Análise do comportamento global plano e espacial de pórticos metálicos utilizando a teoria generalizada de vigas

Abordam-se a formulacao e implementacao computacional de elementos finitos de barra baseados na teoria generalizada de vigas (GBT - Generalised Beam Theory), que permitem analisar o comportamento global plano e espacial de estruturas porticadas metalicas a trabalhar em regime elastico. Para isso, torna-se indispensavel estabelecer relacoes cinematicas que permitam assegurar a compatibilidade entre deslocamentos e rotacoes nas ligacoes que unem duas ou mais barras com orientacoes distintas (principalmente no que respeita aos deslocamentos de empenamento). Apos uma breve revisao dos conceitos fundamentais envolvidos numa analise estrutural baseada na GBT, apresentam-se em detalhes a formulacao e implementacao numerica de elementos finitos baseados na GBT que incluem apenas os quatro modos de deformacao de corpo rigido - em particular, descrevem-se os procedimentos envolvidos na determinacao das matrizes de rigidez, linear e geometrica, do elemento finito e do portico (as ultimas devem incorporar a influencia das ligacoes e condicoes de apoio do portico). Em seguida, abordam-se os modelos cinematicos para simular a transmissao do empenamento em ligacoes de porticos que unem duas ou mais barras com seccao em U ou I e exibem tres configuracoes diferentes: continuidade da alma e continuidade dos banzos com reforco em diagonal ou em caixa. Finalmente, com o objectivo de ilustrar a aplicacao e o potencial dos elementos finitos desenvolvidos, apresentam-se e discutem-se resultados numericos relativos ao comportamento linear de um portico simples (com apenas duas barras ortogonais) e a estabilidade de porticos de edificios industriais com travessas inclinadas - validam-se alguns desses resultados pela sua comparacao com valores fornecidos por analises de elementos finitos de barra ou casca (convencionais) efectuadas no programa ANSYS.