Opções de modelação para cortes transversais compostos

Artigo técnico

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No RFEM, existem diferentes opções para modelar seções transversais compostas. No exemplo seguinte, serão exibidas e explicadas três opções de modelação diferentes para uma secção mista composta, constituída por uma secção de aço laminado HEA 300 e uma secção retangular de betão w / l = 100/30 cm.

Estrutura

A viga composta é suportada como barra de extensão única com um comprimento de 15 m. Na realidade, o compósito é criado através da utilização de conectores de corte de pistão de cabeça que são soldados a cada 1,25 m. O peso próprio é assumido como carga (Figura 01).

Figura 01 - Sistema

Opção 1: Composite utilizando nós comuns por excentricidade de barra

Ambos os elementos de secção são modelados como (2 ⋅) elementos de barra com 12 ⋅ 1,25 m de comprimento (viga tipo barra). Uma vez que ambas as secções foram inicialmente localizadas na mesma linha, tem de ser ativada a função 'Permitir barras duplas' em 'Editar' para serem consideradas separadamente, mas continuam suportadas no mesmo nó final. O excentricidades de barra correspondente tem de ser atribuído a todos os elementos de 2 a 12 elementos de forma a que a extremidade superior da secção de aço seja igual à extremidade inferior da secção de betão (Figura 02).

Figura 02 - Opção 1: Composite utilizando nós comuns por excentricidade de barra

Desta forma, os doze elementos compósitos individuais são ligados um ao outro nas respetivas extremidades de início e final de barra.

Opção 2: Composite usando elementos rígidos

A mesma modelação ocorre aqui para os elementos como para a Opção 1, com a diferença de que não existem excentricidades atribuídas às secções mas as duas secções da barra se encontram em duas linhas separadas. Para criar doze elementos compósitos do total de 24 elementos de barra, as secções individuais estão ligadas entre si por barras rígidas. Em ambos os apoios, a barra rígida é dividida em duas barras cada uma, de tal forma que os apoios nodais estão localizados na ligação composta como na Opção 1. O apoio é realizado com barras rígidas (Figura 03).

Figura 03 - Opção 2: Composite usando elementos rígidos

As barras rígidas ligam ambas as secções completas da mesma forma que uma excentricidade. Esta opção oferece a possibilidade de modificar as resistências das barras rígidas de forma semelhante aos conectores de corte de purga com viga existentes nas respetivas extremidades ou substituí-las por outros tipos de barra. Além disso, existe a possibilidade de ver as forças internas dos acoplamentos (barras rígidas). Por isso, é necessário ativar a opção 'Resultados no acoplamento' no navegador Mostrar em 'Resultados' → 'Deformação' → 'Barras' (Figura 04).

Figura 04 - Ativação de 'Resultados em acoplamentos'

Opção 3: Composto por tipo de barra 'Reforço'

Esta opção é baseada numa modelação completamente diferente. A secção de betão é modelada como uma superfície, a secção de aço como nervura. A excentricidade da nervura pode ser definida na caixa de diálogo 'Editar barra' no lado + z da superfície. Para obter a mesma situação de apoio como na Opção 1 e Opção 2, a superfície (e assim também automaticamente a nervura) pode ser ligada em ambos os lados ao apoio com a barra rígida, do seu eixo central ao seu lado + z. Além disso, para obter forças internas para a secção completa, a opção 'Na adição de componentes de superfície' tem de ser ativada no navegador Mostrar → 'Resultados' → 'Barras' → 'Ressonâncias - contribuição efetiva na superfície / barra' ) Encontre mais informações sobre a nervura do tipo de barra nas FAQs correspondentes .

Resumo

Enquanto as duas primeiras opções são um tipo de modelo de pórtico e assim os momentos de flexão estão a saltar favoravelmente devido aos acoplamentos, a terceira opção representa uma secção transversal ideal. Devido às forças internas integradas sobre a superfície do betão, as forças internas têm um tamanho diferente do que nas duas primeiras opções e tem de ser avaliadas de forma diferente (Figuras 05 e 06).

Figura 05 - Opções 1 e 2: visualização dos momentos fletores My in the Steel Beam

Figura 06 - Opção 3: Exibição de momentos fletores na secção transversal composta

No entanto, a comparação da deflexão revela que todas as três opções podem ser utilizadas para a modelação (Figura 07).

Figura 07 - Deflexão de todas as três opções

Além disso, no que diz respeito ao efeito de corte entre o secção em betão e o secção transversal em aço, pode afirmar-se que os resultados são comparáveis. A força de corte longitudinal V L é exibida quando ativa a força interna VL em 'Diagrama de resultados' (clique com o botão direito sobre a nervura) (Figura 08).

Figura 08 - Exibição da Força de Corte Longitudinal VL

Isto é comparado com a força de corte das barras rígidas da opção 2 (figura 09).

Figura 09 - Força de corte da primeira barra rígida do apoio

Forças internas
e desvios
em comparação

Opção 1

Opção 2

Opção 3
M y [kNm] 32,64 32,64 240,50
u [mm] 20,10 20,10 20,40
V L [kN] 132,30 132,30 128,30

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