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Análise numérica, via MEF, de ligações em treliças metálicas espaciais
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6 CONCLUSÕES
As treliças metálicas espaciais têm sido cada vez mais empregadas nas
coberturas de grandes áreas, apresentando características que fazem desta opção
uma solução viável economicamente e esteticamente satisfatória. No entanto, aliados
ao crescimento da utilização deste sistema, graves problemas vêm ocorrendo,
causando colapso parcial ou mesmo total de algumas estruturas. Na sua grande
maioria, estes problemas ocorrem devido à incoerência entre modelos de cálculo
admitidos e o comportamento real da estrutura, principalmente devido ao emprego de
sistemas de ligação para os quais não existem estudos conclusivos que determinem
seu comportamento e validem as hipóteses de cálculo normalmente adotadas pelos
projetistas.
As soluções mais comumente utilizadas no Brasil são nós constituídos da
união das extremidades amassadas das barras, unidas por um ou mais parafusos,
com ou sem utilização de chapas de ligação. Como já discutido, estas soluções
apresentam comportamento fortemente não linear. Assim há uma necessidade de
avaliar numericamente os “modos de falha” nesses sistemas de ligação
Treliças espaciais com nós típicos são bastante sensíveis a variação de seção
nas barras e excentricidades na ligação com resultados experimentais muito
discrepantes dos obtidos teoricamente. Mesmo os modelos teóricos que consideram
variação de seção excentricidades e não linearidades ainda se mostram incapazes de
predizer o comportamento destas estruturas, muito influenciado pelo escorregamento
relativo e separação entre barras na região nodal.
Já os nós de aço e com chapa de ponteira, apesar da variação brusca de
inércia nas extremidades das barras, por estampagem ou pela chapa de ponteira, tem
comportamento melhor. Estas tipologias de nó não apresentam excentricidades.
Neste trabalho foram apresentadas modelagens numéricas utilizando
elementos finitos para analisar o comportamento de ligações com variação de inércia
nas extremidades das barras, utilizadas em treliças espaciais.
O objetivo principal desta modelagem numérica é simular o comportamento
local da ligação com o intuito de levantar o caminhamento das tensões nos elementos
e futuramente propor modificação na geometria do nó para aumentar sua capacidade
de carga.
Através das análises feitas do nó típico pode-se notar que a inserção de um
nó modelado em elementos de casca no vértice superior da estrutura influencia o
comportamento global da estrutura. Nesta posição o nó sofre degeneração devido a
própria tipologia do sistema de ligação. Nas outras posições a inserção do nó não
altera o comportamento global da estrutura, aumentando muito pouco o valor dos
deslocamentos verticais na região de inserção.
Quanto aos deslocamentos verticais do nó central da treliça, as diferenças
entre os valores experimentais e teóricos se devem ao acoplamento feito nos furos
como simulação do efeito dos parafusos não permite o deslocamento relativo entre as
barras, que influencia o comportamento da estrutura, não havendo acomodação da
estrutura modelada. Além disto, o modelo teórico considera apenas um nó modelado,
sendo insuficiente para análise do comportamento global da treliça.
As tensões se distribuem de forma uniforme ao longo da estrutura modelada
em elementos lineares, qualquer que seja a posição de inserção do nó modelado. No
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 9, n. 38, p. 29-61, 2007