A norma DIN EN 1993-1-8 [3] contém um modelo para o cálculo, bem como a classificação da resistência da ligação e gere a modelação resultante da ligação semi-rigida no modelo estrutural.
Na prática, ligações resistentes à flexão são geralmente definidas como rígidas na determinação das forças internas ou no modelo estrutural. A característica de rotação do momento da ligação é assim desconsiderada na determinação das forças internas. Na maioria dos casos, tem de ser contudo, considerado dependendo da rigidez da estrutura de acordo com a norma na análise estrutural.
De seguida, o efeito do deslize da ligação nos resultados do dimensionamento da estrutura de pórtico serão apresentados num exemplo.
Sistema
É sobre um pórtico com duas ligações com um vão de 15,0 m e uma altura de 6,0 m mais um sótão de 0,8 m.
Para a primeira etapa de dimensionamento com ligações rígidas, são aplicadas as secções como apresentadas na Figura 01. Será utilizado o aço estrutural S235 de acordo com a norma DIN EN 1993-1-1 [2].
Carregamento
Será calculado com a seguinte assunção de cargas simplificada:- Largura da carga (distância ao pórtico) = 5,00 m
- Peso próprio da estrutura da cobertura g = 0,40 kN/m²
- Carga de neve s = 1,30 kN/m²
- Paredes de cargas de vento w = 0,60 kN/m² (cp = 0,8 e -0,5)
- Imperfeições (no plano do pórtico) de acordo com DIN EN 1993-1-1
Dimensionamento ULS com ligação de pórtico rígida
O cálculo das forças internas no plano do pórtico é realizado de acordo uma análise de segunda ordem e com imperfeições (inclinação e contra-flecha). A envolvente da força interna My é apresentada na Figura 02.
Para o dimensionamento da viga com o RF-/STEEL EC3, são aplicados uma restrição lateral e de torção nas extremidades da barra e um apoio lateral da corda superior nos pontos a um terço da divisão.
O dimensionamento da ligação do pórtico é realizada com o RF-/JOINTS Steel - DSTV Serão utilizados os tipos IH3.1 e M20. Nenhum dimensionamento da ligação de acordo com [1] é possível com os esforços internos existentes.
Portanto, a secção da viga tem de ser aumentada para IPE 500 e as ligações têm de ser selecionadas como apresentado na Figura 01 para analisar o estado limite de utilização.
Verificação do ULS com ligação de pórtico semi-rígida
Os requisitos para considerar o momento-rotação característico na análise de resultados estrutural a partir da classificação da ligação de acordo com DIN EN 1993-1-8.
Para um pórtico móvel, aplica-se a classificação "deformável" se:
Para a ligação atualmente dimensionada IH 3.1 E 50 20 6xM20 10 (ver Figura 01) sem reforço e o pilar HE-B 240, isto resulta em:
A resistência da estrutura é calculada de acordo com EN 1993-1-8 Secção 5.2.2.5 da seguinte forma:
A ligação pode assim ser classificada como deformável:
3374 kNm/rad <Sini = 72,270 kNm/rad <168,700 kNm/rad
Devido à redistribuição das forças internas esperada para o momento do vão, um cálculo e dimensionamento com a original IPE 450 pode ser tentado novamente.
O cálculo das forças internas no plano do pórtico é realizado novamente de acordo com a análise de segunda ordem e com imperfeições (inclinação e contra flecha), bem como em consideração com o momento-rotação característico da ligação. A aplicação é realizada de acordo com a norma DIN EN 1993-1-8 Sec. 5.1.2 (4), simplificado com uma mola de rotação linear com Sj, ini/2. A envolvente da força interna My é apresentada na Figura 04.
Devido à consideração da resistência à rotação, resulta numa redução dos momentos de canto em cerca de 10 %. O dimensionamento da ligação com o RF-/JOINTS Steel - DSTV resulta num dimensionamento positivo para o tipo IH 3.1 E 45 20 6xM20 8.8. A secção original IPE 450 também pode ser dimensionada como resistente o suficiente (ver Figura 05).
Verificação ao SLS com ligação de pórtico rígida
Apenas o dimensionamento da deformação horizontal do pórtico será aqui realizada. O valor limite é definido com wh, max = h/150 = 680/150 = 4,53 cm.
Devido ao menor nível de carga para o SLS, pode-se assumir que os momentos estão abaixo de 2/3 Mj, Ed e, portanto, a rigidez inicial elástica da ligação pode ser aplicada para a análise de deformação. É possível fazer isto através da alteração da resistência para as combinações de carga relevantes nos parâmetros de cálculo (ver Figura 06).
Ao aplicar Sj,ini, resulta em deformações na direção x de 4,73 cm (ver figura 07).
O dimensionamento é assim o seguinte:
wex/Wh, max = 4,73/4,53 = 1,04
Conclusão
A consideração do momento-rotação característico da ligação resulta numa visualização mais realística da estrutura e uma dimensionamento mais económico com uma poupança de material de cerca de 10 % neste exemplo.
Além do mais, para a verificação do estado limite de utilização no sentido de um dimensionamento económico, é necessário aplicar a resistência elástica inicial para a respetiva combinação de carga quando realiza a análise da deformação.