Classificação da secção num caso de flexão uniaxial com força axial

Classes de secções

O Eurocódigo 3 [1] define quatro classes de secções:

Querschnittsklassen

A classificação de uma secção fornece os seguintes parâmetros e condições de fronteira:

• Apoio de uma parte de secção (em um ou em ambos os lados)
• Comprimento c de uma secção de secção
• Espessura t de uma secção de secção
• Limite de elasticidade de elasticidade do aço utilizado na forma do fator ε
• Distribuição das tensões na secção de secção dimensionada
  

A classe da parte da secção com o valor menos favorável prevalece para a secção completa. Para secções em I e secções em H, esta é geralmente a alma comparativamente esbelta.

distribuição de tensões

A distribuição de tensões é detectada pelo parâmetro alfa (plástico, classes 1 e 2) ou psi (elástico, classe 3). Neste caso, alfa representa o comprimento percentual da tensão de compressão na secção, enquanto psi representa a relação das tensões de contorno.

Explicação de Alpha e Psi

Importante:

• As tensões existentes são sempre calculadas para cima ou para baixo até ao limite de elasticidade.
• As tensões de compressão devem ser sempre definidas como positivas e as tensões de tração como negativas.

Na flexão apenas uniaxial com uma secção de simetria dupla, a determinação de alfa e psi é trivial. A existência de uma força axial adicional requer mais considerações. O interessante é, em que medida a força normal se aplica. Existem duas abordagens e ambas são implementadas no RF-STEEL EC3.

Método para determinar alfa e psi

Em primeiro lugar, existe a segunda opção "Aumentar N_Ed e M_Ed uniformemente", que está predefinida no RF‑/STEEL EC3. No caso da distribuição de tensões elástica, as tensões existentes são aumentadas pela relação de tensão de cedência/tensão de compressão maior na secção. O parâmetro psi resulta da relação entre tensão de compressão e tensão de tração. Se a distribuição de tensões é plástica, o momento e a força axial são aumentados até que uma das condições de interação especificadas em [1] seja atingida e, assim, o estado limite plástico seja alcançado. Consulte a explicação em [2] , Página 13.

O RF-STEEL EC3 utiliza a condição de interação de acordo com a Fórmula 6.2 porque é facilmente rastreável e válida para todos os tipos de secções. O gráfico a seguir mostra um exemplo de IPE 360, S 235, com as seguintes forças internas e resistências plásticas:
M_y,Ed = 125,0 kNm N_Ed = 300,0 kN
M_y,Rd = 239,5 kNm N_Rd = 1709,0 kN

Mostrar diagrama de interação

A extrapolação das tensões existentes resulta nos seguintes esforços internos limite:
M_N,y,Rd = 179,2 kNm N_My,Rd = 430,1 kN

Com base na força axial limite, o tamanho do bloco de tensão pode agora ser determinado e aplicado nos eixos que dividem a área da secção. Ao considerar os restantes blocos de tensão do momento fletor, pode agora determinar o comprimento da tensão de compressão na secção e, assim, o parâmetro alfa.

Cálculo de alfa

A primeira opção, "N_Ed fixo, aumentar M_Ed para atingir f_yd ", pode ser explicada facilmente na distribuição de tensões plásticas. A força axial não é extrapolada, mas sim aplicada ao tamanho de ação. Consequentemente, a área de compressão e o alfa são geralmente menores ao utilizar esta opção.

A determinação dos valores limite de c/t para as classes de secções individuais não é explicada em maior detalhe neste artigo. Esta informação pode ser encontrada em [1], Tabela 5.2.

Referências

[1]
Eurocódigo 3: Dimensionamento de estruturas de aço - parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios; EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2]
SEMI-COMP+: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocódigo 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. Graz: TU Graz - Institut für Stahlbau, julho de 2011