Perguntas mais frequentes (FAQ) - Área de aplicação: Juntas de aço

Ja, die Bemaßungsfunktion steht Ihnen in jedem Grafikfenster des Dialogs "Neuer Stahlanschluss" bzw. "Stahlanschluss bearbeiten" zur Verfügung. Contudo, o utilizador geralmente pretende dimensionar a geometria da ligação. Para isso, abra o separador "Componentes" e clique com o botão direito do rato na janela de gráfico. De seguida, seleccione a função Nova dimensão no menu de contexto. Para o dimensionamento das ligações, são adequadas as opções "Linear" e "Angular".

Aparece uma caixa de diálogo familiar do RFEM, controlando as configurações das dimensões de {%>

Clique nos pontos de ajuste desejados (é possível a seleção múltipla) e coloque a dimensão da cadeia.

As dimensões podem ser ativadas ou desativadas através da barra de ferramentas ou novamente eliminadas através do menu de contexto da linha de dimensão.

A colocação do reforço numa ligação de pórtico rígido afeta inicialmente a resistência da ligação.
Para ilustrar isso, o gráfico abaixo mostra uma comparação de 5 ligações, que são basicamente idênticas em termos estruturais e diferem apenas nos reforços dos banzos da viga.
A primeira ligação considerada foi dimensionada sem reforços nas extremidades exteriores do banzo e as seguintes com reforços de 5; 8; 20 e 30 mm de espessura.
Neste caso, pode ser determinado um aumento do momento absorvível máximo de 12 a 33%.
A partir de uma espessura de laje de 20 mm, não existe mais aumento do momento resistente máximo, porque as deformações máximas são sempre excedidas na viga ligada.

Além do mais, os reforços têm influência na rigidez à rotação da ligação e o correspondente efeito nas deformações de toda a estrutura.
Para ilustrar a influência dos reforços na deformação de toda a estrutura, foram criadas três configurações de ligação, nomeadamente: as geometrias de lajes e vigas, assim como os seus materiais são idênticos, mas como uma versão sem reforços, com reforços de 5 mm de espessura, e com reforços de 30 mm de espessura.
Por razões de simplificação, a rigidez à rotação determinada de uma configuração de ligação é aplicada igualmente em todos os nós da estrutura de pórtico (após uma inspeção mais detalhada, também seria diferente para ligações estruturalmente idênticas, uma vez que a rigidez à rotação depende da relação do momento máximo a atuar sobre ligação ao momento de cálculo máximo da ligação).
A ligação sem reforços tem uma rigidez à rotação de 138 [MNm/rad].
Para a ligação com reforços de 5 mm de espessura, a rigidez à rotação é de 181 [MNm/rad] e 217 [MNm/rad] para a configuração da ligação com reforços de 30 mm de espessura. Como modelo de comparação adicional, a estrutura completa foi modelada com vigas unidas de forma rígida.
Como mostra a figura abaixo, os deslocamentos horizontais máximos variam entre 57 mm para ligações sem reforços; 55 mm para uma rigidez de 5 mm; 54 mm para uma rigidez de 30 mm e 48 mm quando negligencia a rigidez à rotação (completamente rígido).

O método dos elementos finitos baseado em componentes (CBFEM) é um método para o cálculo e dimensionamento de ligações de aço com auxílio do computador. Sie greift den Grundgedanken der in der EN 1993-1-8 geregelten Komponentenmethode auf, bei der die Charakteristik eines Anschlusses auf Basis der (nichtlinearen) Steifigkeiten und Tragfähigkeiten der einzelnen Grundkomponenten ermittelt wird. Mithilfe der Komponentenmethode kann auch das Tragverhalten von teiltragfähigen und verformbaren Anschlüssen mit guter Genauigkeit abgeschätzt werden. In vielen Fällen ist dadurch eine wirtschaftlichere Auslegung möglich als bei Annahme eines rein gelenkigen oder Ausbildung eines biegesteifen Anschlusses.

Während die Steifigkeiten und Tragfähigkeiten der Grundkomponenten beim klassischen Verfahren auf Grundlage von semi-empirischen Formeln berechnet und dann in geeigneter Weise überlagert werden müssen, werden die Grundkomponenten in der CBFEM diskret, mithilfe von geeigneten Finiten Elementen abgebildet und miteinander in Verbindung gebracht. Die Steifigkeit des Anschlusses sowie die exakte Kräfteverteilung in die einzelnen Grundkomponenten ergibt sich dann aus der (nichtlinearen) Finite Elemente Berechnung. Im Anschluss kann die Tragfähigkeit der Grundkomponenten unter Berücksichtigung der relevanten Bemessungsregeln – beispielsweise EN 1993-1-8 oder AISC 360 – geprüft werden. Die Vorteile der FE-gestützten gegenüber der klassischen Komponentenmethode sind unter anderem:

• Größere Flexibilität im Hinblick auf die Definition von Grundkomponenten sowie deren Geometrie und Materialeigenschaften
• Größere Flexibilität bei der Definition von Kontakt- und Kopplungsbedingungen zwischen den Grundkomponenten
• Größere Flexibilität bei der Gestaltung von Anschlüssen; die Grundkomponenten können mühelos in komplexe Anschlussgeometrien überführt werden
• Keine Einschränkungen hinsichtlich der Beanspruchung des Anschlusses; die innere Kräfteverteilung in den einzelnen Grundkomponenten ergibt sich aus Berechnung am detaillierten FE-Modell
• Besseres Verständnis der Versagensmechanismen durch die Analyse von Verformungen, Kräften, Spannungen und Dehnungen in sämtlichen Teilen des Anschlusses

Das Add-On Stahlanschlüsse, welches als Erweiterung für RFEM 6 verfügbar ist, greift die komponentenbasierte Finite-Elemente-Methode (CBFEM) auf und verknüpft die Anschlussbemessung nahtlos mit der statischen Analyse am Gesamttragwerk, sodass auch die Kompatibilität und Interaktion zwischen Anschluss- und Stabwerkmodell jederzeit gewährleistet ist.

• Módulo Ligações de aço

No RFEM 6, a ordem dos componentes desempenha um papel importante ao editar as ligações, porque é "executada" de cima para baixo.

Por exemplo, se pretende editar uma chapa, primeiro tem de ser definida a "Chapa" na lista de componentes e abaixo o componente "Editor de chapas". Este princípio também se aplica a outros componentes, tais como o "Corte de chapa".

O vídeo anexo mostra em detalhe como deve proceder para modelar sem utilizar a biblioteca de componentes.

Requisitos

• O RFEM 6/RSTAB 9 está instalado
• Die Webservices sind in den Einstellungen von RFEM 6 / RSTAB 9 aktiviert
• O IDEA StatiCa está instalado.
• O BIM Link do IDEA StatiCa para o RFEM 6/RSTAB 9 está instalado (IDEA StatiCa > Separador "BIM" > "Ativar o seu BIM Link" > RFEM 6/RSTAB 9)

Procedimento

1. Criar e calcular o seu modelo do RFEM 6/RSTAB 9
2. Abrir o atalho "IDEA StatiCa 2X.X para RFEM 6" ou "IDEA StatiCa 2X.X para RSTAB 9"
3. Selecionar nós de ligação e barras de ligação no RFEM 6/RSTAB 9
4. Importar a geometria para o bot de verificação através de "Importieren" > "Verbindungen" ou "Member"
5. Transferir a ligação ou a barra do bot de verificação para o IDEA StatiCa

Tanto o RFEM como o RSTAB estão disponíveis como soluções: Para ambos os programas, dispõe de inúmeras normas europeias e internacionais, bem como de módulos que podem facilitar o seu trabalho diário com o dimensionamento de estruturas de aço {%>

Programas principais RFEM ou RSTAB

Os programas básicos RFEM ou RSTAB permitem definir o modelo com as suas propriedades e ações. Além de estruturas reticuladas espaciais, tais como pavilhões ou estruturas de andaimes, também é possível modelar estruturas de placas, vigas-parede e cascas com o RFEM. Isto faz do RFEM a opção mais versátil, especialmente se a sua área de aplicação é também ativa em outras áreas, tais como estruturas de betão.

Normas disponíveis

• EN 1993 (Eurocódigo 3)
• BS 5950 (Norma Britânica)
• AISC 360 (norma dos EUA)
• SIA 263 (norma suíça)
• IS 800 (Norma Indiana)
• GB 50017 (Norma chinesa)
• CSA S16 (Norma Canadiana)
• AS 4100 (Norma Australiana)
• NBR 8800 (norma brasileira)
• SP 16.13330 (Norma Russa)

Módulos para estruturas de aço

Os módulos de dimensionamento complementam a funcionalidade dos programas principais. Com o módulo {%>

Com o módulo {%>

As verificações são possíveis para um grande número de secções padronizadas e parametrizadas. Se utiliza as suas próprias secções, pode defini-las com o programa {%>

Se tiver alguma questão sobre as soluções para o dimensionamento de aço da Dlubal, entre em contacto com a nossa ]]equipa de vendas/vendas/contactar-equipa-de-vendas]] com todo o gosto.

Uma ligação com cobre-junta por meio de chapas de extremidade pode ser facilmente criada utilizando o modelo "Ligação de chapa de extremidade" da biblioteca de componentes (Figura 01).

Para uma ligação cobre-junta sem chapas de extremidade, a configuração pode ser criada manualmente através da inserção de componentes individuais (Figura 02).

A configuração inclui os seguintes componentes. Cada componente pode ser facilmente eliminado ou copiado através de um clique com o botão direito sobre o componente correspondente.

• Chapa (2 chapas de banzo exteriores, 4 chapas de banzo interiores, 2 chapas de alma)
• Ligadores (4 conjuntos para ligação das 4 chapas de banzo interiores, 1 conjunto para ligação da chapa de alma)
• Plano auxiliar (2 planos)
• Corte de barra (2 cortes com o tipo de corte "Por plano auxiliar")

É necessário que seja criado um pequeno intervalo utilizando o "Corte de barra" e o "Plano auxiliar". O intervalo divide-se entre as duas barras (ou seja, o intervalo de 1/16" é aplicado como deslocamento de 1/32" em cada barra).

Em alternativa, pode-se descarregar e guardar um modelo de exemplo "AISC Splice Connection" como modelo definido pelo utilizador (Figura 03).

Por defeito, a opção Plano de corte na rosca está ativada e é considerada a resistência mais baixa de acordo com a norma de dimensionamento selecionada para a verificação de corte do parafuso.

Na AISC, as resistências nominais ao corte dos parafusos encontram-se listadas na Tabela J3.2. Por exemplo, o parafuso do grupo A (por exemplo, A325) tem uma resistência ao corte nominal de 54 ksi (372 MPa) quando as roscas não são excluídas dos planos de corte. Para utilizar uma resistência mais alta de 68 ksi (469 MPa), a opção pode ser desmarcada para excluir as roscas dos planos de corte.

Embora os esforços de final da barra geralmente sejam utilizados para o dimensionamento de ligações (ver a FAQ 4918 em baixo), também poderá estar interessado nos esforços internos totais de um nó em particular, onde várias barras se unem a partir de diferentes ângulos. Por defeito, o programa não apresenta resultados de esforços internos nos nós. 

A melhor opção é criar uma barra resultante que permita selecionar as barras que devem ser consideradas para a soma dos esforços internos. As barras resultantes não adicionam qualquer rigidez ao modelo e são utilizadas apenas para a interpretação dos resultados (ver o Artigo técnico 1406 em baixo). Pode visualizar os esforços internos nas barras resultantes como em qualquer outra barra cujo esforço final pode fornecer o resumo da força num nó específico. 

Tenha em atenção que as barras resultantes criam internamente um plano perpendicular em cada ponto ao longo do comprimento da barra e em ambas as extremidades para determinar quais as forças que devem ser integradas nos resultados. Isso funciona bem para todos os elementos que não estejam diretamente perpendiculares à barra resultante. No caso de elementos que se encontrem dispostos perpendicularmente, deve ser aplicado um ligeiro desvio para esses elementos deixarem de estar perfeitamente perpendiculares e os resultados dos mesmos também serem incluídos na viga resultante. 

No RFEM, é possível modelar e dimensionar ligações com as dimensões individuais. O vídeo à esquerda mostra um exemplo de modelação e cálculo de uma ligação aparafusada rígida utilizando elementos de barra e de superfície, bem como sólidos de contacto.

Além disso, pode definir as forças de pré-esforço dos parafusos e realizar dimensionamentos plásticos, (requer o módulo adicional RF-MAT NL), por exemplo.

Verifique as secções da ligação ou do nó de pórtico.

O programa verifica se a atribuição de barras é permitida para o cálculo. Caso contrário, é apresentada uma nota de rodapé que é explicada na coluna "Comentário". Provavelmente, foi utilizada uma secção que não foi concebida para o dimensionamento da ligação.

No nosso exemplo, a nota 23 é apresentada depois de a viga esquerda ser atribuída manualmente: "Viga esquerda: A secção não tem um perfil em I".

Na janela 1.2 Secções, pode abrir a biblioteca de secções para verificar as secções que podem ser selecionadas para o tipo de ligação de pórtico (para isso, ativar a definição manual de geometria na janela 1.1 "Dados gerais").

Esta verificação pode ser realizada no módulo adicional RF‑/JOINTS Steel - Column Base.

Selecione o tipo de ligação na janela "1.1 Dados gerais", ver Figura 01.

Após introduzir outros parâmetros, pode definir o coeficiente de atrito μ na janela "1.5 Pilar", ver Figura 02.

A disposição das placas de reforço no pilar apenas aumenta a resistência de uma linha de parafusos para a qual o modo de rotura 1 (cedência completa do banzo sem rotura do parafuso) é determinante. Provavelmente, este não é o caso no seu exemplo, ou seja, o modo de rotura 2 é determinante. Nesse caso, as placas de reforço não resultam num aumento da resistência da ligação do nó de pórtico.

Poderá obter mais informações sobre este assunto no capítulo correspondente da norma DIN EN 1993-1-8, a qual serviu de base para o cálculo no FRAME-JOINT Pro.

Ao utilizar placas de reforço, também é necessário ter em atenção as especificações de geometria de acordo com o capítulo 6.2.4.3 da norma acima mencionada.

Pode dimensionar uma base do pilar encastrada com reforços laterais com o módulo adicional RF-/JOINTS Steel - Column Base , que está disponível para os programas RFEM 5 e RSTAB 8.

Pode selecionar a categoria e o tipo de ligação na janela "1.1 Dados gerais" (ver Figura 01).

Sim, isso é possível com os módulos adicionais RF-/FRAME-JOINT Pro ou RF-/JOINTS Steel - Rigid para o RFEM 5 e RSTAB 8, desde que sejam cumpridas todas as condições permitidas, tais como distâncias mínimas.

Uma vez que as superfícies de contorno dos sólidos de contacto apenas podem ser do tipo Superfície nula, torna-se necessário modelar as superfícies adicionais com uma secção. A seguir, é apresentado um exemplo disso.

Temos um reforço de uma chapa com uma chapa adicional. Ambas as chapas estão unidas através de um sólido de contacto:

Para simular uma soldadura, são necessárias bordas nas duas chapas:

A borda inferior pode ser criada de forma simples inserindo uma nova superfície retangular. O programa irá perguntar se a superfície é para ser integrada na superfície de base, o que deve ser confirmado através de um clique em Sim. A superfície inferior irá apresentar duas aberturas; uma na superfície mais externa, onde fica a superfície da borda, e outra na superfície da borda, onde fica a superfície inferior do sólido de contacto:

Para a borda superior, também é necessário criar uma nova superfície e a abertura para a superfície superior do sólido de contacto deve ser inserida manualmente:

Depois de criadas as bordas, é possível inserir as superfícies reais para a soldadura:

Se a chapa de reforço fora agora sujeita a tração, as tensões de tração serão transferidas para a soldadura modelada:

É preferível criar o parafuso como um sólido único e não a partir de vários sólidos parciais (dentro do furo). Em seguida, pode colocar a libertação de superfície entre as superfícies de contacto dos sólidos. No caso de uma ligação de parafusos, a configuração para o tipo de libertação de superfície deve ser definida com uma não linearidade na direção u_z

Em alternativa, também pode introduzir libertações e rigidezes de mola para as restantes direções.

Clique aqui para descarregar um modelo correspondente.

O módulo adicional RF‑/FRAME ‑ JOINT Pro dimensiona ligações rígidas de parafusos entre pilares e vigas horizontais e classifica essas ligações. As ligações de parafusos rígidas são verificadas com o método de carga última, de acordo com o Eurocódigo 3 ou a DIN 18800.

As dimensões da placa de extremidade podem ser definidas no módulo adicional. No entanto, os parafusos nas extensões só são possíveis na extensão em cima.

Não existe uma linha de parafusos na extensão inferior e, por isso, aparece uma mensagem de erro.

Pode verificar a dimensão mínima nas sugestões de dimensionamento no módulo adicional.

A geometria pretendida pode ser introduzida no módulo adicional RF-/JOINTS Steel - Rigid.

Em primeiro lugar, as ligações tipificadas resistentes ao momento da diretiva DSTV não estão dimensionadas para serem carregadas com uma força normal. No entanto, de acordo com as instruções da diretriz, uma carga de até 5% da resistência à força normal plástica da viga ligada pode ser ignorada. Se existir uma força normal mais alta na viga, aparece também uma mensagem de aviso no RF‑/JOINTS Steel - DSTV.

Com o volume adicional da diretiva de 2018, foram adicionadas ligações resistentes ao momento da designação IM. No tipo de ligação viga-viga, também são dimensionadas para resistir às forças normais. Se dimensionar uma ligação deste tipo, aparece a verificação da resistência à força normal incluindo a interação M-N em vez da mensagem de aviso.

Para ligações viga-pilar, a resistência à força normal dos componentes do pilar não está incluída nos valores da tabela de acordo com a diretiva DSTV. Por isso, a ligação tem de ser novamente dimensionada em separado. Consequentemente, a mensagem de aviso ainda aparece. Como alternativa, pode utilizar o RF‑/JOINTS Steel - Rigid.

Sim, os dados estão disponíveis gratuitamente. Utilize a seguinte opção de download para carregar as apresentações e os modelos finalizados dos moderadores.

Se os furos estiverem sujeitos a uma grelha regular, estes podem ser definidos através de secções transversais dobradas (ver Figura 01).

Caso contrário, existe ainda a possibilidade de reduzir a secção em "Propriedades" (ver Figura 02). Isto resulta numa redução geral da rigidez da secção. Infelizmente, não é possível distinguir entre as reduções nas áreas de compressão e tração da secção. Esta opção apenas existe se a secção for dimensionada no programa SHAPE ‑ THIN ou através de módulos adicionais da família JOINTS na zona das ligações.

Programas principais RFEM 5 ou RSTAB 8

Módulos adicionais

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