Investigação numérica da flambagem lateral com torção em vigas celulares monossimétricas de seções híbridas

Abstract

O uso de estruturas metálicas tem se expandido devido aos seus benefícios estruturais e econômicos, impulsionando a inovação em perfis otimizados como as vigas celulares híbridas monossimétricas, cuja literatura ainda é escassa e carece de normas de dimensionamento específicas para fenômenos como a Flambagem Lateral com Torção (FLT). Diante dessa lacuna, este estudo realizou uma investigação numérica com 1080 modelos no software Abaqus, evidenciando que a monossimetria é o fator preponderante na estabilidade, onde perfis com mesa de maior inércia maximizam o momento crítico e resistente devido ao aumento da inércia e ao Efeito Wagner. Os resultados demonstraram que o hibridismo é altamente eficaz em vigas de baixa esbeltez global governadas pela plastificação, enquanto em grandes vãos a resposta é limitada pela estabilidade elástica. Quanto à avaliação normativa, a NBR 8800:2024 apresentou um desempenho equilibrado e moderadamente conservador, contrastando com a elevada dispersão da AISC 360:2022 e a consistência, embora levemente não conservadora, das normas EN 1993-1-1:2022 e AS 4100:2020. Assim, essa tipologia consolida-se como uma solução de alto desempenho e sustentável, permitindo a otimização precisa entre geometria e resistência material para maximizar a capacidade de carga e a racionalização do aço.

The use of steel structures has expanded due to their structural and economic benefits, driving innovation in optimized profiles such as monosymmetric hybrid cellular beams, for which literature remains scarce and specific design standards for phenomena like Lateral-Torsional Buckling (LTB) are lacking. Addressing this gap, this study conducted a numerical investigation comprising 1080 models in Abaqus software, evidencing that monosymmetry is the prevailing factor in stability, where profiles with larger compression flanges maximize the critical and resistant moments due to increased inertia and the Wagner Effect. The results emonstrated that hybridism is highly effective in low-slenderness beams governed by plastic collapse, whereas in large spans, the response is limited by elastic stability. Regarding the normative assessment, NBR 8800:2024 showed a balanced and moderately conservative performance, contrasting with the high dispersion of AISC 360:2022 and the consistent, yet slightly non-conservative, nature of EN 1993-1-1:2022 and AS 4100:2020. Thus, this typology establishes itself as a high-performance and sustainable solution, allowing for precise optimization between geometry and material strength to maximize load capacity and steel rationalization.