No RFEM 6, a opção Reforços transversais de barra pode ser utilizada para adicionar os reforços necessários ao longo do comprimento da barra. O aumento da resistência ao corte do reforço pode ser considerado no módulo Dimensionamento de aço.
A Secção G2 da AISC "Barras em forma de I e secções em U" [1] está organizada em quatro secções:
- G2.1 Resistência ao corte de almas sem ação de campo de tração
- G2.2 Resistência ao corte de painéis de alma interiores com a/h ≤ 3 considerando ação de campo de tração
- G2.3 Resistência ao corte de painéis de alma de extremidade com a/h ≤ 3 considerando ação de campo de tração
- G2.4 Reforços transversais
O que é uma ação de campo de tração?
A ação de campo de tração (ATF) é um fenómeno em que a alma de uma viga de alma cheia é dimensionada para ter uma resistência pós-encurvadura significativa. No estado pós-encurvado, a alma ainda é capaz de resistir à carga aplicada através de tração.
Nas versões anteriores da AISC, as ações de tração só podem ser consideradas para painéis de alma interiores quando a/h não excede 3,0, sendo a a distância livre entre os reforços e h a distância livre entre os banzos.
Na edição AISC 2022, também é possível considerar uma ação de campo de tração parcial para os painéis de alma de extremidade. Com base nos resultados recentes de testes e simulações de elementos finitos, é demonstrado que a ação do campo de tração pode realmente desenvolver-se através da formação de articulações plásticas nos banzos e nos reforços dos apoios (Comentário AISC)[1].
Exemplo
Exemplos G.8A e G.8B dos exemplos de dimensionamento AISC 2022 [2] são apresentados para comparar a resistência ao corte obtida a partir do modelo RFEM. A viga tem 17 m de comprimento, 1 m de profundidade, com banzos de 40 x 40 cm de largura e uma alma com 5/16 de espessura. O banzo comprimido está contraventado de forma contínua, o que sugere que a verificação da encurvadura por flexão-torção (encurvadura por flexão-torção) pode ser desativada no programa.
Uma viga composta pode ser criada utilizando o tipo de secção "Paramétrico – Parede fina" e o tipo de fabricação 'Soldado'.
1) Verifique se são necessários reforços transversais de acordo com a secção G2.4 da AISC
Os reforços transversais não são necessários se uma das seguintes condições for cumprida.
- h/tw é menor que 2,54 √(E/Fy )
33,0 pol/0,3125 pol = 105,6 é maior que 2,54*√(29 000 ksi/50 ksi) = 61,2
- A resistência ao corte necessária é inferior à resistência disponível.
Como apresentado na verificação de dimensionamento GG6100, a resistência ao corte necessária (210,0 kips) é maior do que a resistência ao corte disponível (176,1 kips).
- Uma vez que nenhuma das condições acima é cumprida, são necessários reforços transversais.
2) Determinar o espaçamento dos reforços
Para um material de 50 ksi, as tabelas 3-17a, 3-17b e 3-17c do Manual de construção em aço AISC [3] são úteis para determinar o espaçamento necessário do reforço com base na relação h/tw e na tensão necessária. Alternativamente, pode ser utilizada uma abordagem iterativa de tentativa e erro para estabelecer o espaçamento.
Neste exemplo, é utilizado um espaçamento 42 no para o painel de extremidade. A resistência ao corte necessária nesta posição pode ser facilmente determinada através da ferramenta "Diagrama de resultados para a barra selecionada". No final do primeiro painel, Vz = 183,7 kips excede a resistência disponível = 176,1 kips. Portanto, também são adicionados reforços adicionais com um espaçamento de 90. Não é necessário um terceiro painel uma vez que V = 127,5 kips é inferior a 176,1 kips.
3) Adicionar "Reforços transversais de barra" em "Tipos para barras" no RFEM
Estão disponíveis diversos tipos de reforços. Neste exemplo, a "Placa de extremidade" é utilizada no início e no final da barra. "Plano" é utilizado para os reforços intermédios. A localização, o material e o tamanho são especificados para cada reforço.
A opção "Considerar reforço" está disponível desde que o módulo Dimensionamento de aço tenha sido ativado. Esta opção pode ser ativada ou desativada para considerar o efeito de cada reforço individual no dimensionamento.
Para "Placa de extremidade", o reforço pode ser considerado "Não rígido" ou "Rígido". Está selecionada a opção "Não rígido" quando é considerada uma ação de campo de tração parcial de acordo com a secção G2.3 para o painel de extremidade. Quando se encontra seleccionado "Rígido", o painel de extremidade é calculado de acordo com a secção G2.2 (como painel interior). O reforço "rígido" no RFEM é concebido como um modelo com uma saliência "oculta" utilizando dois reforços com espaçamento reduzido.
A mola de empenamento resultante é calculada automaticamente. No entanto, não é considerado na análise sem o módulo Torção com empenamento (7 GDL).
Os reforços transversais não têm impacto na rigidez quando o cálculo é efetuado com 6 graus de liberdade.
4) Resistência ao corte no módulo Dimensionamento de aço
Como mencionado na Secção G2.2, pode ser utilizada a maior resistência nominal ao corte da secção G2.1 (sem a ação do campo de tração) e da secção G2.2 (considerando a ação do campo de tração). Ambas as condições são verificadas no módulo Dimensionamento de aço em Verificação de dimensionamento GG6100.
Para visualizar a verificação do painel de extremidade de acordo com a secção G2.3, selecione o separador "Relações de dimensionamento por posição". Neste exemplo, a relação de verificações para o painel de extremidade é inferior ao painel interior.
5) Requisitos do reforço transversal de acordo com a Secção G2.4 da AISC [1]
Além de fornecer a resistência ao corte da barra, a verificação GG6130 verifica:
- Relação largura-espessura do reforço (AISC Eq. G2-16)
- Momento de inércia do reforço (AISC Eq. G2-17)
Através da opção "Reforços transversais de barra", as almas reforçadas das vigas de alma cheia podem ser consideradas no RFEM.
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