Considerar Schöck Isokorb® in FEM Cálculo do RFEM

Artigo técnico

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A perda de calor devido a componentes externos sem o desacoplamento térmico dos componentes internos é enorme. Por este motivo, os componentes estruturais externos são separados termicamente do envelope do edifício através de um componente incorporado especial. Para a ligação de uma laje de varanda com piso de betão armado, pode ser utilizado, por exemplo, Schöck Isokorb® ou HALFEN HIT Insulated Connection. Para o dimensionamento de tais componentes incorporados, tem de ser tida em consideração a respetiva aprovação técnica. O artigo seguinte apresenta um exemplo com o Schöck Isokorb® no cálculo do FEM.

Estrutura de modelação

A rutura térmica do lado exterior e interior é geralmente realizada através de uma faixa isolante em espuma rígida de poliestireno. No caso do Schöck Isokorb®, as forças de tracção são absorvidas pelo aço inoxidável e as forças de compressão pelo betão de alto desempenho reforçado com microfibras com revestimento plástico PE-HD através da camada isolante. Portanto, a transferência de momentos de torção através da camada isolante não é possível. Dependendo do tipo selecionado de Isokorb®, momentos e / ou forças de corte podem ser transferidos. Esta transmissão de força limitada tem de ser considerada na análise estrutural.

A informação técnica de acordo com o EC 2 [1] para Isokorb® inclui uma linha auxiliar FEM onde a modelação é descrita. A empresa Schöck recomenda a seguinte abordagem para o dimensionamento do Schöck Isokorb® através do método dos elementos finitos:

  • Separar o componente externo da estrutura de apoio do edifício
  • Determine as forças internas no apoio externo do componente tendo em consideração os valores de rigidez da mola (recomendação para o Schöck Isokorb®). Valores aproximados de mola recomendados para o Schöck Isokorb®:
    10.000 kNm / rad / m para uma mola rotativa
    250.000 kN / m² para uma mola vertical
  • Selecione o tipo Schöck Isokorb® incluindo os valores de cálculo determinados para a força de corte v Ed e o momento m Ed .
  • Aplicar a força de corte calculada v Ed e os momentos m Ed como cargas de borda externas para a estrutura de apoio de cargas (laje de teto, por exemplo).

Figura 01 - Structural System of Schöck Isokorb® type K from [1]

Ao separar o componente externo da estrutura de apoio de um edifício, as cargas de componente externas tem de ser aplicadas manualmente como cargas de borda adicionais na estrutura de apoio. Como apresentado na Figura 2, uma laje de varanda foi modelada separadamente da laje de piso e as forças de apoio da laje de varanda foram definidas como uma carga de borda da laje de piso.

Figura 02 - Separated Design of External Component and Supporting Structure

Modelação no RFEM através da articulação de linha

De forma a evitar o esforço adicional de aplicação das cargas de extremidade a partir do componente externo, é possível modelar o componente externo em conjunto com a estrutura de apoio no RFEM. Assim, a transmissão de força limitada devido ao Isokorb® é considerada corretamente no cálculo do MEF, mas uma articulação de linha tem de ser disposta na intersecção entre o componente externo e o interno (local de instalação do Isokorb®). Ao definir as propriedades da articulação, o efeito específico pode ser considerado no fluxo de força. A articulação da linha está disposta no lado externo (lado da varanda) neste caso. Tenha em atenção que não é possível definir quaisquer não-linearidades para as propriedades da articulação quando utiliza a articulação da linha. Contudo, a articulação de linha é suficiente para a aplicação geral de Isokorb®, por exemplo, no caso de laje em consola com varanda em que o momento e a força de corte actuam apenas numa direção.

Figura 03 - Definition of Line Hinge with Isokorb® Properties

Modelação no RFEM através de libertações de linha

Dependendo do tipo de Isokorb® selecionado, as forças transferíveis são diferentes. Assim, os momentos e as forças de corte também podem ser transmitidos numa única direção, dependendo do tipo. Quando define a transmissão de força não linear (uma falha numa direção, por exemplo) numa linha de ligação entre o componente externo e o interno, pode utilizar uma linha de desbloqueio no RFEM. No primeiro passo, é necessário definir um tipo de libertação de linha com as correspondentes propriedades do Isokorb® selecionado. De forma a desativar o efeito de mola numa direção, selecione a opção 'Parcial atividade ...' em 'Não-linearidade' e nos respetivos detalhes selecione a opção 'Suspensão da mola' na respetiva direção. A Figura 4 apresenta as propriedades do Isokorb® tipo K com a opção de transferir a direção da força (tração) e a direção da translação.

Figura 04 - Line Release Type with Nonlinear Properties

O tipo de liberação de linha mostrado na Figura 4 é definido como uma liberação de linha na linha de conexão entre o componente externo e o interno.

Figura 05 - Definition of Line Release with Nonlinear Isokorb® Properties

Avaliação de resultados

O dimensionamento do Isokorb® requer a transmissão das forças internas do dimensionamento. Ao modelar os componentes separadamente, como apresentado na Figura 1, as forças de apoio do componente externo podem ser utilizadas. Quando utiliza uma articulação de linha ou uma libertação de linha para a modelação, é possível exibir as forças a serem transmitidas através da utilização da janela 'Visualização de resultados nas secções'. Desta forma, pode gerar uma secção na linha de ligação (Isokorb®) e selecionar o número da superfície do componente externo para a saída resultante. A Figura 6 apresenta uma comparação dos momentos de flexão da chapa mx resultantes dos métodos de modelação acima descritos. Pode reconhecer um bom acordo entre os resultados das abordagens de modelação individuais aqui.

Figura 06 - Comparison of Bending Moments mx for Individual Modeling Approaches

Referência

[1] Informação técnica - Schöck Isokorb® com isolamento de 80 mm (2017) Bicester: Schöck Ltd. Download
[2] Manual RFEM 5 . (2013) Tiefenbach: Dlubal Software Download

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