Carga de impacto de um automóvel de passageiros numa garagem

Combinações de cargas

No Capítulo 3.2 (2) P [1], é definido um impacto como uma situação de dimensionamento acidental. Assim, a Equação 6.11b aplica-se à combinação de ações. A escolha entre o valor frequente Ψ_1,1 ⋅ Q_k,1 ou a variável quase permanente Ψ_2,1 ⋅ Q_k,1 depende da situação de dimensionamento acidental dominante. Em [2] NDP para A.1.3.2, por exemplo, no caso de uma colisão de um veículo, é especificado que é permitida a aplicação do valor quase permanente Ψ_2,1 ⋅ Q_k,1. Consequentemente, as cargas de neve e as cargas de vento para locais nos estados membros da CEN com uma cota inferior a 1000 m acima do nível do mar não têm de ser consideradas no caso de impacto de um veículo, porque os seus coeficientes de combinação Ψ_2,1 são geralmente definidos como 0,0.

Definir a acção acidental

Agora, tem de se definir o tipo e o tamanho do impacto. No capítulo 1.1 (6), a parte 1-1 do Eurocódigo 1 [3] refere-se à parte 1-7 [4] onde são explicadas as ações acidentais. São recomendados dois métodos no Capítulo 4.2 (1):

• Determinação das cargas de impacto com uma análise dinâmica
• Definição das cargas de impacto como força estática equivalente

Para informação sobre o dimensionamento dinâmico do impacto, consulte o Anexo C. Este anexo distingue entre um "impacto forte", onde a energia é dissipada principalmente pelo corpo de impacto, e um "impacto leve", onde a estrutura é dimensionada para se deformar para absorver a energia de impacto. De acordo com o anexo C.2.1(1), é permitido calcular com uma força estática equivalente para um "impacto forte". No caso de um automóvel colidir com uma cobertura de estacionamento, assume-se como sendo um impacto forte e o conteúdo deste artigo refere-se à determinação da força estática equivalente.

Carro batendo na garagem

Na [4] Tabela 4.1, é proposta uma força estática equivalente F_dx na direção axial do movimento de 50 kN para os automóveis de passageiros em parques de estacionamento. Transversalmente ao sentido de deslocamento, resulta uma força F_dy de 25 kN. Devido ao tamanho da carga, provavelmente só muito raramente será possível realizar o dimensionamento económico das secções do pilar de uma garagem. Também deve ser mencionado que as colisões em estruturas leves estão excluídas no Capítulo 4.1 (1), assim, a Tabela 4.1 não é válida e é feita referência ao Anexo Nacional. A instalação de uma proteção contra impactos que absorve o impacto à frente do pilar de forma a realizar um dimensionamento económico dos pilares provavelmente não será uma opção. O Anexo Nacional da Alemanha [5] descreve para os automóveis de passageiros ≤ 30 kN indicados na Tabela NA.2-4.1 para garagens simples e duplas, bem como para coberturas de carros uma força de impacto estática equivalente de 10 kN para as duas direções.

Se o Anexo Nacional de um país não fornece mais informação, é aconselhável a consulta do [3] Anexo B. Na Equação B.1, é descrita a carga horizontal equivalente para uma proteção contra quedas. Isto resulta em:

De acordo com o anexo B (3) em [3] , são selecionadas as seguintes suposições:

m = 1500 kg
δ_c + δ_b = 100 mm
v = 1,39 m/s

A velocidade de impacto v derivada de B(3) é assumida como 5 km/h de acordo com [4] Tabela C.1 para parques de estacionamento, o que corresponde a 1,39 m/s. Isto resulta numa carga equivalente de:

Posição da ação acidental

De acordo com [4] 4.3.1 (3), é permitido aplicar a força de impacto dos veículos de passageiros a uma altura de 50 cm acima da borda superior da estrada. No [3] Anexo B são especificados 37,5 cm para os automóveis de passageiros com uma massa do veículo máxima de 2500 kg. Uma vez que a altura dos pára-choques de um automóvel de passageiros não é padronizada na maioria dos países, o engenheiro tem de decidir a que altura será aplicada a carga equivalente. O anexo alemão [5] recomenda uma altura de 50 cm para os automóveis de passageiros.

Falha completa dos componentes estruturais como opção

Existe também a opção de analisar os efeitos da falha total do componente estrutural afetado em toda a estrutura (Figura 02). Dependendo de como o componente é fixado, tal análise pode ser útil.

Rotura completa do pilar após impacto do carro

Dimensionamento de um pilar de garagem para o caso de carga "Impacto" no RFEM/RSTAB

Para a garagem ilustrada na Figura 01, será simulado um impacto no pilar central por um automóvel de passageiros. O dimensionamento será neste exemplo, realizado de acordo com o anexo da Alemanha.

Para este propósito, em primeiro lugar tem de ser criado um novo caso de carga onde a carga estática equivalente é definida. Se for utilizada a combinação de cargas automática, a classe de ação "Acidental" deve ser atribuída a este caso de carga.

Novo caso de carga com categoria de ação "acidental"

Posteriormente, é criada uma nova regra de combinação com a situação de dimensionamento acidental de acordo com a [2] Equação 6.11e.

Nova expressão de combinação com a situação de dimensionamento correspondente

Neste exemplo, é selecionada uma distância da carga equivalente a partir do início de barra de 37,5 cm, porque o elemento de fixação (neste caso, a altura da sapata do pilar) não é tida em consideração na análise estrutural.

Tamanho e posição da força equivalente

A estrutura em madeira foi dimensionada com o módulo adicional RF-/TIMBER Pro. Os ficheiros do modelo correspondente para o RFEM e o RSTAB estão disponíveis em "Downloads" no final deste artigo. No caso 2 do TIMBER Pro, o dimensionamento acidental é realizado selecionando a correspondente combinação de carga. Uma vez que a carga de neve e a carga de vento não tem de ser combinadas com a carga de impacto neste caso, apenas o peso próprio e o impacto tem de ser considerados. Se as combinações de cargas são criadas manualmente, certifique-se de que a "Situação de dimensionamento acidental" é atribuída às respetivas combinações de carga (Figura 06) e a classe de duração da carga "Instantâneos" correspondentes (Figura 07).

Dados gerais no TIMBER Pro com atribuição de situação de dimensionamento

Atribuindo a duração do carregamento

Através desta atribuição, a situação de dimensionamento acidental no estado limite último é considerada com um coeficiente de segurança parcial de 1.0, como requerido em [6]. Além do mais, neste caso, a resistência é multiplicada por k_mod de 1,1 (classe de serviço 2) por causa da duração da carga instantânea. Neste exemplo, o pilar tem um relação de 0,47 ≤ 1,00, ficando, assim, o impacto do automóvel de passageiros verificado. A verificação funciona mesmo com um K_mod de 0,9 (classe de utilização 3).

Dimensionamento realizado para colisão com carro

Como já explicado, vale a pena observar a rotura completa do pilar (Figura 02). Para este efeito, não é necessário considerar a falha ou eliminação da barra num ficheiro separado. O pilar pode ser facilmente desativado para combinações de carga específicas. Para a falha completa do pilar, será criada uma nova combinação de carga onde apenas o peso próprio é incluído e o pilar é desactivado nos parâmetros de cálculo.

Desativação de pilar para determinada combinação de carga

Uma vez que a estrutura é certamente apoiada imediatamente após a rotura do pilar, pode ser aplicada uma duração de carga "instantânea" para esta combinação de cargas. O dimensionamento da madre sobre o efeito do peso próprio para situações de dimensionamento acidentais é de 0,48 ≤ 1,00 (caso 3 do TIMBER Pro).

Dimensionamento da madre para rotura total do pilar

Dimensionamento das ligações e das fundações

Além disso, os ligadores tem de ser verificadas em caso de impacto. Por isso, é necessário verificar se a base do pilar e a ligação do pilar à madre acima estão suficientemente dimensionadas. O tipo da estrutura determina se a carga de impacto tem de ser transferida ou não para a fundação. Na [5] NDP a 4.1 (1), Nota 3, a transferência de forças geralmente não é determinante para os edifícios. Esta afirmação é verdadeira para a garagem mencionada no exemplo.