Classificação de secções transversais segundo a EN 1999-1-1

• As secções de classe 1 são aquelas que podem formar uma articulação plástica com a capacidade de rotação necessária para a análise plástica sem redução da resistência.
• As secções de classe 2 são aquelas que podem desenvolver momento plástico resistente, mas têm capacidade de rotação limitada devido à encurvadura local.
• As secções de classe 3 são aquelas em que a tensão calculada na fibra de compressão extrema da barra de alumínio pode atingir a sua resistência à prova, mas a encurvadura local é susceptível de impedir o desenvolvimento da resistência ao momento plástico completo.
• As secções de classe 4 são aquelas em que ocorre encurvadura local antes de ser atingida a tensão de prova numa ou mais partes da secção.

Tipos básicos de partes da secção

A classificação de uma secção depende da relação largura/espessura b/t das suas partes sujeitas a compressão. De acordo com EN 1999-1-1 [1] , 6.1.4.2 (6), as partes de parede fina são classificadas nos seguintes tipos básicos.

• partes planas destacadas
• partes internas planas
• partes internas curvadas

Essas partes podem ser não reforçadas ou reforçadas por nervuras de reforço longitudinal, bordas ou bolbos (Figura 1).

Tipos básicos de partes da secção

parâmetros de esbelteza

A suscetibilidade de uma parte plana não reforçada à encurvadura local é definida pelo parâmetro β. De acordo com EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (1), tem os seguintes valores.

• partes internas planas sem gradiente de tensão ou saliências planas sem gradiente de tensão ou compressão de pico na ponta do pé
  β = b/t | EN 1999-1-1, (6.1)
• partes internas com um gradiente de tensões que resulta em um eixo neutro no centro
  β = 0,40 · b/t | EN 1999-1-1, (6.2)
• partes internas com gradiente de tensões e sobressalentes com compressão de pico na raiz
  β = η · b/t | EN 1999-1-1, (6,3)

Onde:
b ... Largura da parte da secção
t ... Espessura da secção
η ... Coeficiente para gradiente de tensão dado pelas seguintes expressões:
η = 0,70 + 0,30 · ψ para 1 ≥ ψ ≥ -1 | EN 1999-1-1, (6,4)
η = 0,80/(1 - ψ) para ψ <-1 | EN 1999-1-1, (6.5)
ψ ... relação das tensões nas bordas da placa em consideração em relação à tensão de compressão máxima. No geral, o eixo neutro deve ser o eixo neutro elástico, mas ao verificar se uma secção é de classe 1 ou 2, pode utilizar o eixo neutro plástico.

Os parâmetros de esbelteza para partes de secção plana reforçada são dados na EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (3).

A EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (4) contém informação sobre os parâmetros de esbelteza para partes de secção interna curvadas de forma plana, não reforçadas, restringidas em ambos os lados. A EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (5) trata dos parâmetros de esbelteza de secções tubulares de parede fina.

Classificação das partes da secção

Os parâmetros de esbelteza calculados β devem ser comparados com os valores limite β₁ a β₃ , os quais são determinados de acordo com EN 1999-1-1, Tabela 6.2 (ver abaixo).
ε = √ (250/f_o )
f_o em N/mm²

A classificação distingue entre vigas de flexão e barras de compressão. Os seguintes limites estão definidos na EN 1999-1-1, 6.1.4.4 (1).

Partes da secção em vigas flexíveis
β ≤ β₁ → classe 1
β₁ <β ≤ β₂ → classe 2
β₂ <β ≤ β₃ → classe 3
β₃ <β → classe 4

Partes de secção em barras de compressão
β ≤ β₂ → classe 1 ou 2
β₂ <β ≤ β₃ → classe 3
β₃ <β → classe 4

Cada parte da secção que está total ou parcialmente sujeita a compressão deve ser atribuída a uma classe de secção. A parte da secção com a classe de secção mais desfavorável determina a classe de toda a secção. A classificação das secções para os componentes estruturais com esforços de flexão e longitudinais deve ser realizada separadamente para cada componente de carregamento de acordo com a EN 1999-1-1, 6.3.3. Nenhuma classificação é necessária para o estado de tensão combinado.

Exemplo

A classificação é realizada para a secção I apresentada na Figura 02 para força de flexão pura e força de compressão pura.

Dimensões da secção em mm

O sistema e o carregamento são apresentados na Figura 03.

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Sistema estrutural e carregamento

Material e dimensões
EN-AW 6082 (EP, ET, ER/B) T4 | EN 1999-1-1, Tabela 3.2b
f_o = 110 N/mm²
f_u = 205 N/mm²
Encurvadura classe B
ε = √ (250/f_o ) = √ (250/110) = 1,508 | EN 1999-1-1, Tabela 6.2
b_w = h - 2 ∙ (t_f + r) = 220 - 2 ∙ (8 + 12) = 180 mm
b_f = 0,5 ∙ (b - t_w - 2 ∙ r) = 0,5 ∙ (100 - 6 - 2 ∙ 12) = 35 mm

Classificação da secção - flexão pura
Alma (interna, sem soldaduras, encurvadura classe B)
β_w = 0,4 ∙ b_w/t_w = 0,4 ∙ 180/6 = 12 | EN 1999-1-1, (6.2)
β₁ = 13 ∙ ε = 13 ∙ 1,508 = 19,6 | EN 1999-1-1, Tabela 6.2
β_w = 12 <β₁ = 19,6
A alma está classificada na classe de secção 1.
Flange (em consola, sem soldaduras, encurvadura classe B)
β_f = b_f/t_f = 35/8 = 4,38 | EN 1999-1-1, (6.1)
β₁ = 3,5 ∙ ε = 3,5 ∙ 1,508 = 5,28 | EN 1999-1-1, Tabela 6.2
β_f = 4,38 <β₁ = 5,28
A alma deve ser classificada na classe de secção 1.
Toda a secção deve ser classificada para flexão pura na classe de secção 1.

Classificação da secção - força de compressão pura
Alma (interna, sem soldaduras, encurvadura classe B)
β_w = b_w/_w T = 180/6 = 30 | EN 1999-1-1, (6.1)
β₃ = 18 ∙ ε = 18 ∙ 1,508 = 27,14 | EN 1999-1-1, Tabela 6.2
β_w = 30> β₃ = 27,14
A alma é classificada na classe de secção 4.
Flange (em consola, sem soldaduras, encurvadura classe B)
β_f = b_f/t_f = 35/8 = 4,38 | EN 1999-1-1, (6.1)
β₂ = 4,5 ∙ ε = 4,5 ∙ 1,508 = 6,79 | EN 1999-1-1, Tabela 6.2
β_f = 4,38 <β₂ = 6,79
O banzo deve ser classificado na classe de secção 1 ou 2.
Toda a secção deve ser classificada para força de compressão pura na classe de secção 4.

RF-/Aluminum

O RF-/ALUMINIUM determina as relações largura/espessura das partes da secção sujeitas a compressão e efetua a classificação automaticamente. Em alternativa, a classe da secção pode ser definida individualmente na lista "Classificação das secções" da janela "1.3 Secções" (Figura 04). As secções que não estão completamente cobertas pelas especificações da norma são classificadas como "Geral" no RF-/ALUMINIUM e são classificadas apenas na classe de secções 3 ou 4.

Janela 1.3 Secções

O RF-/ALUMINIUM considera apenas secções transversais não reforçadas de acordo com EN 1999-1-1, Figura 6.1 (a), bem como secções tubulares de parede fina de acordo com EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (5). As partes de secção interna ligeiramente curvadas, não reforçadas, restringidas em ambos os lados de acordo com EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (4), só podem ser consideradas para o cálculo realizado com o método analítico simplificado. A influência dos reforços de acordo com EN 1999-1-1, 6.1.4.3 (3) não é considerada.

A classificação das secções para os componentes estruturais com esforços de flexão e longitudinais é realizada separadamente para cada componente de carregamento no RF-/ALUMINIUM de acordo com a EN 1999-1-1, 6.3.3. No entanto, também é possível realizar uma classificação para o estado de tensão combinado. Para isso, desative a caixa de seleção "Classificar separadamente os componentes de carga de acordo com 6.3.3 NOTA 1 e NOTA 2" no separador "Estado limite último" da caixa de diálogo "Detalhes" (Figura 05).

Caixa de diálogo Detalhes, separador Estado limite último

A classificação da secção no RF-/ALUMINIUM é apresentada em detalhe para cada secção com carga de compressão entre os valores intermédios. A classificação da secção deste exemplo para flexão pura e compressão pura é apresentada nas imagens 06 e 07.

Classificação da secção - Flexão pura

Classificação de secções - compressão pura

A numeração das partes da secção pode ser encontrada na caixa de diálogo "c/t-Parts" (Figura 08).

Caixa de diálogo c/t-Parts