Análise da força crítica de flambagem em arcos circulares biarticulados sujeitos a carregamento assimétrico

Abstract

RESUMOA instabilidade por flambagem é uma das possíveis falhas relacionadas às estruturas de construção civil. A possibilidade de flambagem é associada à combinação dos efeitos de compressão e flexão, logo estruturas que trabalham fundamentalmente à compressão podem ser afetadas, como pilares e arcos. Dessa forma, neste trabalho são investigadas as forças críticas de flambagem em arcos circulares biarticulados submetidos à ação de força concentrada na direção radial. A posição da força é considerada como variável ao longo da estrutura, sendo analisados ao todo quatro pontos de aplicação da força no arco. O método das forças e a resolução da equação diferencial da linha elástica para barras curvas são aplicados na análise de instabilidade e determinação de forças críticas. Um processo alternativo é adaptado para análise, desenvolvido a partir da aplicação do Método dos Resíduos Ponderados e Método de Galerkin. Adicionalmente, é realizada simulação numérica em programa computacional baseado no Método dos Elementos Finitos, para comparação dos resultados. Por meio da análise dos resultados obtidos, constata-se que as formulações propostas são factíveis e houve aproximação satisfatória em relação à simulação numérica efetuada para uma parcela considerável dos arcos estudados. Palavras-chave: Arco circular, flambagem, instabilidade estrutural. ABSTRACTThe buckling instability is one of the possible structural failures. The possibility of buckling is associated with the combination of compression and bending effects, so structures that work fundamentally to compression can be affected, such as columns and arches. Thus, in this work the critical buckling loads in two-hinged circular arches subjected to the action of concentrated force in the radial direction are investigated. The position of the force is considered as variable along the structure, and four points of force's application in the arch are analyzed. The force method and resolution of the differential equation of elastic line for curved bars are applied in the instability analysis and determination of critical buckling loads. An alternative process is adapted for analysis, developed from the application of the Weighted Residues Method and Galerkin Method. In addition, numerical simulation is performed in a Finite Element Method computer program to compare the results. According to the analysis of the obtained results, it is verified that the formulations proposed are feasible and there was a satisfactory approximation in relation to the numerical simulation achieved for a considerable portion of the studied arches. Keywords: Circular arch, buckling, structural instability. -INTRODUÇÃOArcos são estruturas planas aplicadas na construção civil desde a Antiguidade, cuja função é vencer vãos e transmitir esforços solicitantes para outros elementos da superestrutura ou diretamente para a infraestrutura. A eficiência estrutural dos arcos é associada à capacidade de reduzir ou eliminar esforços internos conforme sua geometria e ações solicitantes.Internamente, os ar...