Comprimentos efetivos no RFEM 6
Para que as verificações do dimensionamento da estabilidade sejam incluídas nos resultados do dimensionamento da aço, é importante atribuir comprimentos efetivos às barras antes de realizar o dimensionamento. No RFEM 6, o comprimento efetivo não é uma configuração local de uma barra apenas. Assim, cada comprimento efetivo definido no programa pode ser atribuído simultaneamente a várias barras ou conjuntos de barras.
Assumindo que o módulo Dimensionamento de aço está ativado nos dados gerais do modelo, novos comprimentos efetivos podem ser definidos através do separador Dados do navegador (Figura 1). Em alternativa, é possível definir os comprimentos efetivos através do separador Tipos de dimensionamento da janela de barra (Figura 2).
Independentemente da abordagem pela qual é determinado, o comprimento efetivo pode ser considerado para encurvadura por flexão em torno dos eixos maior e menor, bem como para encurvadura por torção e flexão-torção (Figura 3).
1. Definição do comprimento efetivo através de apoios de nó e fatores de comprimento efetivo
Em primeiro lugar, demonstraremos como definir o comprimento efetivo com base na consideração dos apoios nodais e dos fatores de comprimento efetivo em relação às condições de apoio da barra (Figura 4).
Dadas as condições de apoio do pilar 1, devem ser definidos apoios nodais do tipo de apoio fixo em ambas as direções principais z/v e y/u, bem como torção (restrição em torno de x) no início e no final da barra. Uma vez que não existem apoios intermédios a dividir a barra em segmentos de comprimentos diferentes, os fatores de comprimento efetivo devem ser calculados manualmente e ajustados para o comprimento total da barra como um segmento único.
Neste exemplo, o pilar de interesse está ligado a uma viga horizontal como um pórtico e, portanto, o comprimento de encurvadura esperado para o eixo principal y é aproximado em 3,5, enquanto o fator de comprimento efetivo para a encurvadura fora do plano é 1.
2. Importação de um comprimento efetivo da análise de estabilidade
No entanto, o RFEM 6 oferece outra opção para definir os comprimentos efetivos das barras: importando-os diretamente da análise de estabilidade. Para isso, é necessário ativar o módulo Estabilidade de estrutura (Figura 5).
Nesta abordagem, a análise de estabilidade deve ser realizada para obter as formas próprias relevantes e os comprimentos efetivos associados das barras separadas. Posteriormente, os comprimentos efetivos podem ser atribuídos às barras de interesse e podem ser considerados para o dimensionamento do aço.
No RFEM 6, a consideração da análise de estabilidade é feita em termos de casos e combinações de carga separados, como mostra a Figura 6. Neste exemplo, será considerada a análise de estabilidade para a combinação de carga n.º 2 (peso próprio e neve) devido à compressão associada à mesma.
As configurações de análise de estabilidade podem ser definidas facilmente na janela apresentada na Figura 7. Por exemplo, o tipo de análise de estabilidade (método de valores próprios, método incremental com análise de valores próprios, método incremental sem análise de valores próprios), o número de valores próprios mais baixos e a possibilidade de considerar efeitos favoráveis devido à tração deveriam ser ajustados se um dos métodos de valores próprios for ajustado preferencial (Lanczos, raízes do polinômio característico, iteração subespacial ou iteração ICG).
Da mesma forma, os parâmetros para o carregamento incremental devem ser definidos quando o método incremental é favorecido.
Após a execução do cálculo, os resultados são apresentados graficamente e na tabela Resultados da análise de estabilidade. O comprimento de encurvadura para o qual o pilar encurva-se no plano do pórtico é o comprimento correto para o dimensionamento da respetiva situação de carga. Neste exemplo, a forma própria que representa a encurvadura na direção X global é a forma própria n.º 8 (Figura 8).
De facto, agora é possível importar o comprimento efetivo da análise de estabilidade. Quando a opção é seleccionada na janela Comprimento efetivo (Figura 9), o caso de carga/combinação, o modo próprio e a barra a partir do qual o comprimento efetivo deve ser importado podem ser definidos num separador associado. Uma vez que o comprimento efetivo será atribuído ao pilar 1, estes são a combinação de carga n.º 2, o modo n.º 8 e a barra n.º 1, respetivamente (Figura 10).
No RFEM 6, também é possível apresentar o comprimento atribuído de forma gráfica, como mostra a Figura 11.
Ao definir as configurações de comprimento efetivo, é realizado um equilíbrio entre os comprimentos de encurvadura e as configurações da propriedade de encurvadura por flexão-torção. Com as verificações de apoio, o elemento é dividido em segmentos para os processos de encurvadura. Ao mesmo tempo, as verificações do apoio servem para descrever as condições de fronteira para o cálculo baseado em valores próprios do momento crítico da encurvadura por flexão-torção (Mcr ).
Verificações de estabilidade em termos de dimensionamento de aço
Assim que o comprimento efetivo tiver sido atribuído à barra de interesse, o dimensionamento de aço pode ser calculado. Como mostra a Figura 12, as verificações de estabilidade estão entre os resultados apresentados na tabela de resultados. O comprimento de encurvadura está incluído nos detalhes da verificação de dimensionamento (Figura 13). Como seria de esperar, a verificação da estabilidade é realizada com base no comprimento efetivo calculado pela análise de estabilidade.
Considerações finais
O comprimento efetivo para a verificação de barra equivalente no RFEM 6 pode ser determinado manualmente ou pode ser importado de uma análise de estabilidade. Na primeira abordagem, o comprimento efetivo é determinado atribuindo apoios nodais e ajustando os fatores de comprimento efetivo manualmente em relação às condições de apoio da barra.
Por outro lado, na segunda abordagem, o comprimento efetivo é uma saída da análise de estabilidade e, assim, pode ser atribuído diretamente à barra para efeitos de dimensionamento. A vantagem desta abordagem é que os fatores de comprimento efetivo e o próprio comprimento efetivo são calculados automaticamente. Isto é muito conveniente para determinadas condições de apoio que de outra forma teriam exigido cálculos manuais exaustivos.
No entanto, é importante considerar o comprimento efetivo correto em termos do modo de encurvadura e da respetiva situação de carga ao importá-lo da análise de estabilidade.
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