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2020-03-13

Verificação de forças transversais locais de acordo com EN 1993-1-3

O dimensionamento de componentes estruturais de aço laminados a frio está definido na EN 1993-1-3. As formas de secções típicas formadas a frio são em U, C, Z, ómega ou sigma. Trata-se de produtos de chapa de parede fina laminados a frio por métodos de formação a frio de rolo ou dobragem. Na verificação dos estados limites último, também é necessário garantir que as forças transversais locais não levem a compressão, esmagamento da alma ou encurvadura local na alma das secções. Esses efeitos podem ser causados por forças transversais locais entre o banzo e a alma e por forças de apoio nos pontos apoiados. A secção 6.1.7 da EN 1993-1-3 especifica em detalhe como determinar a resistência da alma Rw,Rd sujeita a forças transversais locais.

No módulo adicional RF-/STEEL EC 3 existe a possibilidade de utilizar a extensão RF-/STEEL Cold-Formed Sections para realizar uma análise das forças transversais locais para alma não reforçada de acordo com [1] 6.1.7 (a extensão do módulo requer uma licença separada). Este artigo mostra os métodos de dimensionamento correspondentes utilizando o exemplo de uma viga de flexão constituída por uma secção em C formada a frio e sujeita a uma única carga.

Sistema e carregamento

Uma viga com um comprimento de dois metros é constituída por uma secção C 2020 formada a frio com aço S 235. Carregamento com uma carga única de 10 kN a uma distância de 50 cm do apoio. A carga atua no centro de corte. O peso próprio não é considerado.

Ao selecionar a secção a partir da biblioteca, é necessário ter em atenção que o formato da secção em C corresponde à categoria "Secções formadas a frio". Esta condição pode ser definida através da função de filtro. A extensão de módulo RF-/STEEL Cold-Formed Sections é concebida para a verificação de secções formadas a frio: uma secção em C laminada ou uma secção em canal não seria dimensionada de acordo com [1].

Entrada de dados no RF-/STEEL Cold-Formed Sections

No módulo adicional RF-/STEEL EC 3, as especificações para um dimensionamento de acordo com a EN 1993-1-3 [1] devem ser feitas no separador "Secções formadas a frio" da caixa de diálogo "Detalhes".

A caixa de seleção "Dimensionamento das forças transversais locais de acordo com 6.1.7, se possível" controla se o programa verifica os modos de rotura local na alma. Se esta opção se encontra ativada, é possível definir as condições de fronteira como o comprimento do apoio rígido na janela "1.14 Forças transversais locais".

A consideração das forças transversais encontra-se ativada por defeito. Assim, a distribuição da força de corte é utilizada para o dimensionamento do carregamento da alma para a aplicação de carga local. O programa analisa as posições de descontinuidade resultantes da distribuição da força de corte. O "Comprimento nominal do apoio rígido" está predefinido para 0,10 m.

Resultados no RF-/STEEL EC3

Existem no máximo duas etapas para calcular a secção efetiva de forma iterativa. De seguida, as relações de cálculo devido às forças transversais locais são exibidas nas verificações. Os detalhes de cada verificação podem ser vistos como "valores intermédios".

De acordo com a distribuição da força de corte, a verificação da força transversal local é realizado nos dois apoios e na localização da aplicação da carga local. A posição x = 0,00 m tem a relação de cálculo máxima. A verificação para esta localização é a seguinte:

Existe uma reação de apoio numa secção que tem apenas uma alma. A secção em C com uma espessura de placa de t = 2,0 mm reforçou as correias devido aos seus bordos. A distância do apoio à extremidade livre é de 0,00 m, o que é inferior a 1,5 vezes a altura da alma hw = 198 mm. Assim, a equação [1] (6.15a) é determinante para a determinação da resistência da alma Rw,Rd.

É necessário aplicar os seguintes parâmetros:

O que resulta na seguinte resistência da alma:

A condição de dimensionamento de acordo com a Equação [1] (6.13) é cumprida:

Para as restantes duas posições de dimensionamento, a verificação decorre da mesma maneira.

Opção: Definição manual das forças

Se a distribuição da força de corte não representar de forma realista a carga introduzida, as posições da carga e as suas magnitudes da carga incluindo os comprimentos nominais do apoio rígido podem ser definidos manualmente. Pode verificar que isso se encontra anexado ao modelo do RFEM no caso de dimensionamento 2.

No caso de uma força definida manualmente, não existe uma comparação automática do efeito da força de corte para os pontos de apoio. O utilizador tem de definir essas posições individualmente com as respetivas forças de apoio. Para fazer isso, é necessário ativar a caixa de seleção "Extremidade livre" como mostra a Figura 05. Só então é considerada a distância c ≤ 1,5 hw e é utilizada a equação [1] (6.15a) para a verificação. Caso contrário, seria aplicada a equação [1] (6.15d).

Resumo

Com a extensão RF-/STEEL Cold-Formed Sections para o módulo adicional RF-/STEEL EC3, é possível realizar, entre outras coisas, o dimensionamentos para forças transversais locais de acordo com [1] Secção 6.1.7. As posições que são relevantes para o dimensionamento são determinadas automaticamente a partir da distribuição da força de corte. Em alternativa, pode especificar as forças manualmente. A verificação para forças transversais locais com o RF-/STEEL Cold-Formed Sections é realizada de acordo com [1] 6.1.7.2 para secções com uma alma não reforçada ou de acordo com [1] 6.1.7.3 para secções com duas ou mais almas sem reforço. As secções de alma com reforços longitudinais não podem ser dimensionadas de acordo com [1] 6.1.7.4.


Autor

O Eng. Vogl cria e gere a documentação técnica.

Ligações
Referências
  1. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
  2. Handbuch RF-/STAHL EC3. Tiefenbach: Dlubal Software, Juni 2020.
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