O Eurocódigo especifica vários métodos de rotura de âncoras e de sapatas de betão e divide-os ainda de acordo com o tipo de carregamento. No IDEA StatiCa Connection, temos sido capazes de avaliar as âncoras até agora, mas com algumas limitações, sendo necessário realizar avaliações manualmente.
Ao mesmo tempo, era impossível ter em conta a armadura dos blocos de betão. Isto está agora a mudar com o IDEA StatiCa Detail 3D, que acrescenta mais possibilidades. O IDEA StatiCa Detail 3D não oferece verificações como as que estamos habituados na norma que as define para betão simples. No entanto, com a análise por Elementos Finitos, podemos verificar que o betão armado irá satisfazer a carga especificada, e aqui, isso irá impedir a rotura do betão, que corresponderia a essas condições. As aplicações funcionam de forma independente e podem ser utilizadas em separado, mas graças à ligação entre o Connection e o Detail, também é possível utilizar apenas o Detail como cálculo complementar.
Agora, vamos analisar uma a uma as condições do Eurocódigo e as possibilidades que as aplicações nos oferecem.
Força de tração
O Eurocódigo divide o primeiro tipo de carregamento (força de tração) em 6 casos possíveis de rotura da âncora ou do bloco de betão (a, b, c, d, e, f) e mais dois para sapatas armadas (g, h).
A figura abaixo mostra esquematicamente que tipo de rotura pode ser avaliado com a aplicação Connection e que comportamento pode ser abrangido através da utilização de betão armado e, portanto, da análise no Detail. O IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas do Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.1) para o dimensionamento de âncoras (CBFEM), enquanto o IDEA StatiCa Detail se baseia inteiramente no método dos elementos finitos (3D CSFM). Algumas opções de verificação sobrepõem-se, portanto, em ambas as aplicações, mas sempre com um método diferente.
Devido à natureza dos métodos implementados no software, apenas o betão simples pode ser considerado no Connection, enquanto apenas a sapata de betão armado pode ser considerada no Detail.
As principais hipóteses e limitações da análise para o IDEA StatiCa Detail 3D são referidas no artigo Known Limitations.
a) Rotura do aço
A rotura do aço de âncoras solicitadas apenas à tração é verificada em ambas as aplicações. A resistência à tração da âncora é verificada no Connection de acordo com a seguinte fórmula:
No Detail, as âncoras são verificadas de acordo com o Eurocódigo selecionado (1992-4 ou 1993-1-8) nas Definições do Projeto. Este comportamento aplica-se a partir da versão 25.1.1.
Em versões mais antigas, as âncoras são verificadas como varões de armadura normais, com base nos diagramas tensão–deformação definidos para materiais específicos, utilizando o valor de deformação limite máximo de 5% (calculado com base no efeito de enrijecimento à tração; saiba mais em Theoretical Background)
b) Rotura do cone de betão
A rotura do cone de betão pode ser verificada no Connection. No entanto, no Connection, a aplicação apenas pode considerar betão simples.
Portanto, no caso de rotura do cone de betão, é adequado recorrer ao IDEA StatiCa Detail, onde é disponibilizada uma análise de todo o bloco armado. A resistência à tração do betão é conservadoramente desprezada, o que significa que a capacidade resistente para a rotura do cone é, em grande medida, determinada pela quantidade de armadura especificada. Na imagem abaixo, pode ver as direções das tensões principais que indicam a forma do cone mencionado acima. Na parte direita, pode ver os valores das tensões no betão, que são avaliados face aos valores limite.
c) Rotura por arrancamento (pull-out)
Esta verificação normativa está disponível no Connection apenas para determinados casos (ver a primeira imagem deste artigo). É necessária uma avaliação adicional para âncoras mecânicas pós-instaladas.
No Detail, é possível configurar as chamadas âncoras adesivas e especificar a resistência de aderência de cálculo de acordo com os seus parâmetros técnicos. As âncoras serão então verificadas com base nesses parâmetros. (Aplicável apenas a betão armado.)
d) Rotura combinada por arrancamento e rotura do betão em fixadores colados
Esta rotura só pode ser detetada no Detail, onde as tensões no betão e as zonas de ancoragem são avaliadas através do 3D CSFM. O mecanismo de rotura combinada por arrancamento e rotura do betão baseia-se, no Detail, nos princípios definidos acima, e a sua avaliação faz parte da verificação da resistência do betão e da ancoragem. (Aplicável apenas a betão armado.)
e) Rotura por fendilhação do betão (splitting)
Não é possível avaliar no Connection. No Detail, a rotura por fendilhação é geralmente um problema do betão simples, sendo que a utilização de armadura impede a sua ocorrência. Ao mesmo tempo, é possível observar as tensões e deformações tanto da armadura sob compressão ou tração como do betão sob compressão na aplicação Detail.
f) Rotura por rebentamento lateral do betão (blow-out)
Para betão simples, é possível a verificação normativa empírica de acordo com o Eurocódigo no Connection.
Para elementos estruturais armados, é possível utilizar o Detail. A rotura por rebentamento lateral do betão é abrangida pela análise da resistência do betão, onde as tensões de tração são transferidas apenas pela armadura (como mencionado várias vezes acima).
Verificações adicionais para blocos de betão armado:
Para sapatas armadas, é necessária uma avaliação adicional da armadura. A rotura do aço da armadura e a rotura por ancoragem da armadura fazem parte da avaliação da armadura no Detail.
g) Rotura do aço da armadura
h) Rotura por ancoragem da armadura
Carga de corte
O Eurocódigo divide o segundo tipo de carregamento (força de corte) em 4 casos possíveis de rotura da âncora ou do bloco de betão (a, b, c, d) e mais dois para sapatas armadas (e, f).
A figura abaixo mostra esquematicamente que tipo de rotura pode ser avaliado com a aplicação Connection e também que comportamento pode ser abrangido através da utilização de betão armado e, portanto, da análise no Detail. O IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas do Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.2) para o dimensionamento de âncoras (CBFEM). Todos os tipos de rotura causados pela força de corte podem ser abrangidos na aplicação Connection.
No IDEA StatiCa Detail 3D, o corte pode ser transferido por atrito, âncoras ou chaveta de corte. É importante referir que apenas a sapata é avaliada. Outras partes de aço (por exemplo, chaveta de corte, soldaduras) precisam de ser verificadas no Connection ou noutro local. Novamente, é preciso salientar que apenas o betão armado é necessário.
a) Rotura do aço sem braço de alavanca
A rotura do aço sem braço de alavanca de âncoras solicitadas ao corte é verificada no Connection. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
No Detail, as âncoras são novamente verificadas de acordo com o Eurocódigo selecionado (1992-4 ou 1993-1-8) nas Definições do Projeto. Este comportamento aplica-se a partir da versão 25.1.1. A avaliação não é possível no Detail para versões mais antigas.
b) Rotura do aço com braço de alavanca
A rotura do aço com braço de alavanca de âncoras solicitadas ao corte é verificada apenas no Connection. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
A avaliação não é possível no Detail.
c) Rotura do betão por arrancamento lateral (pry-out)
A rotura do betão por arrancamento lateral de âncoras solicitadas ao corte é verificada apenas no Connection. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
A capacidade resistente ao corte do betão através da placa de base é depois avaliada na aplicação Detail.
d) Rotura do betão na extremidade (edge failure)
A rotura do betão na extremidade de âncoras solicitadas ao corte é verificada no Connection apenas para betão simples. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
A rotura do betão na extremidade pode ser verificada no Detail (apenas betão armado).
Verificações adicionais para blocos de betão armado:
Para sapatas armadas, é necessária uma avaliação adicional da armadura. A rotura do aço e a rotura por ancoragem da armadura fazem parte da avaliação da armadura no IDEA StatiCa Detail.
e) Rotura do aço da armadura complementar
f) Rotura por ancoragem da armadura complementar
Conclusão
A vantagem mais significativa encontra-se em exemplos como a ancoragem próxima de uma extremidade e outros casos em que o betão simples não satisfaz a carga exigida. Note-se que as âncoras e as chavetas de corte precisam de ser avaliadas adicionalmente no Connection, mas, em conjunto, estas duas ferramentas de software oferecem uma solução abrangente.
Devido ao método e à forma como a aplicação foi concebida, a aplicação Detail é adequada apenas para sapatas armadas.