Análise da capacidade de carga de ligações de pórticos aparafusadas de acordo com EC 3-1-8

Canto do pórtico no RF-/FRAME JOINT Pro

Os componentes básicos para uma ligação de parafuso rígida são:

• Campo de alma do pilar com tensão de corte
• Alma de pilar com compressão transversal
• Alma de pilar com tração transversal
• Banzo de pilar com flexão
• Chapa de extremidade com tensão de flexão
• Banzo e alma de viga ou pilar com tensão de compressão
• Alma de viga com tensão de tração
• Parafusos com tensão de tração
• Parafusos com tensão de corte
• Soldaduras
• Secções variáveis

Enquanto as verificações dos componentes mais básicos podem ser realizadas de forma relativamente simples e rápida utilizando as fórmulas convencionais, a verificação da chapa de extremidade com tensão à flexão, bem como do banzo do pilar com flexão é uma tarefa demorada. Para estes dois componentes, é utilizado um banzo de uma peça em T equivalente como modelo analítico.

banzo de peça em T

Uma forma em T é cortada do modelo actual. As filas de parafusos sujeitas a tração são consideradas e avaliadas, uma vez em separado e outra em grupo. A capacidade de carga determinante é determinada a partir da resistência mais baixa da soma das filas de parafusos individuais ou do valor do grupo. Os parafusos na zona de compressão da flexão são utilizados para a transmissão da força de corte. As filas de parafusos são combinadas em grupos de parafusos que se encontram dentro dos banzos ou reforços. Para o dimensionamento da chapa de extremidade com tensão à flexão, é criada a peça em T a partir da chapa de extremidade com uma alma de viga para as filas de parafusos interiores; no caso de uma chapa de extremidade em consola com a fila de parafusos exterior, a peça em T da chapa de extremidade corresponde ao banzo da viga. De forma a também poder dimensionar a parte saliente da chapa de extremidade, esta será dividida e refletida no banzo da peça em T equivalente.

Placa de extremidade em T

Para a verificação do banzo do pilar com flexão, a peça em T é criada a partir do banzo do pilar e da alma do pilar.

Coluna de esboço em T

A força de contacto Q, que pode ocorrer entre a borda livre e a fila de parafusos, é aplicada como resultante da pressão de superfície no intervalo de contacto no ponto de fronteira da manga de banzo. Podem ser alcançadas capacidades portantes significativamente mais altas com as forças de contacto, pelo que, ao modelar uma ligação, é aconselhável dispor a posição dos parafusos de tal forma que também possa ocorrer uma restrição. Por exemplo, a força de contacto pode ser aplicada através da disposição de um espaçamento maior da linha de parafusos a partir da alma da viga.

Modelo de dimensionamento T-Stub

modos de rotura

São possíveis três modos de rotura.

Modo 1: Cedência pura do banzo
No caso de uma chapa de extremidade elástica, surgem articulações plásticas no eixo do parafuso e na proximidade da alma da ponta, sem atingir a força de rotura do parafuso. A capacidade de carga do banzo de uma peça em T equivalente pode ser calculada de acordo com dois métodos diferentes, desde que as forças de contacto possam ocorrer. O RF-/FRAME-JOINT Pro aplica o método 1.

Modo de falha 1

Se não resultarem forças de contacto do cálculo, a capacidade de carga é reduzida para metade. Depois, o mesmo modo de rotura também surge no Modo 2.

Falha no modo 1 e no modo 2 sem forças de apoio

Modo 2: Rotura simultânea de parafusos com cedência do banzo
No caso de concordância ideal entre a espessura da chapa de extremidade e o diâmetro do parafuso, surge uma articulação plástica perto da alma da peça em T e os parafusos falham.

Modo de falha 2

Modo 3: Rotura de parafusos
No caso de uma chapa de extremidade rígida e parafusos subdimensionados, estes falham sem surgir articulações plásticas. Este modo de rotura deve ser evitado o máximo possível, uma vez que a ligação torna-se ineficiente neste caso.

Modo de falha 3

Comprimentos efetivos

Os comprimentos efetivos são necessários para determinar o momento resistente plástico da peça em T e não correspondem necessariamente aos comprimentos reais do modelo.

Ao utilizar os comprimentos efetivos na ponta em T equivalente, é tido em consideração o ambiente espacial da ligação real, de modo que são obtidas as mesmas capacidades de carga do modelo de dimensionamento e do modelo real.

Comprimento efetivo

Dependendo da geometria e do modo de rotura, a chapa de extremidade pode obter um padrão de linha de cedência circular ou retilínea, o que pode ter um grande impacto nos comprimentos efetivos das peças em T. No caso de rotura plástica da chapa de extremidade, surge um cone de cedência que não pode ser formado completamente no Modo 2 e, por isso, assume um padrão de cedência não circular.

Padrão de linha de fluxo

Determinação do momento resistente

A resistência à tração de uma ligação é calculada a partir da soma da resistência à tração determinada de cada linha de parafusos multiplicada pelo respetivo espaçamento ao ponto de compressão.

Se a resistência à tração resultante da verificação das filas de parafusos como um grupo for inferior à soma dos banzos de peça em T individuais, então a respetiva linha só pode aplicar o componente que contribui para a capacidade portante total do grupo de parafusos troca de dados.

O eixo central do banzo comprimido deve ser assumido como ponto de compressão.

momento resistente

Referências