Resistência ao amarramento horizontal e robustez estrutural

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Os fornecedores de software têm sido há muito criticados por não darem aos seus clientes o que eles realmente querem – têm um longo historial de lhes dar o que os fornecedores pensam que querem!

É por isso que a IDEA StatiCa encomendou um inquérito aos seus utilizadores no Reino Unido. O objetivo do inquérito era compreender melhor os desejos e necessidades dos nossos clientes.

Como resultado direto disto, introduzimos um novo método de análise denominado resistência ao amarramento horizontal na nova versão 22.1 da IDEA StatiCa, lançada em outubro de 2022.  Mas o que aborda esta nova funcionalidade?

Nós, como engenheiros estruturais, sabemos como os edifícios devem comportar-se e são projetados para resistir a forças que podemos prever com segurança. O que acontece, no entanto, quando ocorrem situações que não podemos prever? Danos acidentais resultantes de um impacto ou explosão são circunstâncias excecionais e podem ser considerados no projeto de um edifício. Embora muitos países e os seus códigos de projeto abordem esta questão, vou analisar este artigo numa perspetiva do Eurocódigo, abordando em particular a conformidade com o Reino Unido.

A robustez é definida na BS EN 1991-1-7 Ações em estruturas. Ações gerais. Ações acidentais, da seguinte forma:

"A robustez é a capacidade de uma estrutura para resistir a eventos como incêndio, explosões, impacto ou as consequências de erro humano, sem sofrer danos de extensão desproporcionada em relação à causa original."

Para edifícios com estrutura de aço, esta é principalmente assegurada por um projeto adequado das ligações, embora à medida que os edifícios se tornam mais complexos outros fatores entrem em jogo. Este é também um requisito para aprovação ao abrigo dos Regulamentos de Construção do Reino Unido.

O requisito tem algum enquadramento histórico: em 1968, o desastre de Ronan Point é um exemplo de colapso progressivo que resultou num colapso desproporcionado. Confuso? Os termos colapso desproporcionado e colapso progressivo são frequentemente utilizados de forma intercambiável, mas é possível fazer uma distinção: o colapso progressivo é a propagação do colapso estrutural a partir do ponto inicial de rotura de um ou mais elementos estruturais localizados. Se ocorrer colapso progressivo, não resulta necessariamente em colapso desproporcionado. Consulte o Approved Document A para mais informações.

Com referência ao SteelConstruction.info - Robustez Estrutural, à Publicação SCI P391 e aos Guias Práticos do IStructE sobre Colapso Desproporcionado sobre o mesmo tema, verifica-se que a abordagem mais comum é utilizar o amarramento horizontal eficaz através do projeto das ligações para manter as colunas no lugar, permitindo a ação catenária das vigas de piso.

As forças de cálculo variam consoante a classe do edifício e para a Classe 2a (ver Approved Document A para definição detalhada), cada elemento de amarramento, incluindo as suas ligações de extremidade, deve ser capaz de suportar uma força de tração de cálculo para o estado limite acidental no caso de amarramentos interiores e de perímetro.

Exemplo de cálculo

Utilizei o exemplo de cálculo 2 da Publicação SCI P358 (comumente referida como o 'Green Book') para testar a abordagem:

Coluna principal, C = 305x305 UC 137 - Viga principal, B = 406x178 UB 74

Força de amarramento horizontal = 175kN

Resultados de deformação, tensão e apoio:

As verificações normativas incluem também a resistência à tração relevante dos parafusos e soldaduras, que podem ser analisadas graficamente e em formato tabular.

A lei de material para esta análise foi ajustada de acordo com as orientações do SCI e as partes relevantes do Eurocódigo, onde se estabelece que a resistência última pode ser utilizada para avaliar as capacidades dos componentes. Algumas verificações específicas mencionadas no guia do SCI são abordadas explicitamente através da utilização de análise não linear e verificações de chapas.

Resumo

Quando questionado sobre a importância desta funcionalidade e o que representa para o mercado do Reino Unido, Theodore Tsirozidis (Diretor da IDEA StatiCa UK) disse o seguinte:

"Uma das nossas maiores prioridades na IDEA StatiCa UK é fornecer aos nossos clientes todas as ferramentas e funcionalidades necessárias que respondam às necessidades do mercado do Reino Unido da melhor forma possível."

Acrescenta ainda:

"A verificação das forças de amarramento tem sido a funcionalidade mais solicitada pelos nossos utilizadores, e estamos muito entusiasmados por esta funcionalidade estar agora disponível na versão 22.1 e sem qualquer custo adicional."

Conclui:

"A partir de agora, a IDEA StatiCa será capaz de produzir projetos ainda mais robustos e contribuir para a criação de estruturas que, em caso de acidentes, não resultem em colapso desproporcionado."

Obrigado novamente por ter dedicado o seu tempo a ler este artigo, que destaca apenas uma das muitas melhorias introduzidas no IDEA StatiCa Connection. Se ainda não o fez, não se esqueça de descarregar a nova versão 22.1.