A encurvadura lateral por torção é a deformação da viga em relação ao seu eixo longitudinal devido às cargas aplicadas. Além disso, causa a falha das vigas de aço.
A deformação pode ocorrer como movimento translacional e rotacional da seção. Esses tipos de movimentos são chamados de flambagem por flexão-torção. A Figura 1 mostra as deformações que podem ocorrer como resultado da flambagem por flexão-torção.
Figura 01 Flexão e torção
Conforme mostrado na Figura 01, a viga pode ser decodificada aplicando cargas. Esta deformação pode ocorrer quando o componente é girado lateralmente e verticalmente. Ao projetar vigas de aço, são fornecidos apoios laterais em intervalos calculados para evitar falhas.
A encurvadura torcional lateral ocorre com cargas crescentes com base nas propriedades da seção transversal e suas limitações. As cargas em uma viga não podem ser evitadas porque esse é o propósito da viga.
No entanto, as propriedades da secção transversal e as condições de restrição podem ser controladas durante a fase de construção e projeto.
- Conforme explicado acima, a encurvadura por flexão e torção ocorre quando a viga não está totalmente restringida na direção lateral ao longo da mesa de compressão da viga.
- A viga é considerada totalmente fixada lateralmente se a ligação entre a viga e o piso puder suportar pelo menos uma força lateral de 2,5% da força máxima no banzo de compressão da viga.
Se não houver restrições, deverão ser fornecidas seções com módulo de seção superior. Se as restrições forem fornecidas adequadamente, o tamanho do transportador pode ser reduzido.
Está comprovado que durante as falhas o momento da seção se afasta do seu eixo. Portanto, ao fornecer limites, as dimensões da seção serão definitivamente reduzidas.
Contudo, devido à disposição estrutural da estrutura, pode não ser possível prever limites laterais nas extremidades ou no interior. Nestas situações, as vigas devem ser dimensionadas sem considerar as limitações laterais.
Principalmente, a falta de fixação da flange de pressão leva ao movimento lateral da secção. Portanto, a encurvadura por torção pode ser evitada pelo travamento interno.
São fornecidos suportes intermediários para reduzir o comprimento sem suporte na direção lateral. Devem suportar forças laterais e ter a capacidade de mantê-las sem deformação. A capacidade de carga axial dos apoios intermédios deve ser verificada de acordo com as orientações da BS 5950.
Dimensionamento da flambagem por flexão-torção de uma viga
Para atender aos requisitos de flexão, a seção deve ter uma capacidade de flexão na direção de flexão (Mc) maior que o momento fletor aplicado e uma capacidade de flambagem torcional lateral maior que o momento gerado pela flambagem.
MX < Mb/MLT e MX ≤MC
Este artigo explica o procedimento a ser seguido no cálculo da capacidade de encurvadura por torção lateral. E o artigo Construção de vigas de aço de acordo com BS 5950 Testes de capacidade de flexão podem ser necessários.
Resistência à flambagem por torção na flexão (Mb/MLT ) pode ser calculado conforme mostrado abaixo. Dois métodos para calcular o momento de resistência à flambagem (Mb ). Qualquer um dos métodos pode ser usado dependendo da preferência do designer.
- Método rigoroso
- Método simplificado
| Método rigoroso | Método simplificado | |
| Classe 1 – Plástico Classe 2 – Compacto |
Mb =PbSX | Mb =PbSX |
| Classe 3 – Semicompacto | Mb =PbZX ou Mb =PbSx,efe |
Mb =PbZX |
| Classe 4 – Magro | Mb =PbZx,efe | |
| Pb baseado em λLT e Pj | Pb baseado em √(βeu) EUE/Rj e relação D/T | |
| λLT = uvλ √( βeu) |
Ao comparar os dois métodos, a principal diferença parece ser o método utilizado para avaliar a resistência à flexão (Pb ).
Para uma explicação detalhada do método de construção de vigas de aço, consulte o artigo Exemplo prático de construção de uma viga de aço.
Detectar flambagem por flexão e torção
Exemplo de flambagem por torção
Dados:
- Considere uma viga simplesmente apoiada sem restrições intermediárias
- Extensão de suporte 6m
- Momento fletor máximo de projeto 100 kNm
Conforme explicado acima, existem dois métodos para detectar a encurvadura por flexão e torção. Vamos explicar isso com um exemplo prático.
Para que uma seção seja resistente a dobras, ela deve satisfazer a seguinte equação.
MX < Mb /MLT
Por simplicidade, as restrições intermediárias não são consideradas neste exemplo.
Então,
MLT = 0,925, Tabela 18, BS 5950
Mb =Pb SX Seção 4.3.6.4
Primeiro, vamos verificar a resistência à flambagem com um método rigoroso.
Os seguintes dados de rota são levados em consideração no cálculo
- T = 500mm
- T = 16mm
- t = 10mm
- B = 200mm
- b = 100 mm
- R1 = 20 mm
- d = 500 – 16 x 2 – 2 x 20 = 428 mm
- SX = 2175 × 103 milímetros3
- ZX = 1914 × 103 milímetros3
- Rj = 43,3 mm
- A seção é feita de plástico de acordo com suas dimensões.
Método rigoroso
Mb =Pb SX
Pb é uma função de λLT e Pj
λLT =uvλ√(βeu)
λ = euE /Rj
ME – pode ser obtido na Tabela 13 (Seção 4.3.5.1) e leva em consideração LLT = L – vão
Portanto,
ME = 1,0LLT = 1 x 6 = 6 metros
λ = euE /Rj = 6.000/43,3 = 138,568
A seção 4.3.6.8 aplica-se aos perfis laminados I e H
x = D / T usado com u = 0,9
x = D / T = 500/16 = 31,25
βeu pode ser encontrado na Seção 4.3.6.9
βeu = 1 para perfis plásticos de classe 1 ou perfis compactos de classe 2
v – fator de esbeltez – é derivado da Tabela 19 de acordo com λ / x e η
λ / x = 138,568 / 31,25 = 4,434
Para flanges do mesmo tamanho η = 0,5
v = 0,84 da Tabela 19 (valor conservador assumido; λ / x = 4,5, a interpolação deve ser usada para o valor exato)
λLT =uvλ√(βeu) = 0,9 x 0,84 x 138,568 x √(1) = 104,8
λELA pode ser encontrado na Tabela 16 (indicado abaixo na Tabela 16)
Se λELA ≥λLT ; Pb =Pj ou então Pb podem ser encontrados na Tabela 16 para perfis laminados.
Se λELA ≥λLT Não é necessário levar em conta a encurvadura por torção; caso contrário, deve ser feita uma verificação da encurvadura por torção.
Pj = 275 N/mm2 ; λELA = 34,3
λELA <λLT
Portanto, verifique se há flambagem por torção
Da Tabela 16 para λLT = 104,8; Pb = 117 N/mm2
Mb =Pb SX = 117 x 2175 x 103 x 10-6 = 254,5 kN·m
Mb /MLT = 254,8 / 0,925 = 275,4 kNm
Portanto, MX = 100kNm
A seção transversal é adequada para encurvadura lateral por torção de acordo com o método estrito.
Método simplificado
Não precisamos fazer os dois cálculos para verificar a resistência à flambagem.
Mb =Pb SX : Parágrafo 4.3.7
O propósito de Pb não é o mesmo que o método rigoroso.
Este método fornece respostas conservadoras.
Pb pode ser obtido na Tabela 20 da BS 5950 de acordo com √(βeu) (EUE /Rj ) e D/T
βeu = 1; igual ao cálculo anterior.
ME /Rj = 138,568; dos cálculos acima
√(βeu) (EUE /Rj ) = 10,5 x 135,568 = 138,568
D/T = 500/16 = 31,25
Agora você pode obter da tabela 20
Pb = 116,646 N/mm2
Mb =Pb SX = 116,646 x 2175 x 103 x 10-6 = 253,705 kN·m
Mb /MLT = 253,705 / 0,925 = 274,3 kNm
Assim M éX = 100kNm
A seção é, portanto, suficiente.
