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Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

2020-03-13

Verificação para introdução local de carga conforme EN 1993-1-3

O dimensionamento de produtos de aço formados a frio é regulado pela EN 1993-1-3. As formas típicas de secções transversais formadas a frio são perfis em U, C, Z, cartola ou Sigma. Estes são produzidos a partir de chapas finas por perfilagem a rolo ou quinagem. Na verificação para os estados limites últimos, é também necessário assegurar que as cargas locais aplicadas não provoquem esmagamento, enrugamento da alma ou encurvadura local na alma dos perfis. Estes efeitos podem ser causados tanto por cargas locais transmitidas através do banzo para a alma como por forças de reação nos pontos de apoio. O artigo 6.1.7 da EN 1993-1-3 regula em detalhe como determinar a resistência da alma R_w,Rd sob a ação de cargas locais aplicadas.

No módulo adicional RF-/STEEL EC 3, com a extensão RF-/STEEL Cold-Formed Sections, é possível realizar uma análise da introdução de carga local para almas não reforçadas de acordo com [1] 6.1.7 (a extensão do módulo requer uma licença separada). Este artigo apresenta as verificações correspondentes usando o exemplo de uma viga de flexão fabricada a partir de um perfil C de aço enformado a frio e sujeita a uma carga pontual.

Sistema e carregamento

Uma viga com dois metros de comprimento consiste num perfil enformado a frio C 2020 em aço S 235. Está carregada com uma carga pontual de 10 kN a uma distância de 50 cm do apoio. A carga atua no centro de corte. O peso próprio não é considerado.

Sistema e carregamento

Ao selecionar o perfil da biblioteca, é importante garantir que a forma da secção transversal do perfil C corresponde à categoria "Perfis C enformados a frio". Esta condição pode ser definida através da função de filtro. A extensão do módulo RF-/STEEL Cold-Formed Sections foi concebida para verificações de perfis enformados a frio: Um perfil C ou U laminado não seria dimensionado de acordo com [1].

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

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

Nachweis für örtliche Lasteinleitungen aktivieren

A caixa de seleção "Verificação da introdução de carga local de acordo com 6.1.7, se possível" controla se o programa verifica os modos de rotura locais na alma. Se esta opção estiver ativada, as condições de fronteira, como o comprimento de introdução de carga rígida, podem ser definidas na máscara "1.14 Introduções de carga locais".

Janela "1.14 Forças transversais locais"

A consideração da carga transversal está ativada por defeito. Para a verificação da tensão na alma devido à introdução de carga local, é utilizada a distribuição de força de corte na barra. O programa examina todas as descontinuidades da força de corte. O "comprimento nominal de introdução de carga rígida" está predefinido como 0,10 m.

Resultados no RF-/STEEL EC3

O cálculo da secção transversal efetiva é realizado iterativamente em, no máximo, duas etapas. As relações de cálculo resultantes da introdução de carga local são então apresentadas nas verificações. Os detalhes de cada verificação podem ser visualizados como "Valores intermédios".

Dimensionamento das forças transversais locais

A verificação para introdução de carga local é realizada nos dois apoios e no ponto de aplicação de carga, correspondendo à distribuição de força de corte. A maior relação de cálculo ocorre em x = 0,00 m. A verificação para esta posição é a seguinte:

Existe uma reação de apoio numa secção transversal que possui apenas uma alma. O perfil C com uma espessura de chapa de t = 2,0 mm tem banzos reforçados devido aos seus reforços. A distância do apoio à extremidade livre é de 0,00 m, sendo portanto inferior a 1,5 vezes a altura da alma h_w = 198 mm. Portanto, a equação (6.15a) de [1] é determinante para o cálculo da resistência da alma R_w,Rd.

R_{w, Rd} = \frac{k_{1} \cdot k_{2} \cdot k_{3} \cdot (9.04 - \frac{h_{w} / t}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{s_{s}}{t}) \cdot t^{2} \cdot f_{yb}}{γ_{M 1}}

Resistência da alma

Devem ser utilizados os seguintes parâmetros:

f_{yb} = 0.9 \cdot 235 = 211.50 N / {mm}^{2} ([1] Tab . 3.1 a, Note 1)

k = \frac{f_{yb}}{228} = \frac{211.50}{228} = 0.928

k_{1} = 1.33 - 0.33 \cdot k = 1.33 - 0.33 \cdot 0.928 = 1.024

k_{2} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{r}{t} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{2.0}{2.0} = 1.00

k_{3} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{ϕ}{90})}^{2} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{90}{90})}^{2} = 1.00

Parâmetros

Isto resulta na seguinte resistência da alma:

R_{w, Rd} = \frac{1.024 \cdot 1.00 \cdot 1.00 \cdot (9.04 - \frac{198.0 / 2.0}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{100.0}{2.0}) \cdot 2 . 0^{2} \cdot 211.50}{1.1} = 8730.0 N = 8.73 kN

Cálculo da resistência da alma

A condição de verificação de acordo com a equação (6.13) de [1] é cumprida:

\frac{F_{Ed}}{R_{w, Rd}} = \frac{7.50}{8.73} = 0.86 \leq 1.0

Condição de cálculo

A verificação para os outros dois pontos de dimensionamento é realizada de forma análoga.

Alternativa: Definição manual de forças

Se a distribuição de força de corte não representar realisticamente a carga introduzida, as posições das cargas e as magnitudes das cargas, juntamente com os comprimentos nominais de introdução de carga rígida, podem ser definidos manualmente. Isto é exemplificado no modelo RFEM anexo, na situação de dimensionamento 2.

Com uma força definida manualmente, não há verificação automática do efeito da força de corte para as posições dos apoios. Estas posições devem ser definidas individualmente com as respetivas forças de apoio. A caixa de seleção "Extremidade livre" deve estar ativada, conforme mostrado na Figura 05. Só então a distância c ≤ 1,5 h_w é considerada e a equação (6.15a) de [1] é utilizada para a verificação. Caso contrário, aplicar-se-ia a equação (6.15d) de [1].

Örtliche Lasteinleitungen manuell definieren

Definição manual das forças transversais locais

Resumo

Com a extensão do módulo RF-/STEEL Cold-Formed Sections para o RF-/STEEL EC 3, podem ser realizadas, entre outras, verificações para introdução de carga local de acordo com a Secção 6.1.7 de [1]. Para este efeito, as posições relevantes para o dimensionamento são determinadas automaticamente a partir da distribuição de força de corte. Em alternativa, é possível introduzir manualmente as forças. A verificação para introdução de carga local com o RF-/STEEL Cold-Formed Sections é realizada de acordo com [1] 6.1.7.2 para secções transversais com uma alma não reforçada ou de acordo com [1] 6.1.7.3 para secções transversais com duas ou mais almas não reforçadas. Secções transversais de alma com reforços longitudinais não podem ser dimensionadas de acordo com [1] 6.1.7.4.

Autor

Robert é responsável pela documentação técnica. Ele garante que os conteúdos sejam claramente estruturados, apresentados de forma compreensível e transmitidos com precisão técnica.

Ligações

Referências

DIN. (1993). Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
Dlubal Software. (2020). Manual do RF-/STEEL EC3. Tiefenbach: Dlubal Software, Juni 2020.

Downloads

Modelo do artigo técnico | Ficheiro do RFEM 5

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