Análises não-lineares de encurvadura

As análises de buckling lineares prevêem a resistência teórica à encurvadura de uma estrutura com comportamento elástico linear. Os valores próprios são calculados para a configuração estrutural não deformada, considerando as condições de fronteira e um conjunto especificado de cargas. A análise de buckling linear produz um conjunto de coeficientes (“buckling factors”). O carregamento multiplicado por estes coeficientes conduz à inestabilidade elástica da estrutura.

Numa estrutura real, as imperfeições e o comportamento não-linear impedem que o sistema atinja essa resistência teórica à encurvadura, pelo que normalmente as análises lineares de buckling sobrestimam os valores críticos das cargas associadas à instabilidade da estrutura. Portanto, para prever a carga de colapso “real”, recomendamos o recurso a análises não-lineares de encurvadura.

Durante uma análise não-linear de encurvadura, a carga é aplicada de forma incremental até que uma pequena alteração no nível de carga provoque um grande incremento no deslocamento. Esta condição indica que uma estrutura se tornou instável. A análise não-linear de encurvadura é um método estático que pode considerar não-linearidades materiais e geométricas, perturbações de carga, imperfeições geométricas e folgas. É necessário introduzir uma pequena carga desestabilizadora ou uma imperfeição inicial para iniciar a solução correspondente ao modo de encurvadura desejado. A rigidez e a resposta são avaliadas para cada incremento de carga, podendo variar devido aos seguintes efeitos:

• P-Delta: efeito de grandes tensões de tração ou compressão no comportamento de flexão de corte.
• Grandes deslocamentos: a configuração deformada é considerada ao refazer as equações de equilíbrio.
• Comportamento inelástico: não-linearidade material de elementos Shell layered, rótulas plásticas e limites de T/C de barras e comportamento não-linear de links.

Os resultados de uma análise estática não-linear de encurvadura podem ser monitorizados por gráficos de deformação em função da aplicação de carga.

Consulte os exercícios 21 e 22 do curso SAP2000 Avançado (em anexo) para ver um exemplo prático de aplicação deste tipo de análises. Neste exemplo, o objetivo é estudar a carga de colapso para uma torre espiada simplificada, considerando diferentes níveis de tração inicial nos tirantes.