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2017-01-30

Classificação de secções e análise plástica no SHAPE-THIN

O programa de propriedades de secções SHAPE-THIN determina as propriedades de secções efetivas de secções de parede fina de acordo com o Eurocódigo 3 e o Eurocódigo 9. Alternativ sind im Programm plastische Untersuchungen für allgemeine Querschnitte nach der Simplex-Methode möglich. Bei diesem Verfahren werden die plastischen Querschnittsreserven für elastisch ermittelte Schnittgrößen iterativ bestimmt.Folgendes Beispiel beschreibt die wirksamen Querschnittswerte im Bereich einer Ausklinkung eines I-förmigen Walzprofils. Anschließend werden die Ergebnisse mit einer plastischen Analyse verglichen.

Secção

A secção é criada utilizando a biblioteca de secções. Ao definir a secção laminada IPE 200, é ativada a opção "Reduzir secção em elementos individuais". O material da secção é o aço estrutural S 235.

O entalhe pode ser gerado dividindo o elemento da alma a uma distância de 30 mm. Depois, os elementos e os arredondamentos sobrepostos podem ser eliminados.

Esforços internos

No nosso exemplo, é especificada uma força de compressão muito grande com momentos de flexão pequenos.

As constelações de forças internas podem ser analisadas utilizando diversos casos de carga, posições x ou números de barras. O SHAPE-THIN oferece a possibilidade de importar os esforços internos do RFEM ou do RSTAB.

Classificação da secção

Após o cálculo, é atribuída aos banzos a classe de secção 1. A alma pertence à classe de secção 3.

Para que a alma atinja o limite de elasticidade para uma distribuição de tensões elástica, o momento plástico resistente não pode desenvolver devido à encurvadura local. De qualquer forma, a encurvadura local não ocorre antes de atingir o limite de elasticidade.

Secções efetivas

Como pode observar no gráfico das tensões, o momento fletor My reduz as tensões de compressão na borda livre da alma. Para um dimensionamento adicional, este momento é definido como zero. A constelação de forças internas alterada pode ser atribuída a uma nova barra, por exemplo, associada a uma nova tripulação.

Consequentemente, a alma está agora atribuída com secção de classe 4. A largura efetiva da secção é apenas 62% do comprimento da barra.

As tensões podem ser representadas quer na secção completa (em cima à esquerda na figura) quer na secção reduzida (direita).

Dimensionamento plástico

No SHAPE-THIN também é possível realizar a análise plástica para ambas as constelações de forças internas. Para fazer isso, é necessário selecionar a opção "Verificação de capacidade plástica" na caixa de diálogo Dados gerais. Neste dimensionamento, o fator de alargamento αplast é determinado como o máximo de uma tarefa de otimização linear para atingir a resistência plástica da secção, tendo em consideração as condições de interação ("Algoritmo Simplex revisado").

O cálculo simplex dá como resultado reservas plásticas de 541% e 862% para ambas as forças internas da barra.

É evidente que o risco de rotura da resistência da secção é muito maior no caso de compressão (barra 2) do que no caso de efeitos combinados, embora apenas uma parte da alma seja eficaz de acordo com o Eurocódigo 3. No entanto, nesta análise, as diferentes abordagens dos dois métodos não devem ser misturadas: de acordo com o Eurocódigo 3, é discutível se uma secção de secção é suscetível a encurvadura. Este é o caso das secções de classe 4. Depois, é necessário analisar se a restante secção efetiva é capaz de absorver os esforços internos. Por outro lado, o método simplex realiza um cálculo plástico das tensões, que não é afetado pelas relações c/t das partes da secção. Por isso, não é realizada uma análise de encurvadura local, apenas uma análise de tensão plástica.

Conclusão

O SHAPE-THIN classifica as secções de parede fina de acordo com o EC 3 e o EC 9 através da determinação das larguras efetivas, bem como das propriedades da secções efetivas. As tensões podem ser verificadas em conformidade em relação a uma secção reduzida. Em contraste, a análise plástica de acordo com o método Simplex não considera quaisquer efeitos locais da encurvadura. Isso pode levar a relações de dimensionamento mais favoráveis. No entanto, estes não são alcançados na secção devido a roturas de estabilidade.


Autor

O Eng. Vogl cria e gere a documentação técnica.

Ligações
Referências
  1. EC 3. (2009). Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
  2. Kindmann, R.; Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit. Berlin: Ernst & Sohn, 2002
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