Consideração da Schöck Isokorb® no cálculo pelo método dos elementos finitos 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 ruptura térmica do lado exterior e interior é geralmente realizada através de uma faixa isolante de espuma dura de poliestireno. No caso do Schöck Isokorb®, as forças de tração são absorvidas pelo aço inoxidável e as forças de compressão do betão de alto desempenho reforçado com microfibras com revestimento plástico de PE-HD através da camada isolante. A transferência de momentos de torção através da camada isolante não é, portanto, possível. Dependendo do tipo de Isokorb® selecionado, os momentos e/ou as forças de corte podem ser transferidos. Esta transmissão de força limitada deve ser considerada na análise estrutural.

As informações técnicas de acordo com EC 2 [1] para o Isokorb® incluem uma diretriz para o MEF que descreve a modelação. A Schöck recomenda a seguinte abordagem para o dimensionamento do Schöck Isokorb® utilizando o método dos elementos finitos:

  • Separe o componente externo da estrutura de apoio do edifício.
  • Determinação das forças internas no apoio da componente externa, tendo em consideração os valores da mola de apoio (recomendação para Schöck Isokorb®). Valores aproximados recomendados da mola para o Schöck Isokorb®:
    10.000 kNm/rad/m para uma mola de rotação
    250 000 kN/m² para uma mola vertical
  • Selecione o tipo Isokorb® com os valores de dimensionamento determinados para a força de corte vEd e o momento mEd .
  • Aplique a força de corte calculada vEd e os momentos mEd como cargas de borda externas à estrutura de suporte de carga (laje de teto, por exemplo).

Figura 01 - Sistema estrutural de Schöck Isokorb® tipo K de [1]

Ao separar o componente externo da estrutura de apoio de um edifício, as cargas do componente externo têm 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 - Projeto separado de componente externo e estrutura de apoio

Modelação no RFEM com articulação de linha

De forma a evitar o esforço adicional de aplicar as cargas de borda a partir do componente externo, é possível modelar o componente externo em conjunto com a estrutura de apoio no RFEM. Para assegurar que a transmissão de força limitada pelo Isokorb® é considerada corretamente no cálculo do MEF, uma chamada articulação de linha tem de ser disposta na linha de interseção entre o componente externo e o componente interno (local de instalação do Isokorb®). Definindo as propriedades da articulação, o efeito específico pode ser considerado no fluxo de força. A articulação de linha está disposta no lado externo (lado da varanda) neste caso. Tenha em atenção que não é possível definir não-linearidades para as propriedades da articulação quando utilizar a articulação de linha. Para a aplicação geral do Isokorb®, por exemplo, para uma laje em consola, onde o momento e a força de corte atuam apenas numa direção, a articulação de linha é suficiente.

Figura 03 - Definição da articulação de linha com propriedades Isokorb®

Modelação no RFEM com libertação de linha

As forças internas transferíveis diferem dependendo do tipo de Isokorb® selecionado. Assim, os momentos e as forças de corte também podem ser transmitidos apenas numa direção, dependendo do tipo. Ao definir uma 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 libertação de linha no RFEM. No primeiro passo, deve ser definido um tipo de libertação de linha com as propriedades correspondentes do Isokorb® selecionado. Para desativar o efeito de mola em uma direção, selecione a opção 'Atividade parcial ...' em 'Não linearidade' e, nos detalhes correspondentes, selecione a opção 'Ineficácia da mola' na respetiva direção. A Figura 4 mostra as propriedades de um Isokorbes® tipo K com a opção de transferir uma direção de momento (tração acima) e uma direção de força de corte.

Figura 04 - Tipo de libertação de linha com propriedades não lineares

O tipo de libertação de linha apresentado na Figura 4 é definido como uma libertação de linha na linha de ligação entre o componente externo e o interno.

Figura 05 - Definição da liberação de linha com propriedades não-lineares Isokorb®

Avaliação de resultados

Para o dimensionamento do Isokorb®, são necessárias as forças internas de dimensionamento a serem transferidas. Ao modelar os componentes separadamente, como mostra a Figura 1, podem ser utilizadas as forças de apoio do componente externo. Quando utiliza uma articulação de linha ou uma libertação de linha para a modelação, é possível apresentar as forças a serem transmitidas através de "Visualização de resultados nas secções". Gera uma secção na linha de ligação (Isokorb®) e seleciona o número da superfície do componente externo para a saída do resultado. A Figura 6 mostra uma comparação dos momentos de flexão da placa mx resultantes dos métodos de modelação descritos acima. Pode reconhecer uma boa concordância entre os resultados aqui das abordagens de modelação individuais.

Figura 06 - Comparação dos momentos de flexão mx para abordagens de modelação individuais

Literatura

[1] Informação técnica segundo a EC2 - Schöck Isokorb® com isolamento de 80 mm. Bicester: Schöck Ltd., 2017. Transferir
[2]Manual do RFEM 5. Tiefenbach: Dlubal Software, fevereiro de 2016. Download

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