Análise computacional de vigas reforçadas à flexão com a utilização de chapas de aço

Abstract

O reforço de elementos estruturais é um é uma área de extrema importância na engenharia civil, visando, principalmente, aumentar a capacidade de carga dos elementos. Entre os vários métodos de reforço, a aplicação de chapas metálicas é um dos mais utilizados devido à sua eficácia e viabilidade. A dimensão das chapas de reforço possui um papel significativo no desempenho estrutural. O presente estudo compreende uma investigação computacional sobre a influência da espessura da chapa de reforço no aumento da capacidade de carga das vigas reforçadas. A pesquisa iniciou-se com uma revisão bibliográfica abrangente sobre os tipos de reforços estruturais utilizados e o cálculo analítico das cargas de ruptura. Após a revisão, vigas de teste e reforçadas foram modeladas no software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos. Essas vigas foram estudadas experimentalmente na disciplina de Patologia e Instrumentação das Construções durante o semestre de 2023/2, bem como na pesquisa realizada por Deghenhard (2013), e utilizadas para validar o modelo numérico. Com o script validado, a viga de referência com chapa de 0,28 cm de espessura foi utilizada como base para modelar outras quatro vigas com espessuras de chapa de 0,07 cm, 0,14 cm, 0,21 cm e 0,35 cm Foram analisados gráficos de carga x deslocamento e as distribuições de tensões nos elementos de concreto, aço e chapa metálica sob a carga de ruptura de cada viga específica. Os resultados demonstraram que, neste ponto, a chapa metálica ultrapassava sua tensão limite. Além disso, foi realizada uma comparação entre os valores obtidos numericamente e os calculados analiticamente, apresentando resultados bastante similares. A viga reforçada com uma chapa de 0,28 cm atingiu uma carga de ruptura de 66,89 kN, servindo como referência para comparação. As vigas com espessuras de 0,07 cm, 0,14 cm e 0,21 cm suportaram cargas 35%, 19% e 12% menores, respectivamente, em relação à viga de referência. Em contrapartida, a viga com a chapa de reforço mais espessa, de 0,35 cm, teve uma carga de ruptura 11% superior à da viga de referência. Os resultados apresentaram uma relação aproximadamente linear entre o aumento da espessura da chapa e a capacidade de carga