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2017-03-30

Análise de estabilidade de elementos de superfície exemplificado numa parede de madeira laminada cruzada - 2ª parte

O seguinte artigo descreve um dimensionamento utilizando o método da barra equivalente de acordo com [1] Secção 6.3.2, realizado com o exemplo de uma parede de madeira laminada cruzada suscetível a encurvadura descrita na Parte 1 desta série de artigos. A análise de encurvadura será realizada como uma análise de tensão de compressão com resistência à compressão reduzida. Para isso, é determinado o fator de instabilidade kc, o qual depende em primeiro lugar da esbelteza do componente e do tipo de apoio.

A determinação da relação de esbelteza requer o momento de inércia efetivo I, entre outros. Esta pode ser calculada a partir da rigidez à flexão (direção y) da superfície (ver Figura 3 na Parte 1). Além disso, é calculada a área da rede A darede, para a qual são considerados os componentes das camadas longitudinais na direção y (ver Figura 2). Uma vez que o valor do percentil mais baixo da tensão de encurvadura crítica deve ser determinado, o valor do quinto percentil deve ser utilizado para o módulo de elasticidade. Para madeiras de madeira macia, este deveria ser 2/3 do valor médio do módulo de elasticidade de acordo com a EN 338. O fator de imperfeição βc tem em consideração a amplitude da pré-curvatura dependendo do material. Este coeficiente para barras dentro dos limites de retilinidade é de 0,2 (L/300) para madeira maciça e de 0,1 (L/500) para madeira laminada colada e madeira folheada laminada. Outros cálculos aplicam o fator de imperfeição de 0,2 para madeira laminada cruzada, de acordo com [2] Anexo K.6.3. A duração da carga é considerada como "médio prazo", resultando num fator de modificação kmod de 0,8 para madeira laminada cruzada.

O fator de instabilidade que reduz a resistência à compressão é de 0,37. Como pode ver na Figura 2, o valor de cálculo resultante é 1,44 > 1,00. Assim, a verificação de estabilidade não é cumprida.

Para evitar o cálculo manual, também pode ser realizado uma verificação de barra equivalente no módulo adicional RF-TIMBER Pro. Para isso, é atribuído o tipo de barra "viga resultante" à barra correspondente no modelo (ver Figura 3). Esta viga resultante não tem rigidez adicional e integra os esforços internos da superfície na área de integração definida. Para poder dimensionar esta barra no RF-TIMBER Pro, a secção e o material correspondentes têm de ser atribuídos a esta barra. Neste caso, as propriedades de rigidez do Stora Enso CLT 100 C5s divergem da norma. Por isso, é necessário criar um novo material definido pelo utilizador e ajustar as propriedades de rigidez. Para representar corretamente os momentos de inércia para o dimensionamento, tem de ser criada uma secção com uma largura efetiva. Este pode ser calculado utilizando a rigidez à flexão e a altura da secção (ver Figura 3).

Para obter a mesma rigidez à flexão para a barra homogénea, precisamos de uma secção de b/h = 92,56 mm/1000 mm. Assim, o momento de inércia correto é determinado ao realizar a verificação de encurvadura. No entanto, como a área de compressão Aaplicada é muito grande neste caso, ela teve de ser reduzida para o dimensionamento. Esta redução pode ser conseguida ajustando o comprimento efetivo lef, por exemplo. Para isso, o comprimento efetivo lef,z,TIMBERPro é definido no Excel utilizando a pesquisa do valor alvo, que resulta do fator de instabilidade efetiva ajustado kc,z,ef (ver Figura 4).

Desta forma, o comprimento efetivo ajustado considera a área da secção de forma diferente da secção efetiva na verificação de encurvadura. O dimensionamento é o mesmo que o cálculo manual (ver Figura 5).

Se devem estar disponíveis momentos de flexão (devidos ao vento, por exemplo) além da força axial, eles podem ser considerados no RF-TIMBER Pro com o mesmo procedimento, uma vez que o módulo de secção Sz correto já é considerado para a tensão de flexão. No caso de flexão desviada, o fator km pode ser multiplicado adicionalmente pelo fator bef/bnet na configuração do anexo nacional para determinar corretamente o módulo de secção Sy.


Autor

O Eng. Rehm participa nos desenvolvimentos da área das estruturas de madeira e presta apoio técnico a clientes.

Ligações
Referências
  1. Eurocódigo 5: Dimensionamento de estruturas de madeira - Parte 1-1: Geral – Regras comuns e regras para edifícios; DIN EN 1995-1-1:2010-12
  2. Eurocódigo 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten - Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau - Nationale Festlegungen zur Umsetzung der OENORM EN 1995-1-1, nationale Erläuterungen und nationale Ergänzungen; ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15
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