0. Vista geral
A norma de construção em aço GB 50017 Ver [1] descreve o método de cálculo para a verificação da estabilidade dimensional do banzo inferior de uma viga de pórtico no Capítulo 6.2.7. Ao conntrário da norma anterior, esta secção representa uma nova verificação do dimensionamento adicionada.
Este capítulo está relacionado com o cálculo de estabilidade para a secção de momento negativo de uma viga de pórtico. Permitindo a verificação da estabilidade do banzo inferior da viga ou se é necessário adotar medidas estruturais.
Quando uma laje de betão se encontra assente sobre o banzo superior, esta funciona como um apoio lateral (estrutura mista), evitando problemas de estabilidade de encurvadura por flexão-torção. Se houver uma distribuição negativa do momento fletor, o banzo inferior é sujeito a compressão e o banzo superior sujeito a tração.
Enquanto o banzo superior é apoiado, o banzo inferior sujeito à compressão pode flectir lateralmente. Se o apoio lateral não é suficiente devido à rigidez da alma, neste caso o ângulo entre o banzo inferior e a linha de interseção da alma é variável, pelo que existe a possibilidade de encurvadura por distorção do banzo inferior.
1. Método de análise
1.1 Encurvadura por distorção
Se as vigas de pórticos não tiver em consideração a restrição à deformação pelas lajes de betão superiores, as barras deformam-se e torcem-se livremente. Isto significa que ocorre a instabilidade total da barra fletida (encurvadura por flexão-torção, padrão de aço, capítulo 6.2.1).
Uma vez que a viga de aço e as lajes de betão estão disponíveis como dois componentes independentes, a compatibilidade das deformações não se aplica para esta situação.
No entanto, se a viga do pórtico da estrutura de aço estiver apoiada lateralmente pelas lajes de betão, geralmente a sua estabilidade não precisa de ser verificada: De acordo com a norma GB 50017, secção 6.2.1, a encurvadura por flexão-torção da viga não precisa de ser verificada se as lajes de betão estiverem firmemente ligadas ao banzo comprimido da viga, de modo que o deslocamento lateral do banzo comprimido da viga é impedido.
No RFEM existem diversas formas de modelar o efeito composto de barras e lajes de pisos, tais como, vigas nervuradas e barras de modelo de superfície. No entanto, em comparação com as explicações acima sobre vigas de pórticos, estas representam componentes estruturais integrais das lajes de betão. Pode encontrar informação mais detalhada sobre este assunto nos artigos correspondentes da nossa base de dados de conhecimento e nos manuais online.
O resultado do cálculo de EF é apresentado na figura acima para o caso em que o banzo superior da viga pórtico é apoiado. O banzo inferior roda em torno do centro do banzo superior. Portanto, de acordo com Consulte [1] Secção 6.2.7, a estabilidade do banzo inferior tem de ser verificada.
1.2 Método de verificação segundo o EC 3
O método de verificação de acordo com o EC 3 Ver [2] , Secções 6.3.2.4, 6.3.5.2 e BB.2 é diferente da norma de construção em aço GB.
Os componentes estruturais com banzos sujeitros à compressão apoiados lateralmente podem não ser considerados como correndo o risco de encurvadura por flexão-torção se forem cumpridas determinadas condições. Para a verificação em relação à instabilidade de forma da secção da viga de pórtico, é verificada primeiro a rigidez à torção e, consequentemente, a restrição à torção do banzo inferior, como apresentado na imagem seguinte.
1.3 Verificação da estabilidade dimensional do banzo inferior de acordo com GB 50017
Se a viga do pórtico tem um momento fletor negativo na área perto do apoio e existe uma laje de betão no banzo superior, o cálculo de estabilidade do banzo da viga inferior de acordo com Consulte a secção [1] 6.2.7 tem de cumprir os seguintes requisitos:
(1) Se λn, b ≤ 0,45, não é necessária verificação para o banzo inferior.
(2) Se a condição (1) não for cumprida, a estabilidade do banzo inferior deve ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:
Onde:
- b1 - largura do banzo comprimido (mm)
- t1 - espessura do banzo comprimido (mm)
- W1x - módulo da secção bruta em torno da fibra comprimida mais forte no plano do momento fletor (mm3)
- ψd - fator de estabilidade
- λn, b - esbelteza limite normalizada
- σcr - tensão crítica para instabilidade de forma da secção (N/mm2)
- l - comprimento entre pontos apoiados lateralmente (mm)
No RFEM, a função correspondente pode ser ativada na configuração de dimensionamento da configuração do estado limite último.
Os pontos de apoio laterais podem ser especificados nos comprimentos efetivos.
(1) Após a adição dos nós intermédios, o programa calcula automaticamente o comprimento do apoio lateral na zona de momento negativo da viga de pórtico. Os outros comprimentos de cálculo permanecem inalterados.
A distância de apoio lateral é automaticamente tida em consideração.
(2) As especificações para as combinações de cargas e as situações de dimensionamento permanecem inalteradas.
(3) Se o limite de esbelteza não é excedido, o resultado do dimensionamento indica que a estabilidade do banzo inferior da viga de pórtico não é calculada. Caso contrário, é realizada uma análise detalhada da instabilidade de forma da secção para determinar se são necessários mais pontos apoiados lateralmente.
(4) Os banzos comprimidos apoiados lateralmente ainda têm de cumprir os requisitos da norma sísmica GB 50011, capítulo 8.3.3.
2. Resumo
Neste artigo, foi apresentado o procedimento de cálculo para a verificação da instabilidade da forma da secção do banzo inferior. O programa verifica se os apoios laterais cumprem as condições da restrição à torção ou se tem de ser realizado um novo dimensionamento para eliminar a instabilidade da forma da secção. Os detalhes de verificação são simples e compreensíveis.
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