Pode ativar o módulo Aluminum Design no separador Módulos da janela Dados gerais, enquanto que pode definir a norma preferida no separador Norma I, conforme mostrado nas Imagens 1 e 2.
Pode modelar estruturas de alumínio utilizando os materiais relevantes na biblioteca de materiais do RFEM 6. Também pode definir materiais e adicioná-los à biblioteca. No entanto, é importante que os dados especificados em termos de materiais, bem como em termos de combinações de cargas e de resultados, cumpram o conceito de dimensionamento da norma. Ao dimensionar de acordo com as Normas Europeias, deve considerar os seguintes documentos:
- Base para o Planeamento Estrutural (Eurocódigo 0), para obter os coeficientes parciais de segurança para as cargas e as regras para a sua combinação
- Ações em Estruturas (Eurocódigo 1), para considerar as cargas relevantes para as estruturas e edifícios a dimensionar
- Dimensionamento de Estruturas de Alumínio (Eurocódigo 9), para aplicar as regras de dimensionamento para estruturas de alumínio
Pode criar combinações de cargas e de resultados no RFEM automaticamente, de acordo com a norma, ou manualmente. De qualquer forma, pode aplicar as cargas utilizando o procedimento comum de aplicação de cargas no RFEM.
Propriedades de dimensionamento
Depois de ter modelado a estrutura, aplicado as cargas e criado as combinações de cargas e de resultados, tem de ativar as propriedades de dimensionamento da barra ou do conjunto de barras a dimensionar (Imagem 3). Isto permitir-lhe-á definir os tipos de dimensionamento para o dimensionamento de alumínio, as configurações de dimensionamento e os apoios de dimensionamento necessários para o procedimento de dimensionamento. O mesmo se aplica a barras ou conjuntos de barras dimensionados através de representantes.
Tipos de dimensionamento
Os tipos de dimensionamento de alumínio incluem a definição de comprimentos efetivos, reduções locais da secção transversal (consideradas apenas no dimensionamento à tração) e soldaduras transversais (Imagem 4). A definição dos comprimentos de encurvadura é necessária para determinar a carga crítica para a falha de estabilidade. Depois de atribuir um comprimento de encurvadura a um objeto de interesse, as definições e os comprimentos efetivos são tidos em conta na verificação de estabilidade. Em seguida, no dimensionamento, pode considerar o enfraquecimento local da secção transversal (por exemplo, furos de parafuso) relacionado com o objeto, atribuindo uma redução local da secção transversal da barra na janela relevante. Adicionalmente, é possível considerar a redução localizada de resistência dentro da zona afetada pelo calor (HAZ) causada por soldaduras transversais.
Configurações de dimensionamento
Pode aceder às Configurações de dimensionamento através da janela Editar barra ou através dos Dados de entrada da tabela Aluminum Design. As especificações dentro de uma configuração de dimensionamento aplicam-se a todos os objetos aos quais a configuração é atribuída. Se nenhuma configuração de dimensionamento for atribuída a um objeto a dimensionar, não são realizados dimensionamentos no estado limite último ou de utilização para este objeto.
Os Eurocódigos sugerem que os cálculos sejam realizados para dois estados limite: estado limite último e estado limite de utilização. O primeiro refere-se a uma situação em que a segurança da estrutura é verificada de forma a evitar-se o colapso e a falha estrutural, enquanto o segundo se refere a certos requisitos para a utilização normal das estruturas. Para estruturas de alumínio, estes incluem requisitos relativos à flecha e, em certas circunstâncias, à vibração. Devido ao baixo módulo de elasticidade do alumínio, este estado limite é, em geral, a situação de dimensionamento crítica para estruturas de alumínio.
Configuração de dimensionamento último
Pode criar uma configuração de dimensionamento último definindo várias opções que afetam o dimensionamento de alumínio (Imagem 5). Por exemplo, pode definir se as verificações de estabilidade são realizadas além das verificações de secção transversal, bem como ajustar outras definições relacionadas com estas. Em seguida, a opção Valores limite para casos especiais está disponível para permitir negligenciar certas forças internas no dimensionamento que não são importantes para a capacidade de carga. Se não utilizar esta opção, verificações específicas podem ser impedidas ou pode implicar-se a utilização de fórmulas de interação mais desfavoráveis.
Dependendo da norma de dimensionamento que selecionar, outras opções como a ativação de um dimensionamento elástico da secção transversal, valores alternativos para fatores de forma e expoentes nas fórmulas de interação, ou outras definições detalhadas para o dimensionamento da encurvadura local ou da encurvadura por corte estão disponíveis na configuração do estado limite último. Para a norma de dimensionamento EN 1999, pode encontrar os coeficientes relevantes de acordo com o Anexo nacional selecionado nos Parâmetros padrão da janela, mas também pode ajustá-los com um valor definido pelo utilizador.
Configuração de dimensionamento de utilização
Pode criar configurações de utilização em termos de limites de flecha, que tem de verificar no dimensionamento (Imagem 6). Estes limites estão relacionados com o comprimento de referência da barra, que é determinado com base nos apoios de dimensionamento que define no separador Apoios de dimensionamento e flecha. Por outras palavras, a janela Apoios de dimensionamento e flecha mostrada na Imagem 7 serve para definir as condições de fronteira para o dimensionamento no estado limite de utilização do dimensionamento de alumínio.
Parâmetros globais
Pode aceder aos parâmetros globais para o dimensionamento de alumínio clicando no ícone Definições globais do módulo indicado na Imagem 8. Estes são independentes da norma de dimensionamento, mas os valores padrão podem diferir. Ao clicar no botão Restaurar valores predefinidos, as definições predefinidas do diálogo são restauradas de acordo com a norma de dimensionamento selecionada.
Opções adicionais para o dimensionamento de alumínio
O RFEM 6 oferece opções adicionais que influenciam o dimensionamento de alumínio. Por exemplo, pode atribuir outros tipos às barras (como excentricidades de barra ou articulações de barra), como mostrado na Imagem 9. Também pode considerar reforços transversais de barra para enrijecer áreas de barras suscetíveis à encurvadura. Estes são utilizados, por exemplo, em vigas altas ou em pontos de aplicação de grandes cargas concentradas. Também pode definir restrições rotacionais de barra para considerar a restrição à torção em torno do eixo longitudinal de uma barra ou conjunto de barras proporcionada por componentes como chapas trapezoidais ou madres. Painéis de corte de barra podem ser utilizados para considerar o apoio lateral proporcionado por contraventamento ou chapas trapezoidais. Ambos são considerados pelo solucionador de valores próprios interno ao determinar o momento crítico elástico ou o fator de carga crítico para a encurvadura por flexão-torção.
Cálculo
Antes de iniciar o dimensionamento, é importante verificar os Dados de entrada do módulo Aluminum Design. Por exemplo, as definições predefinidas implicam a consideração de todas as situações de dimensionamento no dimensionamento. No entanto, pode desativar uma situação de dimensionamento para o dimensionamento de alumínio desmarcando a caixa de seleção "A dimensionar"; assim, nenhuma verificação será realizada para esta situação de dimensionamento.
Esta seleção é sincronizada com a seleção do módulo Aluminum Design nas definições da situação de dimensionamento, como mostrado na Imagem 10. É importante destacar que não pode dimensionar casos de carga, combinações de cargas ou combinações de resultados individuais. Em vez disso, deve atribuir estas combinações a uma situação de dimensionamento.
De forma semelhante, todos os tipos de objetos presentes no modelo são listados na tabela Aluminum Design (Imagem 11). Ao marcar a caixa de seleção "Dimensionar tudo", todos os objetos disponíveis serão selecionados para dimensionamento. Alternativamente, pode especificar manualmente os objetos a dimensionar/remover do dimensionamento desmarcando a caixa de seleção "Dimensionar tudo" e introduzindo os números dos objetos, ou selecionando graficamente os objetos de interesse.
Barras com um material diferente (por exemplo, betão ou madeira) ou uma secção transversal inadequada (por exemplo, uma secção transversal sólida de paredes espessas) para o dimensionamento de alumínio são automaticamente reconhecidas e excluídas do dimensionamento. Além disso, superfícies de alumínio não serão consideradas para o dimensionamento pelo módulo Aluminum Design; pode avaliá-las utilizando, em vez disso, o módulo Análise Tensão-Deformação.
Pode executar o módulo Aluminum Design selecionando o botão Mostrar resultados na tabela de entrada (Imagem 11) ou selecionando Aluminum Design no diálogo "Calcular". Depois de iniciar o cálculo, o progresso de cálculo é exibido, bem como os passos de cálculo e o curso atual do cálculo.
Resultados
Uma vez concluído o cálculo, os resultados determinantes e as taxas de utilização nas barras ou conjuntos de barras estão disponíveis na tabela de resultados. Também pode exibir os resultados do módulo Aluminum Design graficamente através do separador Resultados do navegador. Se surgirem avisos ou erros durante as verificações, ou se um critério de verificação não for cumprido, isso é mostrado na visão geral da tabela.
Além destes resultados, podem ser exibidas verificações de esbelteza para barras ou conjuntos de barras. Estas baseiam-se na comparação da esbelteza para encurvadura por flexão calculada a partir da relação entre o comprimento de encurvadura e o raio de giração, por um lado, e os valores limites dos Parâmetros globais, por outro.
Uma vez que a resistência à encurvadura é dimensionada pela verificação de estabilidade, a verificação de esbelteza não representa verdadeiramente um dimensionamento e não está incluída na tabela de resultados predefinida. Portanto, para mostrar estas verificações, tem de ativar as tabelas de resultados de esbelteza no Gestor de tabelas de resultados, acessível através do ícone indicado na Imagem 12.
Pode exibir verificações de dimensionamento detalhadas para cada tipo de verificação de dimensionamento clicando duas vezes nelas ou utilizando o ícone Detalhe de verificação. Além das fórmulas, os resultados detalhados contêm referências à norma, para que possa seguir as verificações de dimensionamento com precisão e compreender as verificações realizadas em detalhe.
Considerações finais
O módulo Aluminum Design no RFEM 6 permite dimensionar barras de alumínio para os estados limite último e de utilização de acordo com as normas EN 1999-1-1:2013-12 (Eurocódigo 9) da União Europeia e ADM 2020 dos Estados Unidos. Os dados definidos em termos de materiais, carregamentos e combinações de cargas e de resultados devem cumprir o conceito de dimensionamento da norma preferida.
Pode aplicar as cargas relevantes em conformidade com o procedimento comum de aplicação de cargas do RFEM, enquanto pode definir os dados necessários para o dimensionamento ativando as Propriedades de dimensionamento da barra, ou do conjunto de barras, de interesse. Uma vez definidas as propriedades de dimensionamento, o dimensionamento pode ser realizado e os resultados tornam-se disponíveis tanto em forma tabular como gráfica.
