Tutoriais

Dimensionamento de capacidade de ligação de aço (EN)

Steel

Connection

EN (Eurocode)

Seismicity

Capacity design

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Traduzido por IA a partir do inglês

Neste tutorial passo a passo, aprenderá a dimensionar e realizar a verificação normativa sísmica de uma junta de aço estrutural utilizando o tipo de análise de dimensionamento de capacidade baseado em CBFEM no IDEA StatiCa Connection.

1 Novo projeto

Inicie o IDEA StatiCa (descarregue a versão mais recente) e descarregue e abra o ficheiro de projeto de origem. O dimensionamento da junta está concluído e está preparado para a análise padrão de Tensão/Deformação.

Nota: Outros dimensionamentos de ligações sísmicas podem ser encontrados no conjunto Seismic de modelos na coluna Define Geometry no assistente de ligação desde a versão 25.0.

2 Cálculo e verificação

Inicie a análise de tensão/deformação através do botão Calculate na barra de ferramentas. O modelo de análise é gerado automaticamente, o cálculo é executado e os resultados globais da verificação podem ser consultados no canto superior esquerdo da cena.

Pode verificar que, com base na análise de tensão/deformação, a junta está bem dimensionada e passou em todas as verificações.

Para conservar estes resultados, copie este item de projeto.

3 Verificação de capacidade

No novo item de projeto (CON2), altere o tipo de análise para CD – Capacity design.

O item dissipativo tem de ser selecionado. Pode ser adicionado através do comando na barra de ferramentas superior ou com o botão direito do rato na árvore da cena.

Um elemento ou uma chapa onde se espera que ocorra uma rótula plástica deve ser escolhido como item dissipativo. O fator de sobrerresistência do material e o fator de endurecimento por deformação são aplicados ao item escolhido. Neste exemplo, selecione o elemento IPE360 como item dissipativo e confirme a seleção com a barra de espaços/tecla Enter/botão direito do rato ou utilizando o ícone de confirmação.

Nas propriedades do elemento IPE360, ajuste os parâmetros:

Defina o Tipo de modelo como N-Vz-My, porque a ligação só pode resistir ao momento fletor no plano vertical e a flexão em torno do eixo secundário da viga deve ser restringida. Mais informações em Como modelar uma ligação com um único parafuso (Tipo de modelo)
Altere o parâmetro Forças em para Posição, pois assim é possível definir a posição exata da força atuante. A posição da rótula plástica é semelhante à posição da força atuante: X = 365 mm. Mais informações em Como definir a posição correta da carga (Forças em)

Como saber a posição correta da rótula plástica? O engenheiro tem de decidir onde esta ocorrerá. Normalmente, a rótula plástica é determinada na viga. Neste exemplo, ocorrerá imediatamente atrás da face do último enrijecedor. É conveniente ler a posição a partir da aplicação (vista em wireframe).

No passo seguinte, os efeitos das ações têm de ser definidos. As cargas para a análise sísmica dependem da norma (fator de sobrerresistência do material, fator de endurecimento por deformação) e são também influenciadas pela tensão de cedência, características geométricas da secção transversal, etc.

As cargas para este exemplo foram calculadas pelo seguinte procedimento:

\[M_{\textrm{Ed}} = \gamma_{\textrm{sh}} \cdot f_{\textrm{y,ov}} \cdot W_{\textrm{p}l} = 1.2 \cdot 443.75 \cdot 10^6 \cdot 1.0218 \cdot 10^{-3} = 544.12 \, \textrm{kNm} \]

\( \gamma_{\textrm{sh}} = 1.2 \)

\( f_\textrm{y} = 355 \, \textrm{MPa} \)

\( f_{\textrm{y,ov}} = f_\textrm{y} \cdot \gamma_{\textrm{ov}} = 355 \cdot 1.25 = 443.75\, \textrm{MPa} \)

\( \gamma_{\textrm{ov}} = 1.25 \)

\( W_{\textrm{pl,IPE360}} = 1.0218 \cdot 10^6 \, \textrm{mm}^3 \)

\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{Ed}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{544.12}{7.32} = 148.67 \, \textrm{kN} \]

\(L_{h} = 7.32 \, \textrm{m} \, -\) distância entre rótulas plásticas na viga

Adicione a força de corte e o momento fletor calculados como um novo efeito de ação (LE).

A força de corte e o momento fletor devem ter sinais adequados, de modo que o momento fletor seja decrescente na viga na direção que se afasta do nó.

Copie este LE e altere a orientação das forças atuantes para que o segundo LE atue na direção oposta.

Agora a análise de capacidade pode ser iniciada com o comando Calculate.

Pode verificar pelos resultados que a junta não passou na verificação normativa. São necessárias algumas alterações no dimensionamento.

Aumente a espessura da placa de extremidade para 25 mm para evitar o seu colapso.

Para aumentar a capacidade de carga do pilar, adicione uma chapa de reforço à sua alma (adicione a operação de fabrico Stiffening plate).

A chapa de reforço é soldada por soldaduras de topo à alma do pilar; a soldadura aos banzos também tem de ser definida.

As outras quatro soldaduras têm de ser adicionadas para soldar as chapas de reforço em ambos os lados do pilar a ambos os banzos.

Os enrijecedores na alma do pilar têm de ser cortados e soldados às chapas de reforço através da operação de fabrico Cut of the plate.

Repita o corte da chapa para ligar todos os quatro enrijecedores às chapas de reforço.

Todas as ações de dimensionamento estão concluídas; execute Calculate no separador Check. Pode verificar que todos os componentes (como soldaduras e parafusos) passaram na verificação normativa. A deformação plástica das chapas do item dissipativo não influencia os resultados globais.