Os cálculos manuais, as folhas de cálculo e o software de elementos finitos linear não conseguem capturar com precisão este comportamento não linear. Os pregos deslizam e eventualmente cedem antes de o revestimento ou a estrutura atingirem a capacidade, o que influencia uma parte significativa da rigidez e da flecha da parede de corte.
Com as capacidades não lineares do RFEM 6, o modelo gera automaticamente uma dobradiça linear não linear entre a superfície do revestimento e os elementos estruturais com base no comportamento carga-deslizamento dos ligadores na SDPWS de 2021. O dimensionamento de ligador é a etapa seguinte, realizada no add-on Timber Design para garantir capacidade adequada entre os montantes da parede de corte e o revestimento.
A Equação de Deslizamento do Ligador da SDPWS
A Tabela C4.2.3D [1] fornece a relação carga-deslizamento para tamanhos comuns de pregos (6d, 8d, 10d) em revestimento de painéis estruturais de madeira. Para cada tamanho, a tabela fornece:
- Uma carga máxima do ligador, Vₙ (lb/ligador), na qual o ligador começa a ceder
- Uma equação de deslizamento, eₙ, em função da carga do ligador
Os expoentes das equações de deslizamento dos ligadores significam que a ligação enrijece e suaviza de forma não linear à medida que se aproxima da cedência. Este comportamento dúctil para paredes de corte é necessário para eventos laterais como eventos sísmicos ou vento.
Referindo-se à SDPWS, este comportamento de deslizamento é apenas abordado ao longo do comprimento dos montantes na direção longitudinal. O deslizamento não linear também pode ser aplicado na direção transversal, mas isso não é especificamente mencionado na norma. Existe também uma equação separada para ligadores instalados em madeira verde vs. madeira seca, bem como um aumento de 20% no deslizamento para revestimento de qualidade não estrutural. Estas configurações opcionais estão incluídas no RFEM 6 ao definir os conectores de revestimento-a-viga da parede de corte, como mostrado na imagem abaixo.
Verificação da Curva Carga-Deslizamento do RFEM 6
Assume-se que uma parede de corte de madeira modelada no RFEM 6 inclui pregos comuns 8d com espaçamento de 6 polegadas (2 ligadores/ft), revestimento de grau estrutural I e madeira seca. Referindo-se à Tabela C4.2.3D [1], a carga máxima de cedência é de 220 lb/ligador e a equação de deslizamento para madeira seca é:
eₙ = (Vₙ/616)3.018 (in)
O RFEM 6 gera uma dobradiça linear não linear automática entre os montantes e o revestimento com 10 pontos intermédios, como mostrado na imagem abaixo.
As coordenadas e a inclinação dos pontos 9 e 10 do diagrama são verificadas adicionalmente para garantir a aplicação da equação de deslizamento do ligador da Tabela C4.2.3D [1].
Força distribuída do ponto 10 (n) a 220 lb/ligador (cedência):
n₂₂₀ = (220 lb/ligador)(2 ligadores/ft)(1 ft/12 in) = 36.667 lb/in
Deslizamento correspondente do ponto 10 (u):
uₓ,₂₂₀ = (220/616)3.018 = 0.0447 in
Força distribuída do ponto 9 (n) a 198 lb/ligador (90% da cedência):
n₁₉₈ = (198 lb/ligador)(2 ligadores/ft)(1 ft/12 in) = 33.0 lb/in
Deslizamento correspondente do ponto 9 (u):
uₓ,₁₉₈ = (198/616)3.018 = 0.0325 in
Inclinação (rigidez de mola) entre os Pontos 9 e 10:
Cᵤ,ₓ = (36.667 − 33.0)/(0.0447 − 0.0325) ≈ 301 lb/in²
Estes mesmos cálculos são aplicados diretamente ao longo da curva multiponto carga-deslizamento da Tabela C4.2.3D [1]. O modelo captura o comportamento não linear da ligação em toda a gama de cargas. Isto substitui a abordagem manual, em que o deslizamento dos pregos é ou ignorado, considerado linear, ou aplicado como um termo empírico de flecha no final de um cálculo manual, sem visibilidade sobre como a rigidez varia com a carga ou como o deslizamento redistribui a força entre painéis.
Dimensionamento de Ligador da Capacidade Nominal Unitária de Corte
O deslizamento não linear dos ligadores influencia diretamente a análise da parede de corte no RFEM 6. O dimensionamento de ligador é a etapa seguinte, realizada no add-on Timber Design. As disposições de dimensionamento da Tabela 4.3A da SDPWS de 2021 fornecem a capacidade nominal (vₙ) influenciada por:
- Material do revestimento e espessura nominal mínima (5/16 in, 3/8 in, 7/16 in, 15/32 in, etc.)
- Tipo e tamanho do ligador (6d, 8d, 10d prego comum)
- Espaçamento dos pregos nas bordas dos painéis (6, 4, 3 ou 2 in)
Uma parede de corte modelada no RFEM 6 permite a introdução das variáveis acima que podem estar fora dos valores tabelados. Portanto, as seguintes suposições são aplicadas no add-on Timber Design para estes cenários:
- Espessura do painel inferior ao mínimo da tabela é um erro de cálculo. Espessura superior ao valor da tabela é arredondada para baixo, sem capacidade adicional assumida (por exemplo, 19/32 in refere-se à linha de 15/32 in).
- O espaçamento dos pregos é tabelado apenas em 6, 4, 3 e 2 in. Um espaçamento entre valores é arredondado para baixo para o valor mais conservador (por exemplo, 3.5 in refere-se a 3 in). Superior a 6 in é um erro de cálculo; inferior a 2 in é limitado à linha de 2 in.
As notas de rodapé da tabela que modificam capacidades para espécies específicas de estrutura, grau do painel e outras condições são automaticamente consideradas no dimensionamento de ligador.
O dimensionamento completo do ligador é reportado sob a Verificação de Dimensionamento UL7100, como mostrado abaixo. O corte admissível vs. a solicitação é dado como relação de cálculo com equações detalhadas de verificação de dimensionamento, referências normativas e saída de dados transparente.
De Verificações Manuais a Dimensionamento Baseado em MEF
A curva carga-deslizamento e as verificações de dimensionamento de capacidade fecham um ciclo que antes exigia cálculos manuais separados em cada etapa ou pressupostos lineares menos precisos. A dobradiça linear não linear do RFEM 6 governa como o modelo se deforma sob carga, capturando o deslizamento dos pregos do painel como uma das quatro fontes de flecha da SDPWS. O add-on Timber Design verifica de forma independente a resistência dos conectores contra a solicitação de corte em todas as localizações dos ligadores para garantir um dimensionamento seguro e preciso.
Para mais informações sobre este tema, consulte o seminário web | 2024 NDS / 2021 SDPWS Timber Shear Wall Design in RFEM 6 vinculado abaixo.