Rafaela Veiga Pillar
Resumo
A recém-publicada norma ABNT NBR 16239:2013, para projeto de estruturas em perfis tubulares, estabelece uma nova curva de resistência para perfis laminados a quente (sem costura) ou tratados termicamente para alívio de tensões (com ou sem costura). Este trabalho busca experimentalmente a distribuição das tensões residuais em tubos de aço sem costura e a aplica em modelos de análise numérica visando identificar o comportamento estrutural de barras comprimidas axialmente. As tensões residuais serão medidas pelo método de difração por raios-X para um conjunto de tubos de seção circular e retangular e um modelo de análise estrutural é desenvolvido pelo Método dos Elementos Finitos, com inserção dos campos de tensões residuais e imperfeições geométricas. Os resultados encontrados são utilizados para aferir o desempenho estrutural de colunas de tubos de aço frente às curvas de flambagem preconizadas nas normas de projeto estrutural, em especial os procedimentos preconizados pela norma ABNT NBR 16239:2013 para tubos com e sem tratamento de alívio de tensões residuais. As análises numéricas indicam que o tratamento térmico para alívio de tensões aumenta significativamente a resistência das colunas, especialmente as colunas curtas. A curva da ABNT NBR 16239:2013 prevê estimativas inseguras para a maior parte das colunas, mesmo para as tratadas termicamente. ABNT NBR 8800:2008 prevê estimativas inseguras para coluna não-tratadas.
Abstract
The recently published ABNT NBR 16239:2013 for design of hollow sections structures proposes a new strength curve for hot-rolled (seamless) or stress-relief heat-treated (welded or seamless) hollow sections. This work investigates the residual stress distribution in seamless steel hollow sections and incorporates this distribution in numerical analyses aiming to identify the structural behavior of axially loaded members. The residual stresses are measured by the X-ray diffraction method for an assemble of circular and rectangular hollow sections; and a structural analysis model is developed relying on the Finite Element Method, with the insertion of the residual stresses field and geometric imperfections. The obtained results are used to check the structural performance of steel hollow sections and are also compared to the buckling curves recommended in the ABNT NBR 16239:2013 for hollow sections with and without stress-relieving heat-treatment. The numerical analyses indicate that the heat-treatment for stress-relieving improves significantly the columns strength, especially the short ones. ABNT NBR 16239:2013 curve provides unsafe estimates for most columns, even for heat-treated ones. ABNT NBR 8800:2008 also provides unsafe estimates for non-treated columns.
