Estudo de Ligações de Momento Sísmico Pré-qualificadas - (AISC)

Introdução

Neste estudo, a Universidade Estadual do Ohio (OSU) trabalhou para verificar a fiabilidade do IDEA StatiCa na análise de diferentes tipos de ligações de aço sísmicas pré-qualificadas. Os resultados são comparados com os métodos consagrados: equações AISC, ABAQUS (software de análise por elementos finitos) e resultados de ensaios laboratoriais em escala real.

Objetivo do projeto

O objetivo deste projeto foi avaliar o comportamento de ligações de aço sísmicas obtidas a partir do pacote de software IDEA StatiCa, considerando a resistência à carga, a capacidade de rotação e a resposta momento-rotação. 

Para este efeito, foram selecionadas quatro ligações de aço rígidas pré-qualificadas que podem ser utilizadas como parte de um pórtico de momento intermédio (IMF) e de um pórtico de momento especial de acordo com a AISC 358 (2016), e uma ligação de momento a ser utilizada como parte de um pórtico de momento ordinário de acordo com a AISC 341. 

Ligação de momento com secção de viga reduzida (RBS)

Ligação de momento com placa de extremidade (EPM)

Ligação de momento com banzo não reforçado soldado e alma soldada (WUF-W)

Ligação de momento com banzo não reforçado soldado e alma aparafusada (WUF-B)

Ligação de momento em duplo-T

Estrutura do projeto de verificação

• Para cada tipo de ligação, foi selecionado um estudo experimental da literatura, sendo um dos provetes ensaiados escolhido como modelo de referência, e cinco provetes de variação adicionais foram selecionados do mesmo ensaio ou criados para análise.
• Seguindo os requisitos da AISC 341 (2016), AISC 358 (2016) e AISC 360 (2016), foram realizadas as verificações normativas para cada tipo de ligação e calculadas as capacidades de flexão.
• Os mesmos provetes foram modelados e analisados no IDEA StatiCa, sendo calculadas as suas capacidades de momento e modos de rotura.
• Para o modelo de referência de cada tipo de ligação, foi realizada uma análise de rotação de momento utilizando o IDEA StatiCa, e a curva momento-rotação plástica calculada foi comparada com a relação momento-rotação plástica medida experimentalmente no relatório de ensaio.
• Para comparar os resultados do IDEA StatiCa com a abordagem tradicional de análise por elementos finitos, foi desenvolvido o modelo equivalente em ABAQUS para o modelo de referência de cada tipo de ligação. Foram comparadas as distribuições de tensão e deformação, bem como as relações momento-rotação.
• Os resultados obtidos dos ensaios, dos cálculos de dimensionamento AISC, do IDEA StatiCa e do ABAQUS foram avaliados e foram fornecidas recomendações.

Resumo

O estudo realizado pela OSU demonstra que a abordagem do IDEA StatiCa é uma ferramenta fiável para calcular capacidades de momento e prever modos de rotura em diferentes ligações de aço. Em particular, a investigação revelou um desvio médio de 2 a 13% entre os cálculos obtidos pelo IDEA StatiCa e os das diretrizes AISC. Esta diferença, no seu valor máximo, pode ser atribuída às particularidades dos tipos de ligação por soldadura e às hipóteses assumidas relativamente às localizações das rótulas plásticas. 

Os resultados do estudo consolidaram a capacidade do software para oferecer informações precisas sobre o comportamento estrutural, realçando a sua utilidade no mundo da engenharia.