Introdução
O Stability define separadamente as imperfeições globais e as imperfeições dos elementos. As imperfeições globais são introduzidas como uma simples inclinação em X e Y ou como um modo de encurvadura escalado, obtido a partir da LBA. As imperfeições dos elementos são introduzidas apenas como um modo de encurvadura escalado, obtido a partir da LBA com condições de fronteira adicionais. Ambas são utilizadas na GMNIA.
O procedimento típico é o seguinte:
- Executar a MNA e a LBA. Os resultados da LBA não são necessários se for utilizada apenas a inclinação simples.
- Analisar os modos de encurvadura e selecionar os relevantes para as imperfeições.
- Determinar as amplitudes das imperfeições de acordo com a norma de cálculo.
- Introduzir as imperfeições no separador LBA+IMP da grelha de propriedades, no separador CHECK .
- Executar a GMNIA considerando ambos os sinais das imperfeições e adotar o resultado mais desfavorável como condicionante.
Tipos de imperfeições e respetivas definições
Em geral, devem ser aplicados três tipos de imperfeições na GMNIA.
A. Imperfeições globais (desaprumo) da estrutura
Uma imperfeição global representa o facto de a estrutura, no seu conjunto, nunca ser perfeitamente vertical. Os pilares são montados ligeiramente fora de prumo e os apoios não estão perfeitamente nivelados, pelo que toda a parte analisada tem uma ligeira inclinação inicial. Esta imperfeição é relevante sobretudo para estruturas sensíveis a deslocamentos laterais, nas quais o deslocamento horizontal da estrutura global aumenta os esforços internos. Pode ser definida de duas formas:
Definição de imperfeições globais - método "Inclinação simples"
A inclinação simples aplica a imperfeição global de desaprumo como uma inclinação inicial de toda a estrutura, sem recorrer a resultados da LBA nem a modos de encurvadura. É definida no separador LBA+IMP, em Imperfeição global da estrutura, através das inclinações Dx e Dy em mm/m, ou seja, o deslocamento horizontal nas direções globais X e Y por metro de altura. Cada nó é deslocado linearmente em função da sua altura acima do Nível zero [m], tipicamente definido no topo das fundações ou nas bases dos pilares, onde o deslocamento é nulo.
Definição de imperfeições globais - método "Modo de encurvadura"
O método do modo de encurvadura aplica a imperfeição global como uma combinação escalada de modos de encurvadura obtidos a partir da LBA, calculados com as condições de fronteira definidas no separador MODEL. É definido no separador LBA+IMP, em Imperfeição global da estrutura, com o Método definido como Modo de encurvadura e com a Amplitude da imperfeição do modo de encurvadura [mm], ou seja, o desvio máximo da geometria imperfeita.
A tabela apresenta os modos de cada combinação de cargas, com os seguintes parâmetros:
- Fator é o fator de carga crítica αcr pelo qual a combinação de ações de cálculo teria de ser multiplicada para provocar a encurvadura elástica da estrutura num determinado modo de encurvadura.
- Relevância [%] é uma medida da facilidade com que a estrutura se deforma num determinado modo de encurvadura. Compara a dimensão da parte deformada da estrutura com a energia elástica necessária para essa deformação. Um modo em que uma grande parte da estrutura se deforma com pouca energia obtém um valor de relevância elevado, enquanto um modo que deforma apenas uma pequena parte da estrutura, ou que requer muita energia, obtém um valor baixo.
- Peso [-1, 1] é um fator que inclui um modo de encurvadura na imperfeição e define o respetivo sentido. Qualquer valor não nulo entre −1 e 1 ativa o modo, e o sinal do valor determina o sentido da deformação. O peso multiplica a Amplitude da imperfeição do modo de encurvadura [mm] introduzida, pelo que o modo é aplicado com a amplitude peso × amplitude. Uma célula vazia ou o valor zero significa que o modo não é utilizado.
Selecione os modos em que toda a estrutura sofre deslocamento lateral, tipicamente os que têm o fator mais baixo e uma relevância elevada, e execute a GMNIA considerando ambos os sinais dos pesos.
B. Imperfeições dos elementos
Uma imperfeição de um elemento representa a curvatura ou a torção inicial de um elemento individual, em conjunto com o efeito das tensões residuais de laminagem ou de soldadura. É aplicada com a forma do modo de encurvadura do elemento relevante obtido na LBA (flexão, torção, flexo-torção ou encurvadura lateral-torcional). Para estruturas sensíveis a deslocamentos laterais, as imperfeições dos elementos são combinadas com a imperfeição global, e não utilizadas em sua substituição.
Definição de imperfeições dos elementos
As imperfeições dos elementos são aplicadas como uma combinação escalada de modos de encurvadura obtidos a partir da LBA com condições de fronteira adicionais: são acrescentados apoios nas direções X e Y nas extremidades de todos os elementos adjacentes ligados aos elementos CBFEM, modelados por elementos de viga 1D. Estes apoios impedem a obtenção de modos de encurvadura globais, pelo que os modos de encurvadura representam a encurvadura dos elementos individuais entre os respetivos pontos de ligação. São definidas no separador LBA+IMP, em Imperfeição do elemento, através da Amplitude da imperfeição do modo de encurvadura [mm].
A tabela em Imperfeição do elemento funciona da mesma forma que a das imperfeições globais descrita acima. A única diferença é que os modos de encurvadura provêm da LBA com condições de fronteira adicionais. Para cada combinação de cargas (Cargas), a tabela lista os modos de encurvadura (Modo) com o respetivo fator de carga crítica (Fator, αcr) e a Relevância [%]. Um Peso entre −1 e 1 inclui um modo na imperfeição e multiplica a Amplitude da imperfeição do modo de encurvadura [mm], e o seu sinal define o sentido.
Selecione os modos que apresentam encurvadura por flexão, por torção, por flexo-torção ou encurvadura lateral-torcional dos elementos analisados e execute a GMNIA considerando ambos os sinais dos pesos.
C. Imperfeições das chapas
Uma imperfeição de uma chapa representa a falta de planeza inicial de chapas individuais, como almas, banzos ou enrijecedores. É aplicada com a forma do modo de encurvadura local relevante obtido na LBA.
Definição de imperfeições das chapas
As imperfeições das chapas são definidas na mesma tabela de Imperfeição do elemento; não existe uma introdução separada para estas imperfeições. Se a tabela contiver modos de encurvadura que representem a encurvadura local de chapas de banzos ou de almas, inclua-os na imperfeição definindo um Peso não nulo para esses modos.
Visualização das imperfeições
O grupo Imperfeição do separador CHECK oferece três formas de visualizar as imperfeições na cena 3D:
- Modo LB apresenta o modo de encurvadura da tabela e da linha que se encontram atualmente em foco.
- Parcial apresenta a imperfeição do tipo cuja tabela se encontra atualmente em foco: global ou do elemento.
- Total apresenta a soma de todas as imperfeições, independentemente do foco. Esta é a geometria imperfeita que entra na GMNIA.
Amplitudes das imperfeições com base nas normas de cálculo
Cada norma contém diretrizes sobre como determinar as imperfeições, que são introduzidas no Stability para a análise GMNIA. Seguidamente, são apresentadas as definições descritas no Eurocódigo.
Imperfeições globais (desaprumo)
As imperfeições globais da estrutura são descritas na EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). A estrutura deve ser inclinada sob a forma de uma imperfeição equivalente de desaprumo, de acordo com a figura seguinte.
Imperfeição equivalente de desaprumo (da EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
O ângulo de imperfeição é:
em que:
- ϕ0 = 1/200 – valor base da imperfeição
- – fator de redução para a altura h aplicável a pilares
- h – altura da estrutura em metros
- – fator de redução para o número de pilares numa fiada
- m – número de pilares numa fiada, incluindo apenas os pilares que suportam uma carga vertical NEd não inferior a 50 % do valor médio do pilar no plano vertical considerado
Imperfeições dos elementos
As imperfeições locais dos elementos são descritas na EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). A amplitude da imperfeição e0 é calculada no Quadro 5.1, devendo ser utilizada a análise plástica.
Para determinar a curva de encurvadura no separador, é necessário decidir, com base no modo de encurvadura apresentado na análise LBA no Member, se:
- O elemento está predominantemente comprimido, sendo previsível encurvadura por flexão, por torção ou por flexo-torção, e utilizar o Quadro 6.2,
- Ou se o elemento está predominantemente fletido e o principal modo de rotura é a encurvadura lateral-torcional, e utilizar o Quadro 6.4.
Imperfeições locais das chapas
As amplitudes seguem a EN 1993-1-5, Cl. C.5. Para chapas esbeltas, a imperfeição local é 1/200 do menor vão do painel da chapa. Para secções transversais esbeltas (classe 4), devem ser combinados pelo menos dois modos de encurvadura, de forma que a encurvadura local e a encurvadura do elemento possam interagir.
Sentido das imperfeições
Cada imperfeição deve ser aplicada nos sentidos positivo e negativo, sendo decisivo o resultado mais desfavorável. Quando várias imperfeições são combinadas, devem ser calculadas todas as combinações dos respetivos sentidos.