O humilde design de ligação de placa de base
Continuando a partir do meu primeiro artigo sobre a simples ligação de emenda, neste artigo irei abordar a humilde placa de base. Este tipo de ligação foi o primeiro que alguma vez dimensionei e, nessa altura, era realmente muito simples. Caso esteja a perguntar-se, a ligação de emenda ficou em segundo lugar por pouca margem!
Mais uma vez, muito mudou ao longo dos anos – não menos as normas. Os edifícios tornaram-se mais complexos – tanto na aparência como no número de especialidades necessárias para os dimensionar com sucesso. À medida que os edifícios e a sua composição estrutural se tornam mais complexos, os engenheiros dedicam mais tempo às ligações complexas que geram. O IDEA StatiCa ajuda a atenuar estas complexidades através de uma interface de fácil compreensão que cria ligações eficientes, precisas e com verificação normativa.
A humilde placa de base é possivelmente uma das últimas ligações a ser dimensionada, mas é literalmente a primeira peça de aço necessária num projeto. Alguns projetos terão considerações arquitetónicas; a maioria basear-se-á puramente na função, sendo a forma secundária. O IDEA StatiCa dispõe das ferramentas para modelar, analisar e verificar praticamente qualquer configuração imaginável.
Uma pesquisa rápida no nosso Centro de Suporte mostra vários projetos que os nossos clientes podem utilizar para se familiarizarem melhor com o IDEA StatiCa:
Todos estes exemplos incluem um ficheiro de projeto e podem também ser visualizados no Viewer online – então, o que está à espera? Pode encontrar estes projetos no nosso Centro de Suporte.
Não só somos capazes de dimensionar estas placas de base relativamente simples, como o IDEA StatiCa também foi utilizado por alguns dos mais destacados engenheiros e fabricantes do mundo para dimensionar ligações muito complexas:
Em ambos os casos, o IDEA StatiCa permitiu aos engenheiros dimensionar uma ligação de placa de base complexa de forma elegante e com confiança.
O que compõe uma ligação de placa de base?
Obviamente, existe a própria placa de base. Mas com que espessura? Que material?
Depois há um ou mais elementos a suportar.
Que forças estão envolvidas e onde atuam?
Por último, há a fundação e o sistema de ancoragem a considerar. Que espessura? Que classe? Que tipo de âncora e diâmetro?
O IDEA StatiCa pode abordar isto de várias formas:
- Construir a ligação passo a passo na aplicação IDEA StatiCa
- Utilizar uma ligação BIM a partir de uma aplicação de análise
- Utilizar uma ligação BIM a partir de uma aplicação de modelação (com ou sem resultados)
- Utilizar a nova funcionalidade do Checkbot para combinar um modelo geométrico e resultados de análise
Sem dúvida que temos uma abordagem adequada a todos, dependendo do grau de integração que pretendem no dimensionamento global.
Dimensionar a ligação passo a passo
Uma abordagem passo a passo constrói a ligação a partir da placa de base para baixo e para cima. O utilizador adiciona os elementos, posiciona-os e cria os efeitos das ações que atuam sobre esses elementos. Operações adicionais definem a placa de base (e a fundação em betão) e muitas outras operações especiais, como chapas de ligação, etc. Esta é a abordagem mais morosa (mas frequentemente satisfatória). Esta abordagem também acarreta maior risco ao transpor dados de uma (ou mais) fonte(s) para o IDEA StatiCa.
Ligação BIM a partir de software de análise
A utilização da ligação BIM a partir de uma aplicação de análise permite que os elementos e os efeitos das ações sejam transferidos para o IDEA StatiCa através da nova aplicação Checkbot (ou do antigo gestor de verificação normativa). Esta abordagem ainda requer que os componentes adicionais sejam modelados manualmente no IDEA StatiCa, mas acarreta menos risco.
Ligação BIM a partir de software de modelação
Se a via preferida for a partir de uma aplicação de modelação como o Revit, o Advance Steel ou o Tekla Structures, então os componentes da ligação são replicados no IDEA StatiCa através da nova aplicação Checkbot (ou do antigo gestor de verificação normativa). Esta abordagem pressupõe que os efeitos das ações serão necessários, seja através da sua introdução manual, seja automaticamente se o software de modelação o permitir e tiver acesso a resultados incorporados ou ligados.
O que acontece se pretender utilizar os conceitos descritos acima mas não dispuser de aplicações que comuniquem entre si, embora comuniquem com o IDEA StatiCa? É aqui que entra em jogo a nova funcionalidade da nossa aplicação Checkbot, permitindo combinar um modelo geométrico e um modelo de análise através da importação dos efeitos das ações de dois projetos Checkbot.
Quais são as considerações de dimensionamento?
A placa de base deve ter dimensão, rigidez e resistência suficientes para transmitir a força de compressão axial do pilar à fundação através do material de assentamento, sem exceder a resistência ao esmagamento local da fundação.
Uma placa de base quadrada ou retangular simples é a mais comum. É fácil de obter e fabricar com pouco desperdício. Em comparação com uma placa de base circular cortada a partir de um quadrado, isso é certamente o caso. Mas qual seria visualmente mais apelativa a suportar um pilar de secção oca circular?
O sistema de ancoragem deve transferir as forças para a fundação em segurança. Se um dimensionamento normal com parafusos não for suficiente, poderá considerar-se uma chaveta de corte. Como é que estas interagem com os parafusos de fixação e a possível armadura na fundação? É aqui que o BIM se destaca – sendo capaz de integrar e coordenar várias especialidades em conjunto.
Se ler as diretrizes práticas, falam em acrescentar 100 mm (4") além dos limites do pilar. Propõem também arredondar as dimensões para os 50 mm (2") mais próximos. Isto não parece muito eficiente – deve haver uma forma melhor! Bem, existe: IDEA StatiCa Connection.
Uma abordagem de dimensionamento simples consiste em:
- Verificação da área necessária
- Verificação da área efetiva
- Verificação da espessura da chapa
- Verificação da soldadura
Isto aplica-se a pilares em construção simples que suportam compressão axial e corte. Se o pilar tiver um elemento de contraventamento a ligar-se a ele ou suportar momento, então estas verificações tornam-se mais complexas e demoram mais tempo. Este é um exemplo clássico da regra 80/20, em que 80% das ligações ocupam 20% do tempo e 20% das ligações ocupam 80% do tempo.
Se acrescentar elegância e eficiência ao dimensionamento, a humilde placa de base deixa de ser assim tão humilde. Um excelente exemplo disso foi a forma como a Wade Design Engineers utilizou o IDEA StatiCa para verificar uma placa de base complexa de cariz arquitetónico para uma estrutura de membrana tensionada no Dubai.
Desde esboços à modelação, análise e verificação normativa:
Utilizando um fluxo de trabalho simplificado que recorreu à ligação BIM do Tekla Structures. São estes fluxos de trabalho que auxiliam o engenheiro nas suas tarefas diárias. A capacidade de importar modelos em vários formatos e combiná-los no IDEA StatiCa reduz o tempo e diminui o risco. Isto permite que os engenheiros se concentrem no que precisam e também disponibiliza mais tempo para desenvolver a ligação, explorando variantes e custos associados. Neste clima atual, todos temos de estar à altura do desafio!
Pode ler mais sobre o projeto Marshall Building aqui e o caso de estudo do projeto do Dubai pode ser encontrado aqui.
Pode descarregar uma versão de avaliação do IDEA StatiCa aqui e utilizar estes tutoriais para começar. Se a sua sede de conhecimento for maior, aqui está uma ligação para o enquadramento teórico do CBFEM e do IDEA StatiCa.
Boa viagem!
