Cálculos manuais, folhas de cálculo ou software linear de elementos finitos não conseguem captar com precisão este comportamento não linear. Os pregos deslizam e eventualmente cedem antes de o revestimento ou a estrutura atingirem a sua capacidade, o que influencia uma parte significativa da rigidez e da deformação da parede de corte.
Com as capacidades não lineares do RFEM 6, o modelo gera automaticamente uma articulação de linha não linear entre a superfície do revestimento e os elementos da estrutura com base no comportamento carga-deslizamento dos conectores do SDPWS 2021. O dimensionamento dos conectores é o passo subsequente realizado no módulo Timber Design para garantir uma capacidade adequada entre montantes da parede de corte e o revestimento.
A equação de deslizamento de conectores do SDPWS
A Tabela C4.2.3D [1] apresenta a relação carga-deslizamento para tamanhos comuns de pregos (6d, 8d, 10d) em painéis estruturais de madeira. Para cada tamanho, a tabela fornece:
- Uma carga máxima do conector, Vₙ (lb/conector), na qual o conector começa a ceder
- Uma equação de deslizamento, eₙ, em função da carga do conector
Os expoentes nas equações de deslizamento do conector significam que a ligação endurece e amolece de forma não linear à medida que se aproxima da cedência. Este comportamento dúctil em paredes de corte é necessário para eventos laterais, tais como sismos ou vento.
De acordo com o SDPWS, este comportamento de deslizamento é tratado apenas ao longo do comprimento do montante, na direção longitudinal. O deslizamento não linear pode ser aplicado também na direção transversal, mas isso não é especificamente mencionado no código. Existe também uma equação separada para conectores instalados em madeira verde vs. madeira seca, bem como um aumento de 20% no deslizamento para revestimentos de qualidade estrutural não classificada. Estas configurações opcionais estão incluídas no RFEM 6 ao definir os conectores entre revestimento e vigas da parede de corte, como mostrado na imagem abaixo.
Verificação da curva carga-deslizamento no RFEM 6
Assume-se que uma parede de corte de madeira modelada no RFEM 6 inclui pregos comuns 8d com espaçamento de 6 in. (2 conectores/pé), revestimento estrutural de classe I e madeira seca. Consultando a Tabela C4.2.3D [1], a carga máxima de cedência é de 220 lb/conector e a equação de deslizamento para madeira seca é:
eₙ = (Vₙ/616)3,018 (in)
O RFEM 6 gera automaticamente uma articulação de linha não linear 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 adicionalmente verificadas para garantir a aplicação da equação de deslizamento de conectores da Tabela C4.2.3D [1].
Força distribuída no ponto 10 (n) a 220 lb/conector (cedência):
n₂₂₀ = (220 lb/conector)(2 conectores/pé)(1 pé/12 in) = 36,667 lb/in
Deslizamento correspondente no ponto 10 (u):
uₓ,₂₂₀ = (220/616)3,018 = 0,0447 in
Força distribuída no ponto 9 (n) a 198 lb/conector (90% da cedência):
n₁₉₈ = (198 lb/conector)(2 conectores/pé)(1 pé/12 in) = 33,0 lb/in
Deslizamento correspondente no ponto 9 (u):
uₓ,₁₉₈ = (198/616)3,018 = 0,0325 in
Inclinação (rigidez da 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 carga-deslizamento multiponto da Tabela C4.2.3D [1]. O modelo capta o comportamento não linear da ligação em toda a gama de cargas. Isto substitui a abordagem manual, na qual o deslizamento dos pregos é ignorado, considerado linear ou aplicado como um termo de deformação empírico no final de um cálculo manual, sem visibilidade sobre como a rigidez muda com a carga ou como o deslizamento redistribui as forças entre painéis.
Dimensionamento de conectores para capacidade nominal de corte unitário
O deslizamento não linear dos conectores influencia diretamente a análise da parede de corte no RFEM 6. O dimensionamento dos conectores é o passo subsequente realizado no módulo Timber Design. As disposições de dimensionamento da Tabela 4.3A do SDPWS 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 conector (prego comum 6d, 8d, 10d)
- Espaçamento dos pregos nas bordas do painel (6, 4, 3 ou 2 in.)
Uma parede de corte modelada no RFEM 6 permite a introdução das variáveis acima, que podem ficar fora dos valores indicados na tabela. Portanto, as seguintes premissas são aplicadas no módulo Timber Design para estes cenários:
- Espessura do painel inferior ao mínimo da tabela é um erro de dimensionamento. 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 dimensionamento; inferior a 2 in. é limitado à linha de 2 in.
As notas de rodapé da tabela que modificam as capacidades para espécies específicas de estrutura, classe do painel e outras condições são consideradas automaticamente no dimensionamento dos conectores.
O dimensionamento completo dos conectores é reportado na Verificação de Dimensionamento UL7100, como mostrado abaixo. O corte admissível vs. a solicitação é apresentado como razão de dimensionamento, com equações detalhadas de verificação, referências ao código e saída de dados transparente.
De verificações manuais ao dimensionamento baseado em FEA
A curva carga-deslizamento e as verificações de capacidade fecham um ciclo que anteriormente exigia cálculos manuais separados em cada passo ou pressupunha hipóteses lineares menos precisas. A articulação de linha não linear do RFEM 6 governa como o modelo se deforma sob carga, captando o deslizamento dos pregos do painel como uma das quatro fontes de deformação do SDPWS. O módulo Timber Design verifica independentemente a resistência dos conectores contra a solicitação de corte em todas as localizações dos conectores, para garantir um dimensionamento seguro e preciso.
Para mais informações sobre este tópico, consulte o Webinar | 2024 NDS / 2021 SDPWS Timber Shear Wall Design in RFEM 6, com link abaixo.