Dimensionamento e verificação normativa de pilares esbeltos

O que diz a norma sobre um pilar esbelto sujeito a compressão e flexão em ambas as direções? Como devem os engenheiros dimensionar e verificar com segurança tal pilar? É possível utilizar métodos simplificados, que podem conduzir a um dimensionamento conservador devido à consideração de efeitos de segunda ordem mais elevados. Ou pode optar-se por uma abordagem mais rigorosa, um método geral baseado em análise não linear. No entanto, os procedimentos de cálculo para o método geral não estão descritos na norma. A norma espera que os engenheiros saibam lidar com isso.

É agora possível analisar pilares esbeltos através de um método mais avançado, utilizando análise não linear geométrica e material no IDEA StatiCa. Um novo tipo de análise permite o dimensionamento e a verificação normativa de elementos sujeitos a força normal e momentos fletores para os estados limite últimos e de utilização.  As verificações são realizadas pela comparação de tensões e deformações com os valores limite definidos pela norma EN 1992-1-1.

Siga um procedimento simples de quatro etapas para tornar o dimensionamento e a verificação normativa de pilares esbeltos mais compreensível e acessível:

• Criar a geometria da estrutura, incluindo condições de fronteira e armadura
• Sujeitar os elementos analisados e relacionados aos efeitos das ações
• Análise não linear e avaliação
• Relatório com todas as figuras, resultados e verificações importantes

Tipos de análise

A geometria da estrutura é composta pelos elementos, condições de fronteira e resultados. Podem ser criados na aplicação Member ou importados de software de terceiros (como Robot Structural Analysis, SAP2000, RFEM, etc.). Após isso, adiciona-se a armadura ao elemento e inicia-se a análise utilizando os resultados obtidos da análise estrutural. Para pilares esbeltos, onde a análise linear é insuficiente, utiliza-se a análise não linear, disponível através do botão GMNA.

O GMNA é composto por três tipos de análise:

• Análise materialmente não linear (MNA)
• Análise linear de encurvadura (LBA)
• Análise Geometricamente e Materialmente Não Linear com Imperfeições (GMNIA)

Para que servem todas estas análises? O que deve o engenheiro fazer com elas? 

Análise materialmente não linear (MNA)

O procedimento pode seguir a ordem sugerida pelos botões na barra de ferramentas. Em primeiro lugar, é realizada a análise materialmente não linear (MNA). O elemento analisado é automaticamente dividido em várias secções, onde as tensões e deformações são avaliadas para cada fibra de betão e barra de armadura. De seguida, os valores obtidos são verificados em relação aos valores limite definidos pela norma.

Análise linear de encurvadura (LBA)

Se não for suficiente considerar apenas a não linearidade material e for também necessário considerar a geométrica, então é altura de utilizar a análise linear de encurvadura (LBA), cujos resultados são os modos próprios e as cargas críticas do elemento analisado. Esta análise ajuda o engenheiro a determinar a perda teórica de estabilidade de uma estrutura sujeita às ações atuantes. Não seria seguro considerar apenas a forma teórica de encurvadura da estrutura, uma vez que existem imperfeições iniciais. Por isso, a tabela de resultados permite a definição da amplitude da imperfeição para cada modo próprio. A imperfeição deve ser definida pelo engenheiro com base na experiência ou na recomendação da norma.  

Análise Geometricamente e Materialmente Não Linear com Imperfeições (GMNIA)

Uma vez definida a imperfeição, esta é automaticamente aplicada de forma proporcional ao elemento; em seguida, pode realizar-se o último tipo de análise – a análise geometricamente e materialmente não linear com imperfeições (GMNIA). De forma semelhante à primeira análise (MNA), o elemento é dividido em secções onde as tensões e deformações para cada fibra de betão e barra de armadura são avaliadas, tendo em conta a não linearidade material e geométrica resultante de uma forma de encurvadura com imperfeições.

Dicas de interface para a aplicação Member

Todos os resultados das análises estão disponíveis no separador Verificação, onde a barra de ferramentas foi reorganizada e expandida com vários novos botões. A interpretação gráfica dos resultados é apresentada na cena 3D principal. Simultaneamente, os valores calculados e as verificações são listados nas tabelas de resultados, juntamente com os resultados detalhados ou seccionais correspondentes na cena 2D.

Os utilizadores podem visualizar resultados Globais ou Detalhados (seccionais). A verificação normativa global apresenta um resumo de todos os resultados disponíveis no projeto. O utilizador pode verificar imediatamente se a estrutura satisfaz ou não as verificações normativas específicas.

Se o utilizador selecionar uma secção específica na cena 3D, os resultados correspondentes são destacados na tabela de resultados e a vista detalhada da secção selecionada é apresentada na cena 2D. As tensões, deformações e verificações calculadas estão disponíveis para cada secção, para as partes de betão e armadura, em separadores específicos.

O dimensionamento e a verificação normativa de pilares esbeltos no Member para betão estão disponíveis nas edições Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert e Prestressing Enhanced do IDEA StatiCa.