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2020-07-22

Pórtico em aço com consideração da rigidez das ligações

Este artigo técnico analisa os efeitos da rigidez de ligações na determinação das forças internas, bem como no dimensionamento das ligações utilizando o exemplo de uma estrutura de aço de dois andares com vão duplo.

O modelo deste artigo técnico é baseado no exemplo 5.5.3 na literatura técnica [1]. Explica os efeitos da rigidez da ligação na determinação das forças internas, bem como o dimensionamento das ligações utilizando o exemplo de um pórtico de aço de dois andares e vão duplo.

Carga

As cargas resultantes de uma largura de alimentação de quatro metros são aplicadas de acordo com [1]. Apenas o deslocamento da extremidade da barra articula-se a 0,1 m do eixo dos pilares. As inclinações iniciais globais são calculadas de acordo com a Equação 5.5 em [2] :


Onde


Até

Geometria das ligações e características de rotação do momento

As ligações das vigas no teto falso e na cobertura são formadas com placas nas extremidades salientes, sem reforços nos pilares. Este dimensionamento leva a vantagens econômicas no caso atual.

De acordo com [1] , o efeito das características de momento-rotação das ligações na distribuição das forças internas numa estrutura para ligações deformáveis tem geralmente de ser considerado. Com o método de componente especificado na EN 1993-1-8, é possível calcular a rigidez elástica inicial Sj, ini para as ligações. Isto é realizado com o módulo adicional RF-/JOINTS Steel Rigid.

A aplicação da rigidez da mola de torção no modelo é simplificada de acordo com a EN 1993-1-8 secção 5.1.2 (4) e é definida para um ajuste rápido no sistema no caso de alterações através da parametrização.

IPE 240: Sj, modelo = Sj, ini/η = 16.304/2 = 8.152 kNm/rad

IPE 300: Sj, modelo = Sj, ini/η = 26 372/2 = 13,186 kNm/rad

Forças internas e dimensionamento das ligações

A determinação da primeira forma própria no plano do pórtico com os módulos adicionais RSBUCK ou RF-STABILITY resulta num fator de carga crítica acr de 12,6. Assim, é possível calcular as forças internas de acordo com a Equação 5.1 em [2] de acordo com a análise estática linear.

O cálculo do caso de carga com articulações de barra modeladas de forma rígida resulta nas seguintes forças internas.

Com base nestas forças internas, a ligação é dimensionada de acordo com a EN 1993-1-8 no módulo adicional RF-/JOINTS Steel Rigid.

O cálculo do caso de carga com articulações de barras rígidas resulta nas seguintes forças internas.

Com estas forças internas mais elevadas nas ligações entre a viga e o pilar, já não é possível dimensionar as ligações.

Resumo

A consideração da rigidez da ligação na análise estrutural permite o dimensionamento mais rígido das ligações, bem como uma utilização mais homogénea das vigas na atual estrutura de aço de dois andares e dois corredores.


Ligações
Referências
  1. Kindmann, R.; Kraus, M.: Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau. Berlin: Ernst & Sohn, 2007
  2. EC 3. (2009). Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
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