Investigação numérica sobre a estabilidade global de pilares de aço de alta resistência com flanges cortados a chama sob compressão axial

Viana, Harley Francisco; Silva, Renata Gomes Lanna da; Costa, Rodrigo Sernizon; Lavall, Armando Cesar Campos; Ferreira, Jefferson Alves; Oliveira, Elisson Rodrigo Maciel de; Oliveira, Marcelo Gomes de

doi:10.1590/s1678-86212026000100942

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Article • Ambiente Construído 26 • 2026 • https://doi.org/10.1590/s1678-86212026000100942 linkcopiar

Investigação numérica sobre a estabilidade global de pilares de aço de alta resistência com flanges cortados a chama sob compressão axial

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Estudos existentes sobre a estabilidade de pilares de aço de alta resistência (HSS) têm se concentrado principalmente em membros laminados ou soldados por técnicas convencionais. O efeito dos flanges cortados a chama e das distribuições de tensões residuais associadas sobre a resistência global à flambagem de perfis I soldados ainda não está suficientemente quantificado nas normas de projeto atuais. Este estudo investiga o comportamento de flambagem global de pilares HSS de perfis I soldados com flanges cortados a chama sob compressão axial, utilizando análise por elementos finitos que considera não linearidades geométricas e de material, tensões residuais e imperfeições geométricas iniciais. Estudos paramétricos foram realizados em pilares de aço de 460 MPa e 690 MPa, abrangendo diferentes níveis de esbeltez e dimensões de seção transversal. A comparação dos resultados obtidos com as curvas da ANSI/AISC 360-16 e EN 1993-1-1 indica que as previsões do EN 1993-1-1 são geralmente conservadoras, enquanto a curva da AISC apresenta boa concordância para esbeltezas normalizadas até 1,5, embora superestime a capacidade de flambagem no eixo menor para pilares de 460 MPa. Três novas curvas de projeto foram calibradas com base nos resultados numéricos, mostrando maior precisão na previsão do comportamento à flambagem. Estes achados fornecem base para o desenvolvimento de disposições de projeto mais confiáveis e menos conservadoras para colunas HSS.

Palavras-chave
Análise avançada; Curvas de flambagem global; Tensões residuais; Perfil I soldado; Pilares de aço de alta resistência

Curve	a₀	a	b	c	d
𝛼	0.13	0.21	0.34	0.49	0.76

Source	Section	H (mm)	B (mm)	t_f (mm)	t_w (mm)	b_f/t_f	h_o/t_w
Ban and Shi (2018)	S1	150	150	10	10	7.00	13.00
	S2	360	280	16	12	8.38	27.33
	S3	350	230	12	12	9.08	27.17
	S4	300	220	12	10	8.75	27.60
	S5	400	260	14	14	8.79	26.57
	S6	550	350	18	14	9.33	36.71
	S7	800	500	26	22	9.19	34.00
	S8	1000	550	30	26	8.73	36.15

Steel grade	E(GPa)	f_y(MPa)	f_u(MPa)	𝛆_y(%)	𝛆_st(%)	𝛆_u(%)
S460	210	460	550	0.2190	2	14
S690	210	690	760	0.3286	-	8

a and b	c and d	e	u	v and w
$\frac{b_{f} - t_{e}}{10}$	Equations 11 and 13	𝑡_𝑤 + 2𝑡_𝑒	𝑡_𝑒	Equations 12 and 14

Thickness t_w(mm)	Minimum fillet size (mm)
𝑡_𝑤 ≤ 6	3
6 < 𝑡_𝑤 ≤ 12	5
12 < 𝑡_𝑤 ≤ 20	6
𝑡_𝑤 > 20	8

Test	B (mm)	H (mm)	t_w (mm)	t_f (mm)	t_e (mm)	A (mm²)	L_eff (mm)	I_z (10⁶ mm⁴)	\|v\|/L_eff (10^-3)
CH1P (Ma, 2019)	119.60	141.30	5.81	9.93	6.00	3079	1994.5	2.83	0.4

Plate	Nominal thickness t(mm)	E (MPa)	f_y (MPa)	f_u (MPa)	𝜺_𝒖 (%)
T06	6	210	766	863	5.3
T10	10	212	756	849	6.4

N_Test (Ma, 2019) (kN)	N_ABACUS (Ma, 2019) (kN)	N_PPLANLEP (kN)	∆_T-P(%)	∆_A-P(%)
1284	1229	1234	3.89	-0.41

f^y (MPa)	Curve	Minor axis	Major axis	Major/Minor axis
460	1	Eurocode 3,	Eurocode 3,	Eurocode 3,
	2	$χ = \frac{1}{1 + 0.69 λ_{0}^{2.22}}$	$χ = \frac{1}{1 + 0.55 λ_{0}^{2.51}}$	$χ = \frac{1}{1 + 0.62 λ_{0}^{2.36}}$
	3	$χ ={\begin{array}{l} 0 . 607^{λ_{0}^{1.71}} f o r λ_{0} \leq 1.5 \\ \frac{0.736}{λ_{0}^{1.71}} f o r λ_{0} > 1.5 \end{array}$	$χ ={\begin{matrix} 0 . 656^{λ_{0}^{1.95}} f o r λ_{0} \leq 1.5 \\ \frac{0.869}{λ_{0}^{1.95}} f o r λ_{0} > 1.5 \end{matrix}$	$χ ={\begin{matrix} 0 . 628^{λ_{0}^{1.82}} f o r λ_{0} \leq 1.5 \\ \frac{0.791}{λ_{0}^{1.82}} f o r λ_{0} > 1.5 \end{matrix}$
690	1	Eurocode 3,	Eurocode 3,	Eurocode 3,
	2	$χ = \frac{1}{1 + 0.56 λ_{0}^{2.44}}$	$χ = \frac{1}{1 + 0.48 λ_{0}^{2.67}}$	$χ = \frac{1}{1 + 0.52 λ_{0}^{2.56}}$
	3	$χ ={\begin{array}{l} 0 . 652^{λ_{0}^{1.86}} f o r λ_{0} \leq 1.4 \\ \frac{0.841}{λ_{0}^{1.86}} f o r λ_{0} > 1.4 \end{array}$	$χ ={\begin{array}{l} 0 . 684^{λ_{0}^{2.03}} f o r λ_{0} \leq 1.4 \\ \frac{0.935}{λ_{0}^{2.03}} f o r λ_{0} > 1.4 \end{array}$	$χ ={\begin{matrix} 0 . 668^{λ_{0}^{1.96}} f o r λ_{0} \leq 1.4 \\ \frac{0.895}{λ_{0}^{1.96}} f o r λ_{0} > 1.4 \end{matrix}$

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