Determinação da carga crítica de painéis estruturais reforçados com conectores logitudinais

Abstract

Os painéis estruturais reforçados com conectores longitudinais são elementos estruturais amplamente utilizados na indústria da aviação, naval, na construção civil, e automobilística. De um modo geral, existem diferentes tipos de painéis com diferentes funções e diferentes materiais, podendo ser painéis de aço enrijecidos, painéis do tipo sanduiche, painéis ou chapas de concreto reforçado, painéis ou chapas apoiadas em madeira, entre outros. Este trabalho tem por objetivo determinar os valores das cargas críticas de painéis reforçados com conectores longitudinais e estudar o comportamento mecânico a partir da determinação da trajetória de equilíbrio dessas estruturas. Para atingir esse objetivo, inicialmente foi desenvolvido um modelo computacional para validação das respostas com relação à flambagem fornecidas pelo software SAP 2000 para avaliação da carga crítica. Depois foram feitos quatro modelos computacionais de painéis estruturais reforçados com conectores longitudinais constituídos por dois chapas planas com dois e três conectores com geometria diferente um do outro posicionados longitudinalmente nos painéis. Através do software SAP 2000, o qual se baseia no Método de Elementos Finitos (MEF), foram determinadas as cargas críticas de cada modelo desenvolvido e foram criadas as curvas de trajetória de equilíbrio a partir das deformações retiradas no meio da chapa do modelo. Foi determinada também a relação peso/resistência de cada painel desenvolvido e foi feito um estudo paramétrico para se ter um melhor entendimento de como a configuração do painel podem afetar na determinação da carga crítica. Os resultados mostram a grande influência dos conectores e do tipo de conectores longitudinais na determinação da carga crítica.

Reinforced structural panels with longitudinal connectors are structural elements widely used in the aviation, naval, construction, and automotive industries. In general, there are different types of panels with different functions and different materials, such as stiffened steel panels, sandwich panels, reinforced concrete panels or panels, wood-backed panels or panels, among others. This work aims to determine the critical load values of reinforced panels with longitudinal connectors and to study the mechanical behavior from the determination of the equilibrium trajectory of these structures. To achieve this objective, a computational model was initially developed to validate the buckling responses provided by SAP 2000 software for critical load evaluation. Then four computational models of reinforced structural panels with longitudinal connectors were made consisting of two flat plates with two and three connectors with geometry different from one another positioned longitudinally in the panels. Through the SAP 2000 software, which is based on the Finite Element Method (MEF), the critical loads of each developed model were determined and the equilibrium trajectory curves were created from the deformations taken in the middle of the model plate. It was also determined the weight / resistance ratio of each panel developed and a parametric study was done to have a better understanding of how the panel configuration can affect the determination of the critical load. The results show the great influence of the connectors and the type of longitudinal connectors in determining the critical load