada é utilizada para determinar os esforços internos numa estrutura ideal, geometricamente perfeita, incluindo apenas os efeitos das alterações geométricas sob carga.
👉 Análise geometricamente não linear com imperfeições (GNIA):
Aumenta a GNA integrando todas as imperfeições, tais como desvios geométricos, tensões residuais e variações nas condições de fronteira. Este método fornece uma representação mais precisa do comportamento estrutural ao considerar as não linearidades geométricas e as imperfeições. Por isso, não são necessárias verificações de estabilidade individuais.
📚 Exemplo:
O arco biarticulado foi inicialmente analisado pelo #RFEM da #DlubalSoftware com recurso a uma análise linear (LA), que resultou num momento fletor de 140 kNm, com base num modelo geometricamente linear ideal. A GNA, incluindo os efeitos de segunda ordem, foi depois aplicada a um modelo geometricamente perfeito, produzindo um momento fletor de 200 kNm. Em seguida, a análise linear bifurcada (LBA) permitiu identificar o modo de encurvadura crítico, o que ajudou a definir as imperfeições para a GNIA. Por fim, a GNIA, considerando as imperfeições (forma da LBA e magnitude segundo o Eurocódigo 3), levou a um momento final de 263 kNm, demonstrando o impacto notável das imperfeições e da não linearidade no comportamento estrutural.
