Análise avançada de pórticos em aço para pavilhões industriais

Abstract

O desenvolvimento da construção metálica em Portugal tem-se verificado, ao longo dos últimos anos, muito direcionado para a construção de edifícios de natureza industrial ou comercial. Devido à capacidade mecânica e tecnológica do aço, assim como a simplicidade e celeridade dos processos de produção, este tipo de estrutura torna-se competitivo no setor da construção.Com o objetivo de otimizar cada secção dos elementos metálicos surgem os perfis de secção variável que apresentam uma maior eficiência estrutural.Para a verificação da estabilidade de elementos e pórticos metálicos, a NP EN1993-1-1 faculta diversas metodologias de cálculo sendo complementada com a NP EN1993-1-5, que estabelece os requisitos para o dimensionamento de elementos constituídos por placas.Com o avanço da tecnologia surgem os programas de análise de estruturas pelo método dos elementos finitos, potenciando a realização de análises numéricas avançadas para a resistência última de estruturas. No entanto, dada a sua grande complexidade e exigência técnica aliada à falta de regulamentação, este tipo de análise não é a primeira opção dos projetistas, sendo apenas utilizada na análise de elementos de grande complexidade para validar os resultados obtidos por métodos simplificados.Nesta dissertação é feito o estudo do comportamento de um pórtico em aço, com ênfase no comportamento geométrica e materialmente não linear com imperfeições (GMNIA) e comparado com os valores presentes no Manual de Dimensionamento de Estruturas Metálicas (Silva, L. S., Gervásio, H. 2ª Edição).Adicionalmente foi verificada a influência do tipo de aplicação das imperfeições e o impacto da dimensão da malha no modelo de cálculo.

The development of metallic construction in Portugal has been verified, over the last few years, very focused on the construction of industrial or commercial buildings. Due to the mechanical and technological capacity of steel, as well as the simplicity and speed of the production processes, this type of structure becomes competitive in the construction sector.With the objective of optimizing each section of the metallic elements, the profiles of variable section appear which present a greater structural efficiency.To verify the stability of metallic elements and frames, NP EN1993-1-1 provides several calculation methodologies and is complemented with NP EN1993-1-5, which establishes the requirements for the design of elements made up of plates.With the advancement of technology, programs for the analysis of structures by the finite element method appear, enabling the performance of advanced numerical analyses for the ultimate strength of structures. However, given its great complexity and technical requirement combined with the lack of regulation, this type of analysis is not the first option of designers, being only used in the analysis of elements of great complexity to validate the results obtained by simplified methods.In this dissertation, the behaviour of a steel frame is studied, with emphasis on the Geometrically and materially nonlinear analysis with imperfections (GMNIA) and compared with the values present in the Manual de Dimensionamento de Estruturas Metálicas (Silva, L. S., Gervásio, H. 2ª Edição).Additionally, the influence of the type of application of imperfections and the impact of the mesh size on the calculation model was verified.