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2017-06-13

Carregamento de acordo com a norma EN 1991-1-4 e segurança contra o capotamento de garrafas cilíndricas

Este artigo descreve a determinação dos coeficientes de força utilizando uma carga de vento e o cálculo de um fator de estabilidade devido a encurvadura por flexão-torção.

Coeficiente de segurança contra capotamento O elemento estrutural corre o risco de capotar.
Coeficiente de segurança contra capotamento = 1: O momento de estabilidade e o momento de derrubamento são iguais. O modelo é instável e não pode ser descartada a possibilidade de capotamento.
Coeficiente de segurança contra capotamento 1: O modelo não corre o risco de capotar.

Exemplo

Como exemplo, existe um cilindro circular com um diâmetro de 2,5 m e uma altura de 6 m. Está localizado na zona de carga de vento 2 com a categoria de terreno 3.

Valor fundamental da velocidade de base:
vb0 = 25,0 m/s

Fator direcional:
cdir = 1

Coeficiente de estação:
cestação = 1

Densidade do ar à pressão atmosférica de 1013 hPa e T = 10° C:
ρ = 1,25 kg/m³

Viscosidade cinemática do ar:
ν = 15 ∙ 10 -6 m 2/s  

Velocidade de base:
vb = cdir ∙ cestação ∙ vb0 = 25,0 m/s

Pressão de velocidade básica:
qb = 1/2 ∙ ρ ∙ vb 2 = 0,391 kN/m²

Pressão de velocidade de pico:
qp = 1,5 ∙ qb = 0,586 kN/m²

Velocidade de pico:

Rugosidade de superfície equivalente:
k = 0,2 mm (aço galvanizado)

Relação entre rugosidade equivalente e largura da superfície:
k/b = 8 ∙ 10 -5

Número de Reynolds:

Coeficiente de força de cilindros sem fluxo de extremidade livre:

Esbelteza efetiva:
λ = l/b = 2,4

Fator de efeito final:
ψλ = 0,65

Coeficiente de estrutura:
cs cd = 1

Área de referência:
Aref = l ∙ b = 15 m²

Coeficiente de força:
cf = cf0 ∙ ψλ = 0,498

Força do vento:
Fw = cs cd ∙ cf ∙ qp ∙ Aref = 4,377 kN

Carga de superfície devido ao vento:
Fw = Fw/Aref = 0,29 kN/m²

Fator de estabilidade devido a capotamento

Altura do cilindro circular:
h = 6 m

Distância entre apoios:
a = 1,35 m

Peso próprio:
FG =18,495 kN

Momento de derrubamento:
MK = Fw ∙ h/2 = 13,13 kNm

Momento de estabilidade:
MS = FG ∙ a/2 = 12,48 kNm

Coeficiente de segurança contra capotamento:
η = MS/MK = 0,95

Se utilizar o RFEM para o cálculo, pode reconhecer a partir da posição das resultantes que estão na sua extensão por trás da borda invertida do cilindro circular. Assim sendo, o modelo ficaria instável se os apoios não estivessem adicionalmente protegidos contra arrancamento.


Autor

O Eng. Baumgärtel presta apoio técnico a clientes da Dlubal Software.

Ligações
Referências
  1. Eurocódigo 1: Ações em estruturas - Parte 1-4: Allgemeine Einwirkungen, Windlasten; DIN EN 1991-1-4:2010-12
  2. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12
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