Finalidade
As secções variáveis são barras com secção transversal variável em altura. Em estruturas de aço, são utilizadas preferencialmente em pórtico nas ligações de pórtico, onde o diagrama de momentos fletores cresce fortemente. Um diagrama de secção transversal adaptado ao diagrama de momentos permite construções económicas.
O procedimento geral para a modelação de secções variáveis é apresentado na seguinte FAQ:
A seguir, é apresentada a modelação de diversas variantes com base no RFEM 6. A seguinte imagem mostra uma vista geral das variantes.
Variante 1: Tipo de distribuição "Secção variável no início da barra"
A viga é definida através do tipo de distribuição "Secção variável no início da barra". No início da barra é utilizada uma IPE 450 e no final da barra uma IPE 240. As secções padrão provêm da base de dados de secções transversais. O RFEM interpola ambas as secções transversais. A particularidade aqui é que a secção variável é interpolada não só na altura, mas também na largura da viga de B1 = 190 mm para B2 = 120 mm.
Para a prática em estruturas de aço, é especialmente importante notar que também as espessuras das chapas da alma tw e dos banzos tf são interpoladas. Isto não é representável na realidade.
A introdução no programa é feita primeiro através da escolha do tipo de distribuição "Secção variável no início da barra". As secções transversais são definidas no início da barra (ponto i) e no final da barra (ponto j). Uma introdução no ponto interno k não é possível nesta variante. Neste tipo de distribuição, é gerado no ponto interno k, ou seja, na transição do perfil de secção variável para o perfil de banzos paralelos, um nó do tipo "Na barra".
Variante 2.1: Tipo de distribuição "Secção variável e deslocada no início da barra"
A viga é definida através do tipo de distribuição "Secção variável e deslocada no início da barra". As restantes introduções correspondem à variante 1.
Introdução no programa: as secções transversais são definidas no início da barra (ponto i) e no final da barra (ponto j). Uma introdução no ponto interno k é possível nesta variante, mas aqui não é utilizada para uma introdução separada. Assim, a variante 2.1 corresponde, do ponto de vista estático, à variante 1.
Variante 2.2: Tipo de distribuição "Secção variável e deslocada no início da barra"
A viga é definida através do tipo de distribuição "Secção variável e deslocada no início da barra". Em contraste com a variante 2.1, as secções transversais para a secção variável não são retiradas como secções laminadas da base de dados de secções transversais, mas sim definidas como secções "Paramétricas – De parede fina" com o tipo de fabrico "Soldada". As dimensões correspondem à IPE 450 e à IPE 240 utilizadas nas variantes acima mencionadas, porém sem os raios de laminação. A secção transversal fora da secção variável é definida como secção laminada IPE 240 para o final da barra j. Devido à mudança de secção no final da secção variável k, é aqui necessária uma introdução.
Variante 3: Tipo de distribuição "Linear"
A barra de secção variável (tipo de distribuição "Linear") e a barra com secção transversal de banzos paralelos (tipo de distribuição "Uniforme") são introduzidas separadamente. Para o dimensionamento, ambas as barras são agrupadas num conjunto de barras. Assim, a variante 3 corresponde, do ponto de vista estático, à variante 1.
Variante 4.1: Tipo de distribuição "Linear", secção transversal composta do RSECTION 1
A barra de secção variável (tipo de distribuição "Linear") e a barra com secção transversal de banzos paralelos (tipo de distribuição "Uniforme") são introduzidas separadamente. Para o dimensionamento, ambas as barras são agrupadas num conjunto de barras. As secções transversais para a barra de secção variável são criadas no RSECTION 1. O tipo de secção é uma secção transversal composta por uma IPE 240 e uma secção restante variável em altura de uma IPE 450. A altura máxima total da secção variável é definida em 450 mm, a altura mínima é de cerca de 280 mm. A definição da secção transversal é explicada abaixo na variante 4.2.
Em contraste com as variantes acima mencionadas, esta secção variável não muda nem na largura, nem na espessura da chapa. O banzo inferior da IPE 240 estende-se ao longo de todo o comprimento da secção variável.
Deve ter em conta que no final da secção variável a altura não pode ser reduzida para 240 mm (aqui no nó n.º 13). O motivo é que o programa deve encontrar secções transversais no início e no fim da barra em que o número de pontos de tensão coincida.
Variante 4.2: Tipo de distribuição "Linear", secção transversal composta do RFEM 6
A variante 4.2 corresponde à variante 4.1. A única diferença é o local de criação das secções transversais, aqui no RFEM 6. A seguir é mostrada a secção transversal alta da barra de secção variável (secção n.º 7). A secção n.º 8 é criada de forma análoga, sendo a altura hT aí reduzida ao mínimo de 40,6 mm.
Variante 5.1: Tipo de distribuição "Linear", secção soldada, secção transversal do RFEM 6
A variante 5.1 corresponde à variante 4.2. A diferença está na escolha das secções transversais. Ambas as secções transversais para a barra de secção variável são definidas como tipo de secção "Paramétrica – De parede fina" e tipo de fabrico "Soldada". A secção transversal baixa (n.º 5) corresponde nas suas dimensões a uma IPE 240 e a secção transversal alta (n.º 6) também é modelada de forma análoga a uma IPE 240, porém com uma altura de secção de 450 mm.
A vantagem desta variante é que a secção variável não muda nem na largura, nem na espessura da chapa. Além disso, em contraste com as variantes 4.1 e 4.2, a altura no final da secção variável pode ser reduzida para uma altura de 240 mm. No entanto, a capacidade de carga desta secção variável é menor do que nas variantes 4.1 e 4.2, porque a parte cortada (na verdade uma IPE 450) é formada com as chapas mais finas e mais estreitas de uma IPE 240.
Variante 5.2: Tipo de distribuição "Linear", secção soldada, secção transversal do RFEM 6
A variante 5.2 corresponde à variante 5.1. Na zona de banzos paralelos foi inserido um nó adicional n.º 23. À esquerda deste, a IPE 240 foi aplicada como secção soldada e, à direita, a IPE 240 como secção laminada. Deste modo, a transição entre secções transversais com e sem raio de laminação foi deslocada da zona de transição da secção variável para a zona de banzos paralelos.
Resumo e avaliação
Foram apresentadas diferentes variantes, sendo algumas inadequadas para estruturas de aço na prática. Outras subestimam a capacidade de carga real.
Do ponto de vista estático, parece vantajosa uma combinação da variante 2.1 no que respeita à modelação e da variante 4.2 no que respeita à escolha das secções transversais. Esta é apresentada na variante 6. Na zona de transição entre a secção variável e a secção transversal de banzos paralelos permanece, no entanto, o salto inevitável na altura da secção.
Também é desvantajoso o facto de a parte cortada, na escolha da secção transversal, ser uma secção laminada. Na prática, fabricar-se-ia a secção variável provavelmente a partir de chapas.
Para compensar esta desvantagem, resta apenas a definição das secções transversais através do RSECTION 1. Aqui, a secção cortada pode ser modelada como constituída por chapas, sendo as espessuras das chapas adaptadas às normas de fornecimento e as larguras ajustadas a valores redondos. Isto é mostrado na variante 7. Aqui está a imagem da secção transversal alta n.º 9:
Ao clicar na imagem seguinte, será encaminhado para o modelo para download.
