Ligação com cantoneira de apoio

Tipo de ligação: Ligação com dupla cantoneira de alma

Sistema de unidades: Métrico

Dimensionado de acordo com: AS 4100

Verificado: Parafusos, metal de base

Material das chapas: Grau 300

Parafusos: M20 Grau 8.8

Exemplo retirado de: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capítulo 9.4.1.2

Geometria

A viga UB 406×178×60 está ligada ao pilar UC 254×254×89. A viga está apoiada numa cantoneira de apoio L150×90×12. A alma da viga está ligada ao banzo do pilar por outra cantoneira L100×75×6. São selecionados parafusos M20 grau 8.8.

Carga aplicada

Uma carga de corte de 160 kN é aplicada na viga na posição do centro de gravidade dos parafusos na alma da viga.

Resultados do cálculo manual

Os resultados de B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capítulo 9.4.1.1 são utilizados como cálculo manual. A capacidade máxima da ligação para o elemento suportado é V_cap = 186,2 kN; a capacidade de encurvadura da alma do elemento suportado V_b = 179,2 kN; a resistência dos parafusos da cantoneira de apoio no banzo do pilar V = 370,4 kN. A resistência de cálculo dos parafusos é a resistência ao corte – 92,6 kN; as restantes resistências são a capacidade de esmagamento da cantoneira de apoio nos furos dos parafusos – 304,1 kN, e a capacidade de rasgamento da cantoneira de apoio nos furos dos parafusos – 228,1 kN.

Verificação no IDEA StatiCa

O IDEA StatiCa utiliza a tensão de von Mises para determinação da resistência das chapas. O diagrama de material do aço é bilinear e a tensão de cedência é multiplicada pelo fator de capacidade ϕ = 0,9. A tensão de cedência do aço depende do seu material e espessura. A tensão de von Mises na forma deformada pode ser observada na figura seguinte. Ambas as cantoneiras e a alma da viga estão em cedência.

A encurvadura da alma foi reconhecida por B. Kirke, I.H. Al-Jamel e calculada como se a alma estivesse completamente sem restrições. No entanto, a alma está travada pelos parafusos na segunda cantoneira. A forma de encurvadura e os fatores de encurvadura podem ser observados na figura abaixo. O fator 6,46 é suficientemente elevado para este tipo de forma de encurvadura.

Os parafusos não estão muito solicitados de acordo com o cálculo manual. O mesmo se verifica no IDEA StatiCa. Os parafusos no banzo do pilar para a cantoneira de apoio são B7–B10. A capacidade de esmagamento e de corte são calculadas de acordo com a AS 4100, pelo que as resistências são praticamente iguais às de B. Kirke, I.H. Al-Jamel.

Rigidez rotacional

A rigidez rotacional desta junta é muito baixa e é classificada como articulada.

Conclusão

O cálculo manual identifica a capacidade de encurvadura da alma da viga como o modo de rotura determinante, com V_b = 179,2 kN. O IDEA StatiCa permite uma capacidade de carga ligeiramente superior, 192 kN, antes de as chapas atingirem o limite de deformação de 5%. A diferença é de 7 % e deve-se ao facto de, na avaliação manual, não ser considerado o efeito estabilizador da cantoneira superior sobre a encurvadura da alma.