Determinação do coeficiente de força das cargas de barra resultantes para estruturas de rede plana a partir da carga de vento

Artigo técnico

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Este artigo apresenta um exemplo simples de uma estrutura em rede para explicar como determinar a carga de vento em função da solidez da rede.

Vento Perpendicular à Estrutura

Figura 01 - Frame Dimensions

Velocidade básica v b = 25,0 m/s
Pressão básica de velocidade q b = 0,39 kN/m²
Pressão máxima de velocidade $ {\ mathrm q} _ \ mathrm p (\ mathrm z) \; = \; 1,7 \; \ cdot \; {\ mathrm q} _ \ mathrm b \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm z} {10} ^ {0,37} \; = \; 1,7 \; \ cdot \; 0,39 \; \ cdot \; \ frac {7,5} {10} ^ {0,37} \; = \; 0,596 \; \ mathrm {kN}/\ mathrm m² $

Coeficiente de força cf para treliças:
${\mathrm c}_\mathrm f\;=\;{\mathrm c}_{\mathrm f,0}\;\cdot\;{\mathrm\Psi}_\mathrm\lambda$

Determinação do coeficiente de força básico c f, 0 para treliças com esbelteza infinita com o grau de solidez φ

Relação de solidez:
$\begin{array}{l}\mathrm\varphi\;=\;\frac{\mathrm A}{{\mathrm A}_\mathrm C}\;\\\mathrm{mit}\\\mathrm A\;=\;\mathrm{Summe}\;\mathrm{der}\;\mathrm{projizierten}\;\mathrm{Flächen}\;\mathrm{der}\;\mathrm{Stäbe}\\{\mathrm A}_\mathrm C\;=\;\mathrm l\;\cdot\;\mathrm b\;=\;\mathrm{umschlossene}\;\mathrm{Fläche}\;\mathrm{des}\;\mathrm{betrachteten}\;\mathrm{Bereichs}\end{array}$

Relação de área da treliça:
$\begin{array}{l}\mathrm A\;=\;2,828\;\mathrm m\;\cdot\;0,1\;\mathrm m\;\cdot\;5\;+\;2,0\;\mathrm m\;\cdot\;0,05\;\mathrm m\;\cdot\;4\;+\;2,0\mathrm m\;\cdot\;0,1\;\mathrm m\;\cdot\;2\;+\\+\;10\;\mathrm m\;\cdot\;0,2\;\mathrm m\;\cdot\;2\;=\;6,214\mathrm m²\\{\mathrm A}_\mathrm C\;=\;10\;\mathrm m\;\cdot\;2\;\mathrm m\;=\;20\;\mathrm m²\end{array}$

Figura 02 - Displaying Parameters for Determination of Solidity in RFEM/RSTAB

Relação de solidez:
$\mathrm\varphi\;=\;\frac{6,214\;\mathrm m²}{20\;\mathrm m²}\;=\;0,3107$

Uma vez conhecido o grau de completude, o coeficiente de força básico c f, 0 pode ser lido como 1.6 , por exemplo, na Figura 7.33 da norma DIN EN 1991-1-4 [1] .

Figura 03 - Force Coefficient cf,0

Além disso, a esbelteza efetiva do componente estrutural deve ser determinada para determinar o fator de redução des λ .

Esbelteza efetiva λ (tab. 7.16 → DIN EN 1991-1-4 [2] )

$\mathrm\lambda\;=\;2\;\cdot\;\frac{10\;\mathrm m}{2\;\mathrm m}\;=\;10\;<\;70\;\rightarrow\;10\;\mathrm{ist}\;\mathrm{maßgebend}.$

Com os valores previamente calculados, o fator de redução Ψ λ pode ser lido como 0,95 no diagrama mostrado na Figura 7.36 da norma.

Figura 04 - End-Effect Factor Ψλ

Utilizando este fator, é obtido o seguinte coeficiente de força:
${\mathrm c}_\mathrm f\;=\;{\mathrm c}_{\mathrm f,0}\;\cdot\;{\mathrm\Psi}_\mathrm\lambda\;=\;1,6\;\cdot\;0,95\;=\;1,52$

Cálculo da carga de vento resultante da estrutura de treliça

Opção 1: carga estática equivalente F w
$\begin{array}{l}{\mathrm F}_\mathrm w\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm p(\mathrm z)\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\\\mathrm{mit}\\\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;\mathrm{projizierte}\;\mathrm{Fläche}\\\;{\mathrm F}_\mathrm w\;=\;1,52\;\cdot\;0,596\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;6,214\;\mathrm m²\;=\;5,63\;\mathrm{kN}\end{array}$

Opção 2: Carregar como membro carrega a partir da carga de superfície
${\mathrm F}_{\mathrm w1}\;=\;1,52\;\cdot\;0,596\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;=\;0,91\;\mathrm{kN}/\mathrm m²$

Para garantir que esta carga de área no RFEM/RSTAB seja distribuída apenas para as barras, é necessário selecionar a área da aplicação de carga como "Não preenchida, apenas nas barras". Depois de introduzir a carga e clicar em [OK], a soma da carga a ser aplicada é novamente exibida numa janela de informações.

Literatura

[1]   Eurocódigo 1: Ações em estruturas - Parte 1-4: Ações gerais - Cargas de vento; EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 + CA: 2010
[2] Anexo nacional - Parâmetros determinados a nível nacional - Eurocódigo 1: Ações em estruturas - Parte 1-4: Ações gerais - Cargas de vento; DIN EN 1991-1-4/NA: 2010-12

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