Análise numérica do comportamento de perfis formados a frio com perfurações enrijecidas.

Abstract

O uso dos Perfis Formados a Frio (PFF) é bastante amplo, podendo ser utilizado na indústria automobilística e aeronáutica, na construção civil, em sistemas de armazenagem, etc. Os furos podem estar presentes nos elementos estruturais com o intuito de compatibilização com os projetos de instalações prediais ou para encaixes das ligações nos sistemas de armazenagem. Os estudos apontam que furos nas barras ocasionam diminuição da capacidade de carga assim como influencia os modos de flambagem. Com o objetivo de minimizar a queda de resistência das barras com furos, a indústria vem desenvolvendo uma nova geração de barras de Perfis Formados a Frio com furos com bordas enrijecidas. Os estudos apontam para um aumento da capacidade de carga, podendo restaurar ou até mesmo superar os níveis apresentados em Perfis Formados a Frio sem furos. O estudo de Perfis Formados a Frio com furos enrijecidos nas bordas é importante visto que as diversas normas como ABNT NBR 14762:2010 (ABNT, 2010), AISI S100-16, 2016 (AISI, 2016) e AS/NZS 4600:2018 (AS/NZS, 2018) que tratam dos Perfis Formados a Frio ainda não fornecem uma orientação direta sobre colunas com furos enrijecidos nas bordas. Neste trabalho, um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos e implementado por meio do software ANSYS foi usado para avaliar o valor característico da força axial de compressão resistente, associado à flambagem local e distorcional, de forma isolada. O modelo numérico proposto foi validado por comparação com resultados experimentais presentes na literatura. A Teoria Generalizada de Vigas (GBT) auxiliou na escolha das seções transversais e comprimento da coluna no modelo de elementos finitos. A partir das seções selecionadas foi realizado um conjunto de 300 simulações com o modelo numérico proposto validado, avaliando dois modos de flambagem: local e distorcional e três aços com tensões de escoamento diferentes: CF-30, ZAR 250 e ZAR 400. Foram avaliados perfis sem furo (SF), perfis com um furo não enrijecido (FNE) e perfis com um furo enrijecido (FE). Foram adotados três diâmetros para o furo e adotados dois comprimentos do enrijecedor da borda do furo. Os resultados indicaram que os furos enrijecidos podem aumentar a capacidade resistente e reduzir tensões e deslocamentos em relação aos perfis com furos não enrijecidos e mesmo aos perfis formados a frio sem perfurações.