Emprego de elemento finito híbrido na análise não-linear de estruturas metálicas.

Abstract

Neste trabalho, um elemento finito híbrido que incorpora em sua formulação os efeitos não-lineares de segunda ordem, da inelasticidade do aço e da rigidez da ligação, é utilizado para analisar alguns sistemas estruturais reticulados planos em aço (rígidos, semi-rígidos ou rotulados) submetidos a cargas aplicadas estaticamente. Na realidade, trata-se do elemento finito clássico de pórtico plano que apresenta em suas extremidades pares de molas dispostas em série. Uma das molas é representada, na formulação matemática deste elemento, pelo parâmetro Sc que define o grau de rigidez da ligação entre os membros do sistema estrutural; na outra mola é definido o parâmetro Ss que avalia a plastificação da seção. A matriz de rigidez desse elemento incorpora todos os efeitos não-lineares supracitados. O objetivo desta dissertação é averiguar a eficiência computacional desse elemento finito híbrido na simulação isolada e combinada desses efeitos não-lineares. São estudados inicialmente problemas clássicos de equilíbrio e estabilidade que apresentam como característica principal um comportamento fortemente não-linear e possuem em suas trajetórias de equilíbrio regiões com grandes deslocamentos e pontos críticos (pontos limites de carga e/ou deslocamento). Em seguida, sistemas estruturais semi-rígidos com imperfeições geométricas iniciais são avaliados com o intuito de se verificar a contribuição da rigidez das ligações no valor da carga crítica e na natureza do mecanismo de colapso. Por fim são efetuadas análises inelásticas, baseadas no método da rótula plástica refinado, de pórticos planos rígidos e semi-rígidos com contraventamento ou não. Conclui-se dessa forma um ciclo de análises numéricas que visa validar a implementação computacional e o emprego desse elemento finito híbrido na discretização de sistemas estruturais em aço. No final deste trabalho são apresentadas considerações adicionais envolvendo os resultados obtidos e algumas propostas para prosseguimento dessa linha de pesquisa.