Ligações de momento - calcule-as todas!

De um modo geral, a ligação de momento é uma junta que, além de forças normais e de corte, permite a transferência de forças de momento fletor entre dois elementos estruturais ou da estrutura para a fundação. 

Algum tipo de ligação de momento pode ser encontrado em quase todas as estruturas, mas a sua utilização típica é em 

• pórticos transversais de naves metálicas
• pórticos de estruturas de vários pisos
• pórticos de contraventamento como alternativa a campos de travamento

Existem vários tipos de classificação:

De acordo com a secção transversal utilizada:

• Secções abertas
• Secções ocas
• Combinadas

De acordo com os elementos de ligação:

• Soldadas (apenas)
• Aparafusadas (apenas)
• Combinadas

De acordo com a utilização em estruturas sísmicas:

• Sísmicas
• Não sísmicas

De acordo com a tipologia

• Placa de extremidade de altura total
• Placa de extremidade estendida
• Placa de extremidade estendida com enrijecedores
• Viga com mísula
• etc.

Na maioria das vezes, quando falamos de ligações de momento, referimo-nos a ligações rígidas. Mas não devemos esquecer as ligações semi-rígidas (ou parcialmente restringidas), que também podem transferir momentos fletores significativos. A rigidez da ligação de momento é crucial e pode encontrar informação útil no nosso artigo de blogue dedicado a este tema.  

Do ponto de vista do projeto estrutural, o mundo é composto por dois tipos de regiões continentais: sísmicas ativas e sísmicas não ativas.

É a localização da estrutura projetada que é determinante para as opções e limites considerados pelo projetista. Quando a estrutura necessita de ser tratada como uma estrutura sísmica, o modelo estrutural global tem de ser ajustado com grande precisão ao comportamento esperado sob ação sísmica. A rigidez lateral estrutural tem de ser assegurada com uma tipologia estrutural adequada. Para este efeito, os engenheiros estruturais recorrem principalmente a contraventamentos diagonais, paredes de corte ou pórticos resistentes a momentos (MRF).

Ligações sísmicas AISC 

Existe uma lista de ligações adequadas para estes pórticos, definida pelas diretrizes de projeto dos EUA. São conhecidas como Ligações Pré-qualificadas especificadas na ANSI/AISC 358-16.

Pode encontrar alguns exemplos nas imagens abaixo: 

1. Secção de viga reduzida (RBS)
2. Placa de extremidade estendida não reforçada aparafusada (BUEEP)
3. Placa de extremidade estendida reforçada aparafusada (BSEEP)
4. Placa de banzo aparafusada (BFP)
5. Banzo não reforçado soldado - alma soldada (WUF-W)
6. Consola aparafusada Kaiser (KBB)
7. Ligação de momento Simpson Strong-Tie (Strong Frame)
8. Ligação de momento de duplo-T

Ligações de Momento para HSS (secções ocas de aço)

Como referimos anteriormente, as ligações de momento não se destinam apenas a secções abertas. Muitas vezes pretende-se ou é necessário utilizar também a secção oca. Temos então opções? Sim, temos:

• Ligações de Viga Contínua sobre Coluna HSS
• Ligações de Momento com Chapa Passante
• Ligações de Momento com Chapa Recortada / com Colar
• Ligações de Momento com Banzo em T Soldado
• Ligações de Momento com Placa de Extremidade
• Ligações de Momento com Chapa de Diafragma
• Ligações Diretamente Soldadas

Alguns poderão dizer: Sim, mas as HSS não são permitidas para ligações sísmicas pré-qualificadas. É verdade, a menos que sejam utilizadas em tipos de ligações de momento SidePlate.

     (a) construção com viga e coluna de aba larga num lado;

     (b) construção com viga e coluna de aba larga em dois lados;

     (c) viga de aba larga para coluna HSS ou caixão composta;

     (d) viga HSS sem chapas de cobertura para coluna de aba larga;

     (e) viga HSS com chapas de cobertura para coluna de aba larga; 

     (f) viga HSS com chapas de cobertura para coluna HSS ou caixão composta

IDEA StatiCa Connection preparou modelos mesmo para estes tipos de ligações pouco comuns e complexos. Pode poupar muito tempo ao utilizá-los.

Ligações sísmicas EN - Equaljoints

Os esforços contínuos para adaptar as ligações sísmicas também nas normas europeias de projeto de estruturas metálicas estão presentes há um tempo considerável.

Um projeto denominado Equaljoints está atualmente a ser desenvolvido pela ECCS (Convenção Europeia para a Construção Metálica) no âmbito das atividades destinadas a estabelecer diretrizes para o projeto de ligações sísmicas para a normalização dos Eurocódigos.

     a) Ligação com mísula

     b) Junta com placa de extremidade estendida com enrijecedores

     c) Junta com placa de extremidade estendida sem enrijecedores

     d) Juntas dog-bone

Este projeto fornecerá critérios de pré-qualificação de juntas de aço para a próxima versão da EN 1998-1: Projeto de estruturas para resistência sísmica. A IDEA StatiCa participa neste projeto e os resultados experimentais foram comparados com os resultados da análise CBFEM incorporada na aplicação Connection. Pode consultar aqui como os ensaios e verificações são realizados na prática.

Enrijecedores 

Quando é necessário transferir um momento fletor elevado de um elemento para outro, frequentemente é preciso adicionar chapas de enrijecimento para manter a continuidade do fluxo de forças. Mas onde e como projetá-los corretamente? 

Por vezes, é a própria estrutura que limita as opções e temos de ajustar o projeto a outros elementos estruturais. Por outro lado, quando se tem o privilégio de projetar os enrijecedores de acordo com o melhor do seu conhecimento, deve estar ciente das opções disponíveis. 

Alguns exemplos de disposição de enrijecedores:

Otimização de custos

As ligações de momento não são as mais económicas. Na verdade, podem ser a parte mais dispendiosa de toda a estrutura quando se considera a produção, o transporte e a montagem.

Existe sempre um grande número de possibilidades de como projetar uma ligação específica, mas a experiência ajuda-nos a escolher a correta. Uma funcionalidade excelente que pode ajudar na escolha do projeto mais adequado e eficaz é a calculadora de custo de produção, que mostra imediatamente como as alterações de projeto influenciam o preço.

Cálculo e verificação 

Existem muitas formas e ferramentas para o cálculo e verificação de um tipo específico de ligação de momento. Pode encontrar muitas aplicações que fornecem verificações normativas para disposições de ligações específicas. Mas se pretender verificar literalmente qualquer uma delas, a lista de opções reduz-se. Se a sua ligação não faz parte apenas de elementos separados e está integrada numa estrutura espacial com outros elementos ligados, restam apenas duas opções:

1) A primeira consiste em modelar todo o conjunto da ligação como um modelo não linear de casca em algumas aplicações avançadas de MEF, sem a possibilidade de verificação normativa de acordo com uma norma específica.

2) A segunda opção é utilizar a aplicação IDEA StatiCa Connection. Neste caso, não existem limitações na modelação e nas análises. Em poucos minutos, prepara as verificações de parafusos, soldaduras e tensão-deformação de acordo com o código de projeto selecionado. 

Basta selecionar o seu modelo, editá-lo, otimizá-lo de acordo com os resultados e realizar todas as verificações necessárias em poucos minutos:

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