Análise de rigidez - ligação de momento W para HSS (AISC)

O exemplo é retirado do artigo Shearly Perfect de Larry S. Muir e Carlo Lini:

https://lsc-pagepro.mydigitalpublication.com/publication/?m=7946&i=669446&view=articleBrowser&article_id=3736617&pre=1

Uma viga W16x31 com um vão de 30 pés está ligada a um pilar HSS 10x10x1/2 e carregada por uma força de corte de 10 kips e um momento fletor de 318 kip-in.

Esta ligação é frequentemente classificada como rígida porque os banzos são diretamente soldados ao pilar. No entanto, a parede do pilar de secção oca não tem apoio direto e deforma-se significativamente. Os autores apresentam um método muito simplificado para estimar a rigidez desta ligação:

O IDEA StatiCa fornece uma análise de rigidez detalhada baseada em elementos finitos. São apresentados vários valores:

• M_Ed - momento fletor aplicado
• M_j,Rd - resistência da ligação à carga
• S_j,ini - rigidez inicial assumida como rigidez secante a 2/3 M_j,Rd
• S_js - rigidez secante para a carga aplicada
• \(\phi\) - rotação para a carga aplicada
• \(\phi_c\) - capacidade de rotação estimada (a 15 % de deformação plástica das chapas de aço; note-se que todos os outros modos de rotura são negligenciados - deve ser assegurado um dimensionamento adequado, bem como a resistência das soldaduras e dos parafusos)
• L - comprimento do elemento analisado utilizado para classificação segundo a rigidez
• S_j,R - limite inferior para ligação rígida
• S_j,P - limite superior para ligação articulada

De acordo com ambas as abordagens, a ligação é classificada como semi-rígida. O autor afirma: "Com base nesta análise, é duvidoso que a ligação possa ser considerada uma ligação totalmente restringida, embora um modelo mais preciso possa resultar numa restrição mais próxima de 20." Por mais próximo de 20, os autores referem-se ao valor de \(\frac{K_s L}{E I}\) igual a 5,3 neste caso. Isso significa que a ligação é provavelmente mais rígida. Isto é confirmado pela análise de rigidez no IDEA Connection. 

É importante notar que as soldaduras de topo de penetração total dos banzos da viga não garantem a ligação rígida. A rigidez do apoio, neste caso a parede do HSS, deve também ser tida em conta.