Avaliação do comportamento estrutural de terças: estudo da influência de telhas trapezoidais na capacidade resistente

Abstract

Este trabalho apresenta uma investigação analítica e numérica acerca do comportamento estrutural de terças constituídas por perfis Z enrijecidos formados a frio, avaliando a influência da ligação terça-telhas trapezoidais metálicas na capacidade resistente da terça perante o momento fletor. A análise concentra-se na identificação dos modos de falha do sistema, com ênfase na atuação da telha como elemento de contenção lateral. Para tanto, foram realizadas modelagens computacionais por meio do Método das Faixas Finitas (MFF), utilizando o software CUFSM, e pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), empregando o software Abaqus/CAE. O protótipo tomado como referência considera duas terças idênticas, biapoiadas, submetidas a um carregamento pontual em duas seções específicas (ensaio de flexão a quatro pontos). As normas ABNT NBR 14762:2010, AS/NZS 4600:2018 e ANSI AISI S100:2022 foram adotadas como base para a verificação analítica dos perfis estruturais e comparação com os resultados obtidos numericamente. Diante da pouca quantidade de estudos na literatura que abordem a atuação conjunta de sistemas terça- telhas trapezoidais, este trabalho busca contribuir para o aprofundamento do entendimento a respeito do comportamento diafragma em sistemas metálicos leves. Os resultados reforçam a importância da interação entre os componentes do sistema e evidenciam o papel da estabilidade global na definição do desempenho estrutural e ainda apontam uma limitação dos modelos analíticos normativos do ponto de vista da previsão da capacidade resistente ao momento fletor para situações em que o carregamento é desestabilizante.

This work presents an analytical and numerical investigation on the structural behavior of purlins composed of cold-formed stiffened Z-sections, evaluating the influence of the purlin–trapezoidal sheeting connection on the purlin’s bending resistance. The analysis focuses on identifying the failure modes of the system, with emphasis on the role of the sheeting as a lateral restraint element. To this end, computational models were developed using the Finite Strip Method (FSM), through the CUFSM software, and the Finite Element Method (FEM), using Abaqus/CAE. The reference prototype consists of two identical, simply supported purlins subjected to two-point loads (four-point bending test). The standards ABNT NBR 14762:2010, AS/NZS 4600:2018, and ANSI AISI S100:2022 were adopted as a basis for the analytical verification of the structural profiles and comparison with the numerical results. Given the limited number of studies in the literature addressing the combined action of purlin–trapezoidal sheeting systems, this work aims to contribute to a deeper understanding of diaphragm behavior in light steel systems. The results reinforce the importance of interaction between system components and highlight the role of global stability in defining structural performance, while also pointing out a limitation of design code analytical models in predicting bending resistance under destabilizing loading conditions.