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Flambagem da coluna

Como verificar se uma coluna está empenada

Neste breve tutorial, examinaremos tudo o que você precisa saber sobre análise simples de flambagem de coluna. Como todos sabemos, colunas são membros verticais em uma estrutura que sofre altas cargas axiais de compressão. Membros que estão sujeitos a cargas compressivas podem experimentar um método de falha chamado “Curvando” que é descrito como deflexão lateral súbita. É diferente de ceder, mas vamos explicar isso ao longo do tutorial.




Teoria de Euler Buckling

O matemático Leonhard Euler investigou o comportamento das colunas e derivou uma fórmula simples para a carga necessária para dobrar uma coluna. Isso é chamado de carga crítica de flambagem:

Flambagem da coluna - 1

Esta é uma fórmula bastante simples, Contudo, existem algumas coisas importantes a serem observadas. em primeiro lugar, a seção transversal de um membro tem dois valores de momento de inércia (eucom e euY), então qual você deve escolher? Bem, uma vez que a fórmula se preocupa em encontrar o crítico carga de flambagem, então é claro que devemos levar o mais baixo momento de inércia da seção, pois isso renderá a menor carga crítica de flambagem (ou seja. vai ceder mais cedo). Em segundo lugar, em vez de usar o comprimento real do membro, eu, em vez disso, usamos o Comprimento efetivo da coluna, KL. Então, o que é este fator K e por que é necessário? Discutiremos isso na próxima seção.

Fatores de comprimento efetivo (K)

Euler era um sujeito inteligente e rapidamente percebeu que o comprimento da coluna precisa ser ajustado com base em como é restringida ou suportada em qualquer uma das extremidades. Por esta razão, podemos usar um fator, K que ajusta o comprimento para dar KL. Os valores teóricos e recomendados para o fator de comprimento efetivo (K) são fornecidos no diagrama abaixo:

Fatores de comprimento efetivo

Flambagem vs Rendição

A flambagem e a flexão são duas formas diferentes de falha. O escoamento ocorre quando a tensão de um membro excede a tensão de escoamento do material. Contudo, a flambagem pode ocorrer antes de ocorrer o escoamento, dependendo da situação da coluna. Por exemplo, se as colunas’ a carga crítica de flambagem era 20 kN e sua área era apenas 1000 milímetros2 então seu estresse crítico de flambagem seria:

Flambagem da coluna - 2

Uma vez que a tensão crítica de flambagem é menor do que a resistência ao escoamento do material (dizer 300 MPa), então ele se dobraria antes de ceder.

Exemplo de flambagem de coluna

Vamos usar esse conhecimento para fazer um exemplo:

Digamos que eu tenha uma coluna RHS de 100x20x3mm que é feita de aço estrutural (E = 200 GPa). Se tiver um comprimento de 3.0 metros e é fixado na base e preso no topo, com que carga teórica ele começará a se curvar?

Usando Calculadora de momento de inércia GRATUITA da SkyCiv podemos ver que o menor momento de inércia da seção transversal RHS é I = 45,172 milímetros4. Para aço estrutural E = 200 GPa = 200 kN / mm2. Usando a tabela acima, podemos ver que o fator de comprimento efetivo para uma coluna fixada é K = 0.7 e, claro, L = 3.0 m = 3000 milímetros. Portanto, podemos usar a Fórmula de Curvatura de Euler:

Flambagem da coluna - 3

Então, uma vez que a força axial de compressão no membro atinge 20.22 kN e mais o membro irá teoricamente se dobrar!

Espero que este tutorial tenha ajudado você a entender mais sobre como simplesmente calcular a flambagem da coluna.

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