Dimensionamento preliminar de pilares de aço

A entrada manual da seção não reduz a resistência ao escoamento em função da espessura do material. A resistência usada pode ser inadequada para seções espessas. Verifique a resistência para a espessura real na norma aplicável.

Como dimensionar um pilar de aço?

Um pilar de aço comprimido geralmente perde capacidade por flambagem antes do escoamento do material. A escolha depende da área da seção, do comprimento do pilar, das condições de apoio e do raio de giração no eixo de menor inércia. O Eurocode 3 trata isso pelo fator de redução de flambagem χ: N_b,Rd = χ × A × f_y / γ_M1.

Etapas do cálculo

Primeiro, calcule o comprimento de flambagem, L_cr = K × L. Depois, a carga crítica de Euler N_cr = π² E I / L_cr² e a esbeltez relativa λ̄ = √(A f_y / N_cr). O fator de redução usa o fator de imperfeição α da curva de flambagem, que depende da fabricação da seção: Φ = 0,5 [1 + α (λ̄ − 0,2) + λ̄²] e χ = 1 / (Φ + √(Φ² − λ̄²)). O cálculo é feito nos dois eixos e a menor resistência governa. Nos perfis I e H, costuma ser o eixo de menor inércia.

Exemplo

Um pilar HEB 360 em S235, com comprimento de flambagem de 6,5 m nos dois eixos, recebe carga de cálculo de 2000 kN. No eixo de menor inércia, N_cr = 4974 kN e λ̄ = 0,924. A curva c fornece Φ = 1,104 e χ = 0,585. Com resistência ao escoamento de 235 MPa, a resistência à flambagem é 0,585 × 180,6 cm² × 235 MPa = 2483 kN e o índice de utilização é 0,81. Esses valores coincidem com um exemplo publicado do Eurocode.

Como usar a ferramenta

Há três abas. Em Verificar um perfil, escolha a série e o tamanho para obter esbeltez e χ nos dois eixos, resistência e índice de utilização. Encontrar o perfil mais leve busca nas séries IPE, HEA, HEB e HEM e lista o perfil mais leve de cada uma que suporta a carga. Em Seção manual, insira a área e os momentos de inércia para seções compostas ou formas ausentes da tabela.

Coeficiente de comprimento de flambagem

O coeficiente K representa as condições nas extremidades. Os valores teóricos são 1,0 para pilar articulado nas duas extremidades, 0,5 para engastado nas duas, 0,7 para uma extremidade engastada e outra articulada e 2,0 para um balanço. Se elementos laterais contiverem o pilar no eixo de menor inércia, o coeficiente nesse eixo será menor. Em pórticos deslocáveis, o coeficiente supera 1,0 e vem de uma análise do pórtico.

Limites

A ferramenta considera apenas compressão centrada. Se o pilar também recebe momento, é necessária uma verificação de interação e a seção escolhida pode não ser suficiente. Seções classe 4, flambagem por torção e projeto de ligações estão fora do escopo. O resultado é para dimensionamento preliminar.