MODELAGEM COMPUTACIONAL DE LIGAÇÕES SEMI-RÍGIDAS E SUA INFLUÊNCIA NA RESPOSTA DINÂMICA NÃO-LINEAR DE PÓRTICOS DE AÇO

A comunidade científica tem conhecimento de que uma das etapas mais relevantes no projeto de estruturas de aço e mistas, diz respeito a uma avaliação precisa sobre os modelos estruturais que representam o comportamento real das ligações viga-coluna. Este assunto tem sido objeto de vários trabalhos de pesquisa nas ultimas décadas. Na prática corrente do projeto de estruturas de aço, a grande maioria das ligações viga-coluna é representada por modelos flexíveis (rótulas) ou rígidos (engastes). Contudo, na maior parte dos casos práticos, essas ligações assumem um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Um outro ponto importante acerca do assunto diz respeito à avaliação da resposta dinâmica de estruturas de aço com a consideração pertinente do efeito das ligações, especialmente, no que tange as semi-rígidas, já que a maioria dos trabalhos de pesquisa concentra-se apenas no estudo da resposta estática dos modelos. Assim sendo, esta investigação apresenta uma contribuição inicial no que tange ao emprego de elementos que representem mais fielmente os efeitos das ligações estruturais na análise dinâmica de estruturas de aço, evidentemente, com a consideração do efeito de semi-rigidez dessas ligações. Desta forma, este trabalho de pesquisa propõe o uso de um modelo mecânico com elementos de mola rotacionais não-lineares, objetivando simular adequadamente o efeito das ligações viga-coluna especificamente em pórticos de aço. Inicialmente, os resultados numéricos obtidos ao longo do estudo, calibrados com base em inúmeros modelos computacionais disponíveis na literatura técnica, fornecem informações importantes ao projetista de estruturas de aço no que se refere aos efeitos da não linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), comportamento não-linear das ligações (elemento de mola rotacional) e, bem como, acerca do fenômeno físico de histerese presente nas ligações viga-coluna. Na seqüência, desenvolve-se uma analise paramétrica extensa, com a inclusão de todos os efeitos mencionados no parágrafo anterior, de forma a avaliar mais detalhadamente a resposta dinâmica dos pórticos de aço, deslocamentos e esforços, com base no estudo de um edifício residencial de quatro pavimentos. Com base nos resultados obtidos no âmbito desta dissertação, pode-se concluir que existem diferenças marcantes na resposta dinâmica de pórticos de aço, fatores de amplificação dos deslocamentos e esforços, quando são comparados modelos estruturais lineares (rígidos e flexíveis), tradicionalmente empregados na prática corrente de projeto, e sistemas não-lineares (semi-rígidos), principalmente, no que diz respeito ao fenômeno físico da ressonância, associado a níveis de amplificação da resposta bastante elevados. Os resultados alcançados permitem observar que os projetistas de estruturas de aço devem ser alertados com referência a distorções associadas à resposta dinâmica de pórticos de aço e mistos quando submetidos a ações dinâmicas, principalmente, levando-se em conta aspectos referentes ao dimensionamento mais realista das estruturas de aço.