Consideração do empenamento da secção na análise de estabilidade de estruturas de barras

Este artigo mostra um exemplo prático de como realizar uma análise de encurvadura por flexão-torção para o pavilhão de aço apresentado na Figura 1. Também pode ver este artigo como uma continuação do artigo intitulado “Determinação de fatores de carga crítica Utilização do módulo Estabilidade de estrutura no RFEM 6 e RSTAB 9", que mostra como utilizar o módulo Estabilidade estrutural para determinar os fatores de carga críticos e os respetivos modos de estabilidade para este modelo 3D.

No entanto, o artigo acima mencionado observou que é necessária a consideração do empenamento por torção na análise de estabilidade da estrutura devido aos resultados da análise estática (ou seja, as cargas aplicadas resultam em momentos fletores M_y, portanto, um problema de encurvadura por torção da estrutura principal viga também é esperada).

Consequentemente, o texto seguinte mostrará como utilizar o módulo Empenamento por torção (7 graus de liberdade) em combinação com o módulo Estabilidade estrutural para considerar a empenamento de secção como um grau de liberdade adicional ao realizar a análise de estabilidade. É importante saber que o cálculo é para o modelo completo, por isso, a rigidez das barras adjacentes ou as condições de apoio definidas são consideradas automaticamente.

Os dois módulos adicionais Empenamento por torção e Estabilidade estrutural podem ser encontrados nos dados gerais, como apresentado na Figura 2. Deve saber que no RFEM 6 e no módulo Empenamento por torção, o empenamento está associado apenas às barras; portanto, não é necessário definir condições de apoio global para ele.

Além disso, o empenamento nas extremidades da barra é assumido como desobstruído por defeito; por isso, deve utilizar os reforços transversais de barra para definir as molas de empenamento nas extremidades da barra e considerar a rigidez ou tensão de empenamento. Pode ler mais sobre isso no artigo da base de dados de conhecimento Módulo Empenamento (7 DOF) para o RFEM 6/RSTAB 9".

Uma vez que é assumido que o empenamento se encontra desobstruído na extremidade da barra, não existe transferência de momento entre barras adjacentes. Por outras palavras, todas as barras são consideradas individualmente para o cálculo de empenamento (ou seja, as barras individuais podem empenar livremente nas suas extremidades). Para transferir o empenamento entre barras individuais que estão conectadas, é possível definir um conjunto de barras. A este respeito, as vigas principais da nave de aço de interesse são definidas como conjuntos separados de barras, conforme apresentado na Figura 3.

Neste momento, pode ser feito um paralelo entre o ponto de aplicação de carga para o cálculo de barras com 6 graus de liberdade e o cálculo de barras com 7 graus de liberdade. Nomeadamente, quando estão ligados outros objetos a uma barra a ser calculada com seis graus de liberdade, as forças de corte dos outros componentes são introduzidas no centro de corte.

No entanto, ao calcular barras com sete graus de liberdade, o ponto de ligação é considerado como estando no centro de gravidade (isto é, o centro de gravidade da secção) e as cargas de barra definidas também são aplicadas nesse ponto. Para solucionar este problema na análise, é possível definir as excentricidades de barra ou utilizar barras rígidas para definir tais ligações. A este respeito, o ponto de aplicação da carga neste exemplo será definido com a excentricidade apresentada nas Imagens 4 e 5.

Em seguida, as configurações para a análise de estabilidade podem ser definidas da mesma forma como explicado no artigo da base de dados de conhecimento “Determinação de fatores de carga críticos através do módulo Estabilidade de estrutura no RFEM 6 e RSTAB 9”. Nomeadamente, pode selecionar o método de análise e considerar as outras opções apresentadas na Figura 6.

Conforme discutido no artigo acima mencionado, a análise de estabilidade pode ser considerada em termos de casos de carga, combinações de cargas e situações de dimensionamento. Neste exemplo, a análise de estabilidade é considerada em termos de estado limite último, como apresentado nas Figuras 7 e 8. Assim, é possível calcular esta situação de dimensionamento e obter resultados da mesma maneira como discutido no artigo acima mencionado.

Por fim, pode realizar o cálculo e obter os resultados da análise de estabilidade tendo em consideração o empenamento por torção da secção. Na Vista geral da tabela análise estática pode ver o fator de carga crítica de todas as combinações de carga (Figura 9), juntamente com a combinação de carga determinante à qual o fator de carga crítica está associado. Desta forma, é possível abrir os resultados da análise de estabilidade para a combinação de cargas específica e apresentar a forma própria associada.

Modelo 3D

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Modelo | Pavilhão de aço