Poder-se-ia dizer: "Basta projetar apenas o que a norma nos permite explicitamente." Mas façamos uma verificação da realidade: simplesmente não é assim que funciona, quer para os espaços apertados, quer para os requisitos técnicos e arquitetónicos. E assim, ancoragens que poderiam ser consideradas "no limite" (figurativamente) – ou melhor dizendo, tipos específicos de ancoragem – podem ser vistas por todo o lado. Muitos casos são calculados com precisão e verificados com métodos mais avançados (mesmo que isso possa ter demorado um tempo excessivamente longo). No entanto, muitos casos provavelmente não foram avaliados de forma tão rigorosa quanto merecem.
A IDEA StatiCa tem vindo a mudar e a fazer avançar o projeto de ligações de aço, elementos de aço e betão, e detalhes de betão já há algum tempo. Não se trata de simplificar o fluxo de trabalho através do cálculo computorizado, trata-se principalmente dos métodos inovadores que nos permitem projetar o que antes era impensável. A nossa conquista mais recente, o lançamento da IDEA StatiCa Detail para 3D, estende novamente as possibilidades de projeto para além do que já era possível.
Quer pertença ao grupo que luta durante dias com projetos de ancoragem, quer confie apenas na experiência mas depois não durma tranquilo, continue a ler.
Portas para novas possibilidades
Se está envolvido em estruturas de ancoragem, provavelmente consegue pensar em vários casos que lhe deram muito trabalho. Aqui estão alguns exemplos que identificámos recentemente como muito difíceis de projetar utilizando apenas práticas normativas. Mas, com a ajuda das nossas ferramentas IDEA Statica Connection e Detail, está a tornar-se possível projetar num período de tempo relativamente razoável.
Figura 1: Múltiplas ancoragens num único bloco de betão
- Ancoragem próxima do bordo – A ancoragem próxima do bordo é quase impossível de projetar sem armadura devido à forma como o betão rompe (rotura em cone e outras). Avaliar a ancoragem em betão armado já é, por si só, uma tarefa exigente – consulte este artigo para mais detalhes: Já não precisa de lutar com o projeto de ancoragens. No entanto, o Detail (modo 3D) foi especificamente concebido para estes casos – betão armado. Ao adicionar armadura, podemos evitar modos de rotura que, caso contrário, ocorreriam no betão simples. Ao mesmo tempo, a utilização de um método avançado de EF (3D CSFM) e a sua implementação no Detail tornam uma tarefa muito complexa relativamente simples.
Figura 2: Exemplos de ancoragem próxima de um bordo no Connection (incluindo elementos de aço) e no Detail (incluindo armadura)
- Múltiplas ancoragens próximas entre si – O problema que temos com ancoragens próximas é que os cones interagem entre si. Nenhum guia nos pode aconselhar diretamente sobre como avaliar estes casos. Na literatura comummente utilizada, seja o EN ou o guia da fib, encontramos mais ou menos apenas condições e limitações que podemos considerar de forma conservadora. Simplesmente aconselham-nos a utilizar distâncias que permitam avaliar os cones individualmente. Mas assim que não nos enquadramos nestas condições, estamos perdidos. No entanto, no Detail, uma vez que dispomos de um método avançado baseado em EF, podemos analisar o comportamento complexo.
Figura 3: Múltiplas ancoragens numa parede
- Múltiplas ancoragens em geral (apoio de ponte numa fundação comum) – Uma situação típica causada pela ação do vento, em que uma coluna de um apoio treliçado é solicitada à tração e a outra à compressão. Existe uma interação mútua entre o cone de betão do grupo de âncoras tracionadas e a solicitação de compressão da outra coluna. Para um caso destes, o Eurocódigo não oferece uma solução analítica satisfatória, não só porque é inerentemente necessário armar a fundação de betão, pelo que deve ser utilizada uma análise mais avançada, como o Detail e o seu 3D CSFM.
Figura 4: Ancoragem de uma ponte de tubagens, projetada pela FEVIA s.r.o
- Consideração da armadura existente em renovações – Quaisquer renovações ou ampliações podem ser outro exemplo interessante da utilização de ancoragem no Detail, uma vez que, idealmente, a armadura existente é incluída.
Problemas que surgem
Resumindo:
O Eurocódigo especifica modos de rotura tanto para tração como para corte, para âncoras e betão:
Figura 5: Esquema dos modos de rotura – Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
A EN 1992-4 é especificamente dedicada à avaliação detalhada do betão simples. A maioria destas roturas do betão pode ser evitada adicionando armadura, o que é mesmo necessário em alguns casos (ver exemplos acima). No entanto, a norma já não nos dá orientações claras sobre como lidar com isto.
Surge outro problema quando os cones de betão interagem entre si – o Eurocódigo e outra literatura (fib bulletin 58) apenas fornecem condições sobre quando e como estes cones podem ser verificados separadamente.
Figura 6: CEB-FIB: Bulletin 58 – Design of anchorages in concrete (2011), cap. 1.2
Conhecemos os problemas que podem ocorrer durante o projeto, mas o que fazer quanto a isso? Desistir ou...
...encontrar uma solução.
A solução
O Detail consegue resolver os casos acima de forma muito eficiente. Permite avaliar a influência da armadura na capacidade de carga e também permite avaliar casos não abrangidos pela norma. Em combinação com o Connection, torna-se então possível obter verificações normativas abrangentes para todos os tipos de rotura.
Já muito foi escrito sobre ambas as aplicações, mas certamente não fará mal acrescentar uma breve comparação e alguns recursos para uma compreensão mais aprofundada dos métodos:
- IDEA StatiCa Connection – focado na avaliação de ligações de aço, incluindo a ancoragem em betão. As âncoras são avaliadas de acordo com fórmulas empíricas em conformidade com a norma. O bloco de betão é modelado utilizando o esquema "Winkler", pelo que a avaliação possível é apenas para betão simples.
- IDEA StatiCa Detail – O modelo no Detail é baseado em elementos finitos, incluindo a armadura. Devido ao pressuposto básico de que toda a tração é transferida pela armadura (no betão, a tração é desprezada), a solução só é adequada para betão armado. Utilizando o 3D CSFM, obtemos as tensões do betão e da armadura/âncoras, que são avaliadas com valores limite do Eurocódigo. Além disso, obtemos uma ideia realista do comportamento da estrutura, tal como os fluxos de tensão e as deformações. O método 3D CSFM inclui os efeitos da tensão triaxial.
Figura 4: Comparação entre Connection e Detail (dados de entrada e modelos)
Como referido, é necessária uma combinação de ambos para uma avaliação completa. Para um trabalho eficiente, está disponível uma importação do Connection para o Detail, incluindo parâmetros e ações adicionais.
Para compreender o método, pode consultar o Theoretical Background. Para ficar a par das funcionalidades, aceda às Release Notes.
O que vai fazer?
O Detail 3D (com CSFM) representa um passo significativo em frente, permitindo o projeto de casos mais complexos com confiança. Embora alguns possam sentir-se apreensivos quanto a este avanço, as tecnologias ao nosso dispor permitem-nos alcançar mais do que nunca – por isso, porque não abraçar o seu potencial? O progresso é ao mesmo tempo natural e inevitável.
Na IDEA StatiCa, vemos a ancoragem apenas como o começo. É o primeiro caso que verificámos por completo, e estamos empenhados em alargar o nosso foco a outros desafios no futuro.
A questão é: Vai adaptar-se a estes avanços, ou vai resistir à mudança?
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