O que é a encurvadura lateral-torcional e qual é a sua causa?
A encurvadura lateral-torcional (LTB) é a deformação de uma viga sem contenção lateral devido às ações aplicadas, afastando-se do seu eixo longitudinal – tanto deslocamento lateral como torção.
Vigas de aço sem contenção lateral são vigas cujo banzo comprimido está livre para se mover (ou deslocar) na direção lateral e também rodar. Se aplicarmos esta teoria a uma viga simplesmente apoiada, então o banzo comprimido é o banzo superior. À medida que este banzo se deflete lateralmente, o banzo tracionado tenta manter a viga direita e cria forças de "restituição" devido à flexão lateral da viga. No entanto, estas forças por si só não conseguem manter a viga direita. A resistência da viga à LTB é determinada pelas forças de restituição e pela componente lateral das forças de tração no banzo tracionado.
A interação entre os banzos comprimido e tracionado força a viga sem contenção a torcer. A resistência a esta torção depende da resistência à torção da secção da viga. Vigas com espessuras de banzo elevadas, por exemplo, têm uma maior resistência à torção do que aquelas com espessuras de banzo menores, para qualquer altura considerada. Existem outras secções que também oferecem maior resistência (RHS/SHS) e estas são frequentemente utilizadas em situações onde há necessidade de vãos relativamente grandes para suportar a carga vertical (por exemplo, vãos com portas de fole) que são propensas a efeitos de forças fora do plano.
Para ver como a rotura por LTB se propaga, veja este vídeo.
Que fatores influenciam a LTB?
Existem três fatores principais:
- Localização da carga aplicada
- A distribuição do momento fletor
- Condições de apoio nas extremidades
Localização das cargas aplicadas
O efeito da LTB é condicionado pela distância entre o ponto de aplicação da carga e o centro de corte da secção da viga. A secção é mais propensa à LTB se a carga for aplicada acima do centro de corte. O efeito é menor se a carga for aplicada ao longo do centro de corte e, se aplicada abaixo, a viga tem pouca probabilidade de sofrer LTB.
[Nota] O centro de corte é um ponto na secção da viga onde as cargas aplicadas não causam a sua torção. Depende da secção transversal. O centro de corte e o centro de gravidade numa secção simétrica são o mesmo ponto. Podem não coincidir numa secção não simétrica. Existe alguma matemática envolvida no cálculo do centro de corte para qualquer secção dada, mas felizmente os engenheiros utilizam software e têm tabelas que podem consultar!
A distribuição do momento fletor
Uma secção com um momento fletor uniforme ao longo do seu comprimento tem menor resistência à encurvadura em comparação com uma distribuição de momento fletor diferente.
Condições de apoio nas extremidades
A resistência à LTB de uma secção de viga aumenta à medida que os apoios nas extremidades se tornam mais restringidos. Considere uma viga apoiada sobre um maciço de apoio em comparação com a viga embutida numa parede de betão. A segunda tem mais restrição nas extremidades do que a primeira. Uma está livre para rodar e a outra não.
Considerações de projeto
Fornecer uma contenção lateral eficaz pode beneficiar consideravelmente as dimensões da viga. A contenção pode ser totalmente conseguida através da ação mista de uma laje mista. A contenção parcial pode ser conseguida utilizando vigas intermédias. Também pode ser utilizado contraventamento – de dimensão suficiente e adequadamente localizado.
Isto é tudo muito bem para o dimensionamento de elementos, mas o que acontece quando se trata do dimensionamento de ligações?
As reações reais mantêm-se as mesmas independentemente da contenção à LTB, mas o elemento tem fixação adicional devido a esta contenção. Se ignorássemos isto, o dimensionamento da ligação seria uma sobrestimativa.
Na nova versão do IDEA StatiCa (versão 22.0), introduzimos uma nova operação – Contenção Lateral-Torcional – para permitir que os nossos utilizadores tenham isto em conta, caso assim o desejem.
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