Dimensionamento estrutural e verificação normativa de um pórtico de aço (EN)
1 Novo projeto
Comece por iniciar o IDEA StatiCa e selecione a aplicação Member (descarregue a versão mais recente).
Crie um novo projeto, escreva o seu nome e selecione a pasta onde será guardado. Em seguida, escolha o código de dimensionamento, as propriedades dos materiais iniciais e o tipo de topologia. Adicione as coordenadas dos nós do detalhe estrutural e adicione os elementos entre esses nós. Por fim, clique em Create Project e comece a modelar o detalhe estrutural.
2 Elementos analisados
Aqui pode visualizar e alterar os parâmetros dos elementos adicionados para a análise. Altere a secção transversal do pilar AM1 para HEB260.
3 Elementos relacionados
Para adicionar elementos relacionados, que funcionam como apoios e partes de transferência de carga para o detalhe estrutural, clique no cubo do nó na cena 3D ou selecione o CON# na lista em árvore. Aqui pode adicionar elementos relacionados com extremidade livre ou contínuos, clicando nas direções dos eixos X, Y, Z de acordo com o sistema de coordenadas global. Adicione 2 elementos com extremidade livre na direção Y.
Em seguida, selecione o elemento relacionado RM4 na cena 3D ou na lista em árvore e modifique as suas propriedades, como a secção transversal, o comprimento, a orientação e os apoios nas extremidades livres.
E modifique o elemento relacionado RM5 em conformidade.
4 Ações
No menu Ações, pode adicionar e modificar efeitos de ação. Um efeito de ação corresponde a um grupo ao qual pode adicionar uma ou mais cargas distribuídas em qualquer elemento analisado ou relacionado. Em alternativa, dentro de um efeito de ação, pode introduzir forças internas nodais nas extremidades dos elementos.
Um efeito de ação contendo um conjunto de cargas lineares foi gerado automaticamente para todos os elementos. Elimine 2 deles clicando com o botão esquerdo do rato em cada linha do separador e selecionando Delete ou clicando no ícone na barra de ferramentas.
Em seguida, atribua uma carga distribuída ao elemento AM2 e modifique a sua magnitude para -300 kN/m e a largura para 300 mm para corresponder à viga.
5 Ligações
De seguida, pode dimensionar as juntas. Selecione um cubo de nó na cena 3D ou selecione um CON# na lista em árvore e clique em Edit connection.
Comece pela junta CON1 na base do pilar esquerdo. O módulo de aplicação IDEA StatiCa Connection abre-se e pode dimensionar a junta selecionando um dos modelos predefinidos.
Neste caso, clique no botão Propose na barra de ferramentas e selecione o primeiro modelo paramétrico.
De seguida, configure os parâmetros de acordo com a imagem abaixo e feche a aplicação Connection.
Em seguida, escolha a junta CON2 e clique em 'Edit Connection' no módulo IDEA StatiCa Connection.
Com base nas capturas de ecrã abaixo, defina a ligação. Em primeiro lugar, adicione a operação Cut.
Em seguida, selecione End plate.
Defina as Cleats.
Adicione Widener.
Defina os Stiffeners.
Consequentemente, a sua ligação deverá ter o aspeto da imagem seguinte.
Continue editando a junta CON3.
Aqui, adicione apenas uma operação Cut e defina o método de corte como Mitre Cut para criar uma ligação rígida.
Por fim, edite a junta CON4. Embora o software nos ofereça a possibilidade de replicar simplesmente o mesmo dimensionamento da CON1, iremos editar a ligação para criar uma diferente.
Adicione a operação Base plate e modifique os parâmetros de acordo com a imagem seguinte.
Adicione Wideners a todas as partes.
6 Verificação
Prossigamos para o separador Check e realizemos a análise. A análise no IDEA StatiCa Member é calculada em três etapas utilizando a tecnologia CBFEM. Primeiro, analise a MNA (análise materialmente não linear) para verificar a capacidade estrutural; em seguida, calcule a LBA (análise linear de bifurcação) para investigar a estabilidade estrutural e, por fim, introduza as imperfeições iniciais nas formas de encurvadura adequadas e calcule a GMNIA (análise não linear geométrica e material).
Em primeiro lugar, para este projeto complexo em particular, é necessário aumentar o Number of analysis iterations para 40 e o Divergent iterations count para 10 na Code setup, de modo a fornecer capacidade computacional suficiente para o cálculo.
E depois selecione a análise MNA e pressione Calculate.
Os resultados da análise MNA são apresentados e pode verificar o estado de cada parte estrutural, bem como os resultados na janela 3D, por exemplo, a distribuição de deformações na parte analisada da estrutura.
Em seguida, mude para a análise LBA e repita o Calculation.
Pode ler os fatores da forma de encurvadura no separador e visualizar a primeira forma de encurvadura 1.
Pode navegar pela visualização das outras formas de encurvadura selecionando-as no separador, por exemplo, a forma de encurvadura 6.
Uma vez que pelo menos um dos fatores da forma de encurvadura é inferior a 15, mude para a GMNIA para realizar a análise não linear da estabilidade estrutural. De acordo com a EN 1993-1-1, escolha a forma de encurvadura mais crítica ou uma combinação de formas de encurvadura e introduza a imperfeição inicial da viga crítica. Neste caso, escolha a primeira forma de encurvadura 1 como a mais crítica. Mude para o separador GMNIA no painel direito e determine a imperfeição de 9 mm (0,5xL/300 = 0,5*5400/300 = 9 mm), que introduz como Amplitude na coluna 1.
De seguida, clique novamente no botão Calculate. Neste caso, a análise pode demorar vários minutos.
Ao navegar pelos resultados, pode notar que as cargas aplicadas na GMNIA não atingiram 100%, o que significa que, sob as cargas aplicadas, a estrutura perde estabilidade. Para que as verificações de estabilidade sejam satisfeitas, é necessário reforçar o pórtico.
7 Operações
Volte ao separador Design e, no menu em árvore, navegue até Operations, clique com o botão direito em AM2 e adicione enrijecedores Transversal para reforçar o canto do pórtico mais solicitado e reduzir os efeitos de encurvadura.
Na operação STIFF T1, defina a espessura para 20 mm e a posição X para 5200 mm, conforme mostrado na imagem seguinte.
Em seguida, modifique os parâmetros do enrijecedor e adicione mais um enrijecedor transversal à mesma viga AM2 e outro ao pilar AM3, posicionando-os corretamente.
Copie a operação STIFF T1 e defina as novas propriedades de acordo com a imagem abaixo.
Crie uma nova operação de enrijecimento para AM3 e defina as propriedades conforme mostrado na imagem seguinte.
Agora volte ao separador Check e repita o cálculo em três etapas - MNA, LBA, GMNIA. O pórtico dimensionado passou as verificações normativas de estabilidade com as imperfeições iniciais aplicadas, e pode navegar pelos resultados, como a distribuição de deformações e o diagrama de esforços internos.
8 Relatório
Por fim, aceda ao separador Report. O IDEA StatiCa oferece um relatório totalmente personalizável para imprimir ou guardar num formato editável.
Dimensionou, otimizou e realizou a verificação normativa de um pórtico de aço como detalhe estrutural de acordo com o Eurocódigo (EN).