Flambagem em chapas

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  • Publicado : 27 de novembro de 2012
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1 - INTRODUÇÃO

Grande parte dos perfis de aço formados a frio tem seções abertas formadas por paredes muito esbeltas, o que os torna suscetíveis aos fenômenos da (i) flambagem local de placa (FLP) e (ii) flambagem distorcional (FD), caracterizados pela ocorrência de deformações no plano da seção transversal, permanecendo o eixo do perfil indeformado. Entretanto, existem apenas deslocamentos deflexão na FLP, enquanto na FD, além dos deslocamentos de flexão, existem os deslocamentos de membrana e as deformações de linhas de dobra (bordas longitudinais internas), o que implica na distorção das seções transversais. A Figura 1 mostra as configurações deformadas de segmentos de coluna com seção U enrijecido e que exibem lambagem local de placa (FLP) e distorcional (FD), respectivamente,sendo esta última sob compressão uniforme e flexão pura.

Figura 1: Ilustração da flambagem em um perfil U enrijecido

Além disso, como vários perfis de aço formados a frio de uso corrente possuem seções transversais (forma e dimensões) e comprimentos que conduzem a tensões críticas de flambagem local e/ou global (flexão ou flexo-torção) bastante semelhantes, o seu comportamento estruturaltambém é afetado pela interação modal, i.e., o acoplamento entre modos (i) locais de placa e distorcionais ou (ii) locais e globais (neste caso, a natureza do modo local envolvido depende sobretudo da geometria de seção transversal). Devido à complexidade para a determinação do comportamento de tais seções transversais na presença desta interação modal, os códigos de dimensionamento referem-se àstensões críticas de flambagem considerando-se a estabilidade elástica.
No caso da FLP, a equação diferencial de placa submetida a esforços normais, obtida da teoria de placas, permite a determinação da tensão crítica. Além disso, pode-se aplicar também o método das larguras efetivas e o método das áreas efetivas (Batista, 2010). Quando se trata da tensão crítica devido à FD, diversos métodos têm sidoempregados para se determinar essas tensões, a exemplo dos métodos numéricos, dentre os quais se destacam o método das faixas finitas (Nagahama, 2003) e método dos elementos finitos (Schafer e Peköz, 1998, 1999). Além dos métodos numéricos, outras metodologias podem ser empregadas, como a teoria generalizada de vigas (Silvestre e Camotim, 2004a,b) e modelos aproximados como os apresentados porDavies e Jiang (1996); Schafer e Peköz (1998, 1999). Mais recentemente as redes neurais artificiais (RNA) tornaram-se ferramentas para a determinação das referidas tensões (Pala, 2006).
A RNA caracteriza-se por uma modelagem não-paramétrica que utiliza apenas amostragens de valores de entrada e saída do sistema apresentando-se assim como uma alternativa de menor complexidade para a construção demodelos de predição. Nesse estudo as RNA são aplicadas para, a partir da sua topologia e funções de transferência, formular uma equação para a predição
das tensões de flambagem, no modo distorcional.

2 - METODOLOGIA

A idéia de se utilizar redes neurais para a obtenção de uma única equação que forneça os valores das tensões de flambagem distorcional de perfis não é uma tarefa trivial. Ao longodeste trabalho foram necessárias execução das seguintes etapas:

* Definição do problema;
* Identificação dos parâmetros de treinamento da rede;
* Geração dos dados e treinamento da rede;
* Definição e averiguação da Equação obtida

2.1 Definição do problema

Neste trabalho optou-se por utilizar seções do tipo U enrijecido tal qual ilustrado na Figura
2. A opção pela adoçãodeste perfil foi motivada: (i) pelo mesmo apresentar o fenômeno da flambagem distorcional; (ii) por ser um dos perfis de chapa dobrada a frio mais utilizados e (iii) por ser um dos mais citados pelos autores que estudam a flambagem distorcional, servindo para a aferição dos resultados obtidos.

Figura 2: Ilustração de um perfil U enrijecido

onde:

bw – Altura da seção;
bf – Largura do...
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