A ligação de emenda 'simples'

Quando me pediram para escrever um artigo de blogue sobre a ligação de emenda, pensei "ótimo".  Foi uma das primeiras ligações que dimensionei quando ainda estava na universidade.

Muita coisa mudou desde então (incluindo o uso de computadores).

Uma emenda é algo que une um elemento a outro. Vemo-lo todos os dias, mas provavelmente não nos apercebemos: qual pode ser o comprimento de um cabo, de um dreno ou de uma conduta de travão num comboio?  Todas as coisas têm um comprimento ou peso finito. Por vezes existe um limite imposto ao comprimento ou peso de algo. Uma emenda é uma forma de aumentar esse comprimento ou peso. 

Em estruturas metálicas, isso traduz-se no aumento do comprimento de um pilar, de uma viga ou mesmo de uma treliça. À medida que introduzimos estas juntas de emenda, podemos tirar partido de uma maior eficiência no dimensionamento, aumentando a secção do pilar à medida que descemos ou dividindo uma viga longa em elementos mais pequenos para facilitar a instalação. Compreender as restrições e as forças envolvidas é uma coisa; aplicá-las corretamente é outra. É aqui que o IDEA StatiCa pode ser de grande ajuda no fluxo de trabalho, examinando as diversas condições e combinações de ações para garantir que a junta é simultaneamente segura e eficiente.

Junta de emenda

Quando pensamos numa junta de emenda, tendemos a pensar imediatamente numa emenda de pilar. Este exemplo evidencia a interação entre a construção, a análise e a documentação, que muitas vezes é deixada para segundo plano ou considerada como uma reflexão tardia. Quando começamos a pensar no posicionamento destas juntas, é geralmente após a modelação inicial e a análise global. Aqui reside um possível problema: estas juntas deverão ser modeladas nas localizações corretas desde o início e com os parâmetros corretos?

Se assumirmos que temos uma estrutura metálica de vários pisos, existe um comprimento finito que podemos obter para os pilares, que são geralmente divididos após dois (e alguns) pisos. O troço acima terá geralmente uma secção de pilar mais pequena. Numa planta de pisos, veremos a mudança de secção do pilar. Se o mesmo modelo for utilizado (ou mesmo recriado) para análise e dimensionamento, a mudança de pilar coincidirá provavelmente com as vigas de piso. A emenda não pode ser posicionada na mesma localização que as vigas de piso, mas com um afastamento definido – o que reflete a forma como o edifício está a ser construído. 

Isto levanta a questão: o que acontece às forças neste afastamento? Como se comparam com a localização assumida? Quais são os requisitos da ligação? Tudo isto antes de analisarmos os requisitos de fabrico da emenda, que muitos esquecem: enchimentos de banzo (1), enchimentos de alma (2), retificação por esmerilagem para obter um contacto (quase) perfeito ou placas de topo (3).

Emenda de viga

Ao analisar uma emenda de viga, vemos demasiadas situações em que estas são posicionadas por facilidade de acesso: a meio do vão. Não é uma boa ideia em circunstância alguma. Os engenheiros têm a obrigação de dimensionar com segurança, o que exige uma compreensão de como as vigas vão ser instaladas - daí a necessidade de emendas de viga (especialmente em projetos de menor dimensão). No entanto, se mal executado, o dimensionamento de emendas de viga pode ter um efeito catastrófico na operação de um edifício. A utilização de parafusos incorretos pode originar deslizamento nos furos com folga, aumentando a deformação. Sabe-se que parafusos podem cair se a inversão de carga ou as vibrações não forem tidas em conta. A orientação dos parafusos é por vezes tão importante como ter o tipo correto de parafuso.

Forças nas juntas de emenda

As forças que devemos utilizar no dimensionamento de qualquer emenda devem ser as forças nessa localização. Isso faz todo o sentido. Uma análise global da estrutura que tenha utilizado pressupostos incorretos também dará resultados incorretos. No IDEA StatiCa Connection existe o conceito de elemento de suporte (ou Ended). Este é o elemento que efetivamente suporta outro. É o quadrado vermelho que aparece na extremidade do elemento. Os efeitos das ações são então aplicados aos elementos que formam a emenda.

Com os elementos corretos, na localização correta e com os efeitos das ações corretos aplicados, o IDEA StatiCa realizará a verificação normativa da sua ligação de emenda de acordo com uma de várias normas de todo o mundo.  Mas só o pode fazer com o engenheiro no controlo.

É justo que discutamos o papel do modelo analítico - afinal, sem este não conheceríamos a dimensão e o material dos elementos em causa nem as forças que atuam sobre eles. O IDEA StatiCa dispõe de um conjunto de ligações BIM que podem agilizar significativamente o fluxo de trabalho e também garantir a utilização dos elementos e forças corretos provenientes das combinações de ações utilizadas no modelo de análise. Quanto menos recriação de modelo tivermos de fazer, melhor, com o benefício adicional de eliminarmos virtualmente o risco de introduzir valores errados e de as forças aplicadas estarem em equilíbrio.

No sentido horário a partir do canto superior direito: forma deformada, esforços de corte, momentos, todos importados para o IDEA StatiCa. Com a abordagem correta, é possível dimensionar emendas muito facilmente com o IDEA StatiCa Connection.