Dimensionamento de pilares de madeira segundo a NDS 2018 com o módulo RF-/TIMBER AWC

Neste artigo, procedeu-se à verificação de uma secção madeira com as dimensões 2x4 (38,1 mm x 88,9 mm) sujeita a flexão biaxial e compressão axial combinadas utilizando o módulo adicional RF-/TIMBER AWC. As propriedades da barra do pilar e o seu carregamento baseiam -se no exemplo E1.8 dos Exemplos de dimensionamento em madeira AWC 2015/2018.

A barra é uma Southern Pine n.º 2, tamanho nominal 2x4 (1,5 pol. X 3,5 pol.), E é utilizada como barra de treliça. O apoio lateral é fornecido apenas nas extremidades da barra e é considerado articulado. A carga própria (DL), bem como a carga de neve (SL) e a carga de vento (WL) são aplicadas ao ponto superior e médio da barra do pilar como mostrado abaixo.

As propriedades da barra são exibidas após selecionar a secção e o material apropriados no programa.

Fatores de ajuste na Tabela 4.3.1 da NDS 2018 para dimensionamento de ASD

Os_{valores de dimensionamento de} referência (F b, F_c e E_min ) são multiplicados pelos fatores de ajuste relevantes para determinar os valores de dimensionamento ajustados. Para madeira serrada, estes fatores são dados na Tabela 4.3.1 [1] . Existem onze fatores de ajuste diferentes para o dimensionamento do ASD. Muitos desses fatores são iguais a 1,0 no exemplo do NDS [2]. No entanto, o seguinte explica brevemente como o RF-/TIMBER AWC considera os fatores individuais.

Fatores calculados pelo programa

C _{Figura 04 - Comprimento efetivo para o fatorC L} ... Fator de estabilidade da viga. Depende da geometria e do apoio lateral da barra, conforme descrito na Secção 3.3.3 [1] . Este fator é calculado automaticamente no RF-/TIMBER. (Nota: O comprimento efetivo l_e para o cálculo de C_L é definido pelo utilizador na janela do módulo "1.7 Comprimentos efetivos" do RF-/TIMBER AWC. A opção "Acc. para a Tabela 3.3.3 "tem de ser selecionada com o caso de carga correspondente). A figura abaixo mostra o caso de carga que se aplica a este exemplo.

C_f ... Fator de tamanho. Depende da altura da barra e da espessura de acordo com a Secção 4.3.6 [1] . Este fator é determinado automaticamente no RF-/TIMBER AWC.

C_fu ... Fator de planura. Esta considera a flexão do eixo menor da barra de acordo com a Secção 4.3.7 [1] . Este fator é calculado automaticamente no RF-/TIMBER AWC.

C_P ... Fator de estabilidade do pilar. Depende da geometria, das condições de restrição na extremidade da barra e do apoio lateral da barra, conforme descrito na Secção 3.7.1 [1] . Se uma barra de compressão está totalmente apoiada em todo o seu comprimento, C_P = 1,0. Este fator é calculado automaticamente no RF-/TIMBER AWC para direções de eixos fortes e fracas.

Fatores definidos pelo usuário

C_D ... Fator da duração do carregamento. Tem em consideração diferentes tempos de carregamento com base no caso de carga, tais como carga própria, neve e vento, de acordo com a Secção 4.3.2 [1] . A seleção de "ASCE 7-16 NDS (Madeira)" como norma no RFEM ativa a opção "Duração da ação" na caixa de diálogo "Casos de carga". A configuração padrão da classe de duração de carga (permanente, 10 anos, etc.) é baseada na "categoria de ação" do caso de carga. Esta configuração pode ser ajustada pelo utilizador no RFEM ou no RF-/TIMBER AWC. O valor selecionado pelo programa é baseado na Tabela 2.3.2 [1] .

C_M ... Fator de umidade. Tem em consideração as condições de humidade da barra de acordo com a Secção 4.1.4 [1] . No RF-/TIMBER AWC, pode selecionar "Úmido" ou "Seco" na coluna "Condição de humidade".

C_t ... Fator de temperatura. Ela leva em consideração o quanto a barra está exposta a temperaturas elevadas de até 100, 100 a 125 e 125 a 150 ° F, conforme descrito na Seção 2.3.3 [1] . Podem ser selecionadas três gamas de temperatura no RF-/TIMBER AWC na secção "Condições climáticas". O valor selecionado pelo programa é baseado na Tabela 2.3.3 [1] .

C_i ... Fator de perfuração. Tem em consideração a perda de área, causada por pequenos cortes na barra, que ocorrem quando é tratada com conservação de forma a evitar a deterioração, conforme descrito na Secção 4.3.8 [1] . No RF-/TIMBER AWC, pode selecionar a opção "Não perfurado" ou "Perfurado" na secção "Parâmetros de dimensionamento adicionais".

C_r ... Fator e repetição É utilizado quando várias barras trabalham em conjunto para distribuir corretamente uma carga, conforme descrito na Secção 4.3.9 [1]. C_t = 1,15 para barras que cumprem os critérios para espaçamento estreito e ligação por revestimento ou semelhante. No RF-/TIMBER AWC, pode selecionar "Sem repetição" ou "Repetição" na secção "Parâmetros adicionais de dimensionamento".

Nota: Se necessário, os valores baseados na norma dos fatores de ajuste definidos pelo utilizador podem ser alterados com a opção "Norma".

Fatores excluídos do programa

C_T ... Fator de rigidez para encurvadura Tem em consideração a contribuição do revestimento de contraplacado para a resistência à encurvadura dos banzos da treliça de compressão de acordo com a Secção 4.4.2 [1] . Este fator é utilizado para aumentar E_{min da} barra. C_T pode ser calculado manualmente usando a Equação 4.4-1 [1] ou assumido de forma conservadora como 1,0.

C_B ... Fator de superfície de apoio É utilizado para aumentar os valores de_cálculo da compressão (F cp) para cargas concentradas transversais à direção das fibras de acordo com a Secção 3.10.4 [1] . C_b pode ser calculado manualmente utilizando a Equação 3.10-2 [1] ou considerado de forma conservadora como 1,0.

Tensão real na barra do pilar

Neste exemplo, a combinação de cargas é simplificada para CO1: DL + SL + WL.

Tensão de compressão própria e carga de neve, f_c = 171 psi

Tensão de flexão do eixo forte da carga de vento, f_bx = f_b1 = 353 psi

Tensão de flexão do eixo fraco devido ao peso próprio e à carga de neve, f_por = f_b2 = 1,029 psi

Determinação dos valores de dimensionamento ajustados de acordo com a NDS 2018 Tabela 4.3.1 Método ASD

_{Valor crítico de encurvadura para a} barra de compressão no eixo principal, F cEx

Valor crítico de encurvadura para a barra de compressão no eixo principal, FcEx

Valor crítico de encurvadura_{para a barra de compressão do eixo menor, F cEy}

Valor crítico de encurvadura para a barra de compressão no eixo menor, FcEy

Valor de cálculo da compressão ajustado na direção das fibras, F_{c '}

Valor de cálculo de compressão ajustado na direção das fibras, Fc '

_{Valor crítico de cálculo} da encurvadura para barra por flexão, F bE

Valor crítico de dimensionamento de encurvadura para barra por flexão, FbE

Valor de cálculo ajustado para flexão do eixo principal, F_{bx '}

Valor de cálculo ajustado para flexão do eixo principal 'Fbx'

Valor de cálculo ajustado para flexão do eixo menor, F_{por '}

Valor de cálculo ajustado para flexão do eixo menor 'Fby'

Utilização de flexão biaxial combinada e pressão central

Ao inserir as tensões reais e os limites de dimensionamento apresentados acima na equação da NDS 3.9-3 [1] , é apresentada a relação de cálculo final abaixo.

Utilização de flexão biaxial combinada e pressão central

E a equação NDS 3.9-4 [1]

Utilização de flexão biaxial combinada e pressão central

Resultado no RF-/TIMBER AWC

Pode comparar os fatores de ajuste individuais e os valores de dimensionamento ajustados do método de cálculo manual com o resumo de resultados no RF-/TIMBER AWC. Conforme mostrado, os resultados são idênticos. A relação final determinante de 0,98 é baseada na análise geometricamente linear (1ª ordem) e no método de cálculo. Tenha em atenção que a configuração padrão para a combinação de cargas no RFEM é definida para a teoria de segunda ordem. Isso resulta em uma relação ligeiramente maior de 1,03. O utilizador pode selecionar o método mais adequado para a estrutura nos "Parâmetros de cálculo".