Dimensionamento de encurvadura por flexão-torção segundo ADM 2020 segundo F.4 no RFEM 6

O Aluminium Design Manual 2020 (ADM 2020) [1] fornece orientação e requisitos essenciais para engenheiros e projetistas que trabalham com alumínio em aplicações estruturais. O ADM 2020 [1] fornece métodos para calcular o momento de encurvadura por flexão-torção (M_e ). Destaca as equações que devem ser utilizadas e seguidas para garantir que as estruturas de alumínio estão a salvo desta forma de instabilidade.

O RFEM 6 faz referência ao tipo de secção e aos esforços internos calculados na análise estática e o módulo Dimensionamento de alumínio aplica estes resultados às equações do ADM 2020 [1]. Mais especificamente, as equações da Secção F.4 [1] para o dimensionamento de encurvadura por flexão-torção. Existem subsecções na Secção F.4 [1] utilizado para classificar a secção de uma barra e calcular a esbelteza por flexão-torção (λ). Se for aplicável mais do que uma secção, deve ser utilizada qualquer secção aplicável.

Classificação de secções no dimensionamento de encurvadura por flexão-torção

Secção F.4 [1] classifica as secções de alumínio com base no facto de serem simétricas ou assimétricas em relação ao eixo de flexão, fechadas ou retangulares. Nas próximas secções deste artigo, haverá uma variedade de secções com uma explicação sobre onde se encontram na secção. F.4 [1] Segue-se a forma como são dimensionadas no RFEM 6. Será feita uma comparação simples entre o ADM 2020 [1] e o RFEM 6. Na imagem abaixo, cada exemplo mostra a verificação de código correta e compara-a com a verificação de código utilizada no RFEM 6.

Tabela de secções e correspondente verificação

Secções com simetria singular

Uma secção de simetria singular é uma secção que pode ser perfeitamente refletida sobre o seu eixo de flexão ou não flexão. Exemplos de secções padronizadas de simetria singular consistem em secções em T e em U.

A esbelteza para estes tipos de formas deve ser determinada de acordo com a secção F.4.2.1 [1] que é para formas simétricas em torno do Eixo de flexão. Se a secção é assimétrica em torno do eixo de flexão, deve ser verificada de acordo com a secção. F.4.2.5 [1]

No modelo RFEM 6 em anexo, é modelada uma secção em U (barra n.º 1) como uma viga de apoio simples com carregamento uniforme. As secções que são simétricas em torno do eixo de flexão são dimensionadas de acordo com a secção F.4.2.1 [1] utilizando o módulo Dimensionamento de alumínio.

Secções de simetria dupla

Uma secção de simetria dupla é uma secção que pode ser refletida perfeitamente em torno dos eixos de flexão e não flexão. Exemplos de secções padronizadas que são duplamente simétricas são secções em I, secções retangulares e secções ocas circulares.

A encurvadura por flexão-torção para uma secção em I padronizada deveria ser verificada segundo a secção F.4.2.1 [1] mas também pode ser dimensionado de acordo com a secção F.4.2.5 [1] uma vez que pode ser simétrico ou assimétrico em torno do seu eixo de flexão se é aplicada uma carga lateral.

No modelo RFEM 6 em anexo, é modelada uma secção em I de simetria dupla (barra n.º 4) como uma viga de apoio simples com uma carga lateral aplicada sobre a mesma. Este tipo de secção é dimensionado de acordo com a secção F.4.2.1 [1] porque se assumirmos a carga lateral em qualquer uma das direções do eixo primário, será sempre simétrica em torno do eixo de flexão.

Secções assimétricas

Uma secção assimétrica é uma secção que não pode ser refletida perfeitamente em torno do seu eixo de flexão ou não flexão. Um exemplo de uma secção padronizada que é considerada assimétrica em torno de um dos eixos é a secção em Z.

O encurvadura por flexão-torção para esta secção só deve ser calculado utilizando a Secção F.4.2.5 [1] Qualquer forma. Com esta secção é determinado o valor da esbelteza e a encurvadura por flexão-torção elástica para secções assimétricas.

No modelo em anexo do RFEM 6, é modelada uma secção em Z (CF 4ZU1.25x075) (barra n.º 5) como uma viga de apoio simples com uma carga uniforme. No módulo Dimensionamento de alumínio, esta forma é dimensionada de acordo com a secção F.4.2.5 [1] em relação à encurvadura por flexão-torção.

Secções fechadas

Uma secção fechada refere-se a uma forma estrutural onde o perímetro da secção está completamente fechado. Um exemplo comum de uma secção fechada para uma barra de alumínio é um tubo retangular ou uma secção retangular oca. Neste caso, a forma da secção assemelha-se a um retângulo, mas é fechado em todos os lados, criando uma estrutura tubular.

Ao calcular a encurvadura por flexão-torção para uma secção fechada, a esbelteza deve ser determinada referenciando a secção. F.4.2.3 [1] Formas fechadas

No modelo RFEM 6 em anexo, é modelada uma secção oca quadrada (barra n.º 6) como uma viga de apoio simples com um uniforme aplicado à mesma. Dimensionada de acordo com o ADM 2020 no módulo Dimensionamento de alumínio, a encurvadura por flexão-torção é calculada utilizando a Secção F.4.2.3 [1] Secções fechadas para determinação da relação de esbelteza (λ).

Barras retangulares

Uma secção de barra retangular plana refere-se a uma forma geométrica comprida e estreita com uma superfície plana e lados retangulares.

Secção F.4.2.4 [1] deveria ser utilizado para calcular a esbelteza de uma barra retangular plana para encontrar em última análise o momento de encurvadura crítico.

No modelo RFEM 6 em anexo, é modelada uma barra retangular (barra n.º 7) como uma viga simplesmente apoiada com uma carga lateral uniforme. É calculada utilizando as equações da Secção F.4 [1] e a esbelteza é calculada através da Eq. F.4-7 sob a secção F.4.2.4 [1]

Conclusão

Cálculo de encurvadura por flexão-torção segundo ADM 2020, secção F.4 [1] requer que o engenheiro determine em que subsecção cai a sua secção para determinar a esbelteza e outras propriedades da secção. Para tal, as categorias principais são divididas por forma e simetria. Se é simétrico ou assimétrico em torno do eixo de flexão, se a secção é fechada/aberta ou se é uma barra retangular.

No RFEM 6, o módulo Dimensionamento de alumínio classifica as secções da mesma forma como descrito na secção F.4 [1] A norma de dimensionamento ADM 2020 deve ser selecionada no separador Norma I nos dados gerais. Por fim, nos Comprimentos efetivos nos Parâmetros de dimensionamento de uma barra, Capítulo F. tem de estar selecionada. Por fim, com os mesmos parâmetros, o fator de modificação (C_b ) pode ser calculado de acordo com a Secção F.4.1

Dados gerais – Norma I

Barra - parâmetros de dimensionamento