Análise de encurvadura de ligação de aço

A encurvadura geralmente não é uma questão importante nas ligações. No entanto, deve ser verificado que não existem problemas de encurvadura e que os resultados da análise de resistência, que utiliza apenas análise geometricamente linear, são corretos.

IDEA StatiCa Connection pode realizar análise linear de encurvadura de um modelo de ligação. Os resultados são apresentados em modos de encurvadura. A carga crítica, à qual ocorre a encurvadura do modelo perfeito, é calculada para cada modo de encurvadura. A carga crítica é apresentada por multiplicadores da carga que atua na ligação. De acordo com o modo de encurvadura e o multiplicador da carga crítica, o utilizador pode determinar o dimensionamento seguro à encurvadura.

Algumas normas, por exemplo o Eurocódigo (EN 1993-1-1, Capítulo 5.2.1), recomendam um multiplicador da carga crítica superior a 15 para modelos de barras de estruturas. Se o multiplicador da carga crítica for superior a 15, a norma não exige a verificação de encurvadura dos elementos.

Para as ligações, a situação é diferente e a norma não fornece nenhuma recomendação específica. O dimensionamento da encurvadura local deve ser abordado de outra forma. Em geral, a encurvadura local pode ser dividida em três grupos:

1. Chapas que ligam elementos individuais
2. Chapas de enrijecimento na ligação – enrijecedores, nervuras, mísulas curtas
3. Secções fechadas e secções de paredes finas

A encurvadura das chapas do grupo 1 afeta a forma de encurvadura do elemento completo. Por isso, recomenda-se aplicar as mesmas regras que para esses elementos também a estas chapas, ou seja, considerar um multiplicador de carga crítica seguro de 15 ou superior. O engenheiro deve verificar que a execução real da ligação corresponde às condições de fronteira do modelo utilizado para a análise de encurvadura da estrutura completa.

As chapas do grupo 2 afetam a encurvadura local da ligação. Para essas chapas, o limite seguro do multiplicador da carga crítica de 15 é conservador, mas falta orientação específica nas normas. A orientação é fornecida por artigos de investigação que recomendam um limite seguro do multiplicador da carga crítica igual a 3.

A encurvadura de chapas e elementos do grupo 3 é muito problemática, sendo necessária uma avaliação individual de cada caso particular.

Para chapas com um multiplicador de carga crítica inferior aos valores sugeridos (15 para o grupo 1, 3 para o grupo 2), o dimensionamento plástico não pode ser utilizado. Nesse caso, são necessários outros métodos para dimensionar a ligação:

• Verificação normativa na norma de dimensionamento relevante, por exemplo Eurocódigo ou AISC Specification ou Design Manual
• Método geral na EN 1993-1-5 Anexo B – Elementos não uniformes onde os resultados de MNA e LBA são utilizados para determinar a resistência à encurvadura de chapas esbeltas
• Análise geometricamente e materialmente não linear com imperfeições disponível na aplicação IDEA StatiCa Member

O resultado da análise linear de encurvadura no IDEA StatiCa Connection não é uma verificação definitiva. As normas não fornecem orientação suficiente. A avaliação requer julgamento de engenharia e o IDEA StatiCa disponibiliza ferramentas únicas não disponíveis no software de dimensionamento padrão.

Chapa de ligação como prolongamento de uma treliça – exemplo de chapa do grupo 1 para a qual a encurvadura pode ser negligenciada se o fator crítico de encurvadura for superior a 15

Exemplos de formas de encurvadura de chapas do grupo 2 onde a encurvadura pode ser negligenciada se o fator crítico de encurvadura for superior a 3

O modelo utilizado para a análise de encurvadura é suportado por apoios diferentes dos definidos pelo utilizador no tipo de análise de tensão-deformação (EPS). O elemento de apoio permanece totalmente apoiado. O tipo de modelo de uma viga definido como N-Vy-Vz-Mx-My-Mz (livre para se mover no tipo de análise de tensão-deformação) é totalmente apoiado na análise de encurvadura. Todos os outros tipos de análise de viga têm momentos fletores e força normal restringidos, mas são livres para se mover lateralmente.

• Tipo de modelo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: apoios no modelo de encurvadura: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
• Tipo de modelo N-Vy-Vz: apoios no modelo de encurvadura: N-Mx-My-Mz
• Tipo de modelo N-Vz-My: apoios no modelo de encurvadura: N-Mx-My-Mz
• Tipo de modelo N-Vy-Mz: apoios no modelo de encurvadura: N-Mx-My-Mz

Assume-se que, no caso de ligação rígida, o utilizador define o momento fletor e a encurvadura do segmento curto de viga não é relevante. Por outro lado, no caso da ligação articulada, o utilizador define apenas a força normal e a força de corte sem momento fletor, mas a encurvadura do elemento articulado é relevante, pelo que contribui para o fator de encurvadura. Ver a figura abaixo. "Model" mostra o modelo no tipo de análise de tensão-deformação e "Buckling" mostra o modelo na análise de encurvadura.