Dimensionamento de ligações de base de acordo com AISC 360 [1] e ACI 318 [2] pode ser executado com o módulo de ligações de aço. O artigo anterior da base de conhecimento apresentado abaixo fornece o fluxo de trabalho de modelação, uma lista de verificações aplicáveis e um exemplo de dimensionamento de uma ligação de placa de base sujeita a "compressão e momento".
Neste artigo, é apresentado um dimensionamento de ligação de base sujeita a tensão e corte. O Exemplo 4.7-7 do AISC Design Guide 1 [3] é utilizado para verificar os resultados do modelo RFEM.
Transferência de corte
Para uma ligação de base exposta, como é que a carga de corte é transferida do pilar para o betão? De acordo com o AISC Design Guide 1 [3], existem três formas de transferir o corte do pilar e/ou da chapa de gusset para o betão:
1) Através de atrito quando existe compressão, como mostrado no Exemplo 4.7-8 do DG 1.
- A carga de compressão gera atrito entre a laje de base e a superfície de argamassa/betão que pode ser utilizado para transferir o corte para o betão. Esta compressão é considerada uma força de aperto que gera uma resistência ao corte na direção perpendicular. A resistência ao corte devido ao atrito pode ser calculada de acordo com a Equação 4-30 do AISC DG 1.
- No RFEM, o bloco de betão é representado com um apoio de superfície que pode ser visualizado no submodelo. Ativar a opção "Considerar atrito" ativa o atrito dentro do apoio de superfície, permitindo-lhe transferir uma parte da força de corte (Imagem 1). A força de corte restante é suportada por chumbadouros ou cavilhas de corte. Uma verificação para limitar a resistência de cálculo ao corte de acordo com a Equação 4-30 não é realizada no RFEM.
2) Utilizando cavilhas de corte, como mostrado nos Exemplos 4.7-4 e 4.7-5 do DG 1.
3) Através de corte nos chumbadouros. Estão disponíveis os seguintes métodos construtivos:
- Apenas chumbadouros com furos sobredimensionados (distribuição de corte desigual).
- Anilhas de chapa com furos normalizados são soldadas ao topo da laje de base para garantir uma transferência de corte igual, como mostrado no Exemplo 4.7-6 do DG 1. Esta configuração permite flexão significativa nos chumbadouros, que atualmente não é considerada no RFEM. Atualizações futuras incluirão verificações para flexão de chumbadouros.
- Uma chapa de assentamento com furos normalizados soldada em obra à parte inferior da laje de base para distribuição igual do corte por todos os chumbadouros. Uma chapa de assentamento evita a flexão nos chumbadouros, que é a condição assumida no RFEM.
Exemplo
O Exemplo 4.7-7 do AISC Design Guide 1 é utilizado para validar os resultados do modelo RFEM. Uma ligação de placa de base para um pilar W21x83 sujeito a tensão e corte é dimensionada neste exemplo. O pilar está ligado a uma fundação de betão com uma resistência à compressão especificada, ƒ'c = 5.000 psi. As dimensões reais do betão não são fornecidas, assumindo-se que a laje de base não está localizada perto de quaisquer bordos de betão. Para refletir isto, é modelado um grande bloco de betão com 175 in × 175 in × 100 in.
A transferência de corte no exemplo é assumida como ocorrendo através de uma chapa de assentamento soldada (não modelada), o que evita a flexão nos chumbadouros. O elemento de contraventamento e a ligação são incluídos no modelo para melhor representar o comportamento realista da junta. A laje de base tem 1,75 in de espessura com uma espessura de argamassa assumida de 1,0 in. O comprimento de embebimento efetivo, hef, é igual a 24,0 in. As cargas e as propriedades dos materiais são mostradas na Imagem 3.
Resultados
Após executar o cálculo de ligações de aço, o resultado para cada nó é apresentado no separador Relações de cálculo por nó. Em seguida, selecione Chumbadouro 1,2 para visualizar os detalhes da verificação (Imagem 4).
Os detalhes da verificação fornecem todas as fórmulas e referências às normas AISC 360 e ACI 318 (Imagem 5).
Os resultados do AISC e das Ligações de aço são resumidos abaixo, incluindo as razões das discrepâncias.
Chumbadouros
Laje de base
Neste exemplo, o dimensionamento da espessura da laje de base é regido pela tensão nos chumbadouros. De acordo com os cálculos do AISC, a resistência à flexão disponível (207 kip-in) é muito maior do que a resistência à flexão necessária (51,9 kip-in). Isto sugere que a espessura da laje de base de 1,75 in pode ser reduzida.
Nas Ligações de aço, o dimensionamento de placas é realizado através de análise plástica, comparando a deformação plástica real com o limite admissível de 5% especificado na Configuração de resistência. A laje de base de 1,75 in de espessura apresenta uma deformação plástica equivalente de 0,00%, indicando que pode ser utilizada uma placa mais fina. No entanto, a redução da espessura da placa pode aumentar as forças de tensão nos chumbadouros.
Conclusão
No módulo de ligações de aço, a transferência de corte através dos chumbadouros é assumida como igualmente distribuída através da utilização de uma chapa de assentamento, o que elimina a flexão nos chumbadouros. Embora a flexão dos chumbadouros não seja atualmente considerada, está planeada para uma versão futura.
Este artigo confirma que os resultados do módulo de ligações de aço são consistentes com os do exemplo do AISC Design Guide 1, validando a precisão do modelo RFEM para o dimensionamento de ligações de base sob tensão e corte.
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