Determinação da carga de punçoamento em cantos de paredes e extremidades de paredes
Ao contrário de pilares isolados (ou apoios nodais), a carga de punção em extremidades de paredes e cantos de paredes não pode ser diretamente derivada da força normal do pilar (ou força de apoio). No RF-PUNCH Pro, é analisada a força de corte vmax,b na laje conectada e a carga de punçoamento é determinada a partir da força de corte no perímetro crítico.
Um artigo técnico em separado aborda este tema e descrevea as opções disponíveis na janela "1.5 Nós de punçoamento" e o procedimento geral para a determinação da carga.
Esforços internos de superfícies no RFEM
É fundamental ressaltar que a carga de punçoamento VEd não é determinada a partir de uma força de apoio de uma linha de apoio ou de uma força normal ou de membrana de uma parede, as forças de corte são avaliadas na laje analisada para o punçoamento.
Neste contexto, é utilizada a força interna principal vmax,b do RFEM, disponível nos resultados dos casos de carga, das combinações de carga ou das combinações de resultados. A definição de vmax,b está descrita na [1] seção 8.16. Assim, resulta:
Este capítulo também pode ser consultado no manual online do RFEM 5.
Influência das singularidades
Se existe uma localização de singularidade ou um valor máximo na distribuição das forças de corte no posição de punçoamento a ser verificada, isso também influenciará a carga de punçoamento determinada VEd na linha crítica de corte.
No exemplo seguinte, deverá ser investigado o punçoamento numa laje de piso em uma extremidade de parede. Neste caso, o RF-PUNCH Pro utiliza a força interna principal vmax,b presente na laje de piso. Ver a imagem 02 a seguir.
O problema aqui é que a malha de elementos finitos foi gerada de forma muito grosseira e a linha crítica de corte passa pelos valores máximos da força de corte vmax,b.
O módulo reconhece a malha de elementos finitos insuficiente e emite o aviso correspondente nº 56.
Um refinamento opcional da malha de elementos finitos refina a malha grosseira na área do ponto de punçoamento, que resulta na mensagem de aviso Nº 56. No entanto, o refinamento da malha de EF pode levar a um aumento do valor de máximo da força de corte na linha crítica de corte, influenciando negativamente e aumentando o valor calculado da carga de punção VEd.
Se o valor máximo da força de corte na linha crítica de corte for influenciado negativamente pelo refinamento da malha de elementos finitos, muitas vezes é aconselhável verificar a modelação do modelo inserido. Em [2], são abordadas várias "fontes de erro" que afetam significativamente a distribuição dos esforços internos de superfície e, assim, a carga de punçoamento VEd determinada no RF-PUNCH Pro.
Otimização do modelo em relação à geometria
No exemplo apresentado, a distribuição das forças de corte na laje e finalmente, na linha crítica de corte pode ser alcançado através de uma representação mais "realista" da laje de piso. No primeiro modelo de dimensionamento define-se as linhas críticas da laje de piso no sistema de eixos das paredes ascendentes. O segundo dimensionamento não define a borda da laje de piso nos sistemas de eixos das paredes nas exibe-as de acordo com a borda "real" da laje de piso. Desta forma, o utilizador pode influenciar de forma significativa a distribuição das forças de corte na linha crítica de corte.
Na imagem 05 a seguir, a comparação entre as duas variantes mencionadas é claramente visível.
Em comparação com a primeira opção, isso também tem a vantagem de que a distância mais realista para a borda externa da laje de piso é automaticamente reconhecida no RF-PUNCH Pro, permitindo o estabelecimento de um comprimento mais vantajoso para a linha crítica de corte.
Otimização do modelo em relação ao apoio
Outra maneira de influenciar favoravelmente a distribuição das forças de corte na laje de piso considerada é uma consideração diferenciada da fundação elástica de superfície aplicada.
No RFEM, geralmente é aplicada uma mola constante em toda a laje de piso como uma fundação elástica. Para além da mola constante, o RFEM oferece outras opções para representar a fundação de superfície mais vantajosa.
Uma opção é, por exemplo, a aplicação de molas de borda ou de canto, que podem influenciar favoravelmente a distribuição das forças de corte na laje de piso. Há um outro artigo técnico sobre este tema que explica os fundamentos teóricos da análise de reações subgrade (modificado).
No gráfico abaixo, é apresentada a comparação das forças de corte na linha crítica de corte sem (na imagem acima) e com (na imagem abaixo) molas de borda aplicadas no modelo com prolongamento de borda.
Como opção ao modelo com molas de borda, pode utilizar o módulo adicional RF-SOILIN, com o qual pode-se alcançar uma representação mais realista da fundação de superfície, que também pode ter efeitos positivos sobre a distribuição das forças de corte na linha crítica de corte.
Configurações no RF-PUNCH Pro
Por defeito, a carga de punçoamento no RF-PUNCH Pro é determinada a partir da "distribuição não suavizada das forças de corte na linha crítica de corte". Com as otimizações mencionadas anteriormente, esta opção deve ser sempre possível na Janela 1.5 do módulo adicional. Porém, se ainda assim for determinado um valor máximo da força de corte na linha crítica de corte apesar das otimizações mencionadas, o utilizador também tem a opção de "força de corte suavizada na linha crítica de corte" disponível.
Ao aplicar a força de corte média na linha crítica de corte, é necessário considerar a influência do fator de aumento de carga ß, que pode ser determinado, por exemplo, através do modelo de setores. Existe outro artigo técnico que aborda este tópico.
Conclusão
O utilizador deve sempre verificar o tamanho da carga de punçoamento atuante em caso de relações de dimensionamento grandes para a verificação ao punçoamento nas extremidades e cantos de paredes.
Nesse contexto, é sempre necessário ter atenção à distribuição das forças de corte na linha crítica de corte e verificar se os ajustes ou otimizações no modelo podem influenciar positivamente a distribuição das forças de corte vmax,b na laje.
Contudo, as otimizações mencionadas em relação à modelação e ao apoio não podem constituir uma orientação geral de ação, mas devem sempre ser avaliadas de forma individual pelo utilizador, dependendo da situação e implementadas de uma forma modificada que é ajustada ao respetivo modelo.