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

Artigo técnico sobre o tema análise estrutural e utilização do software Dlubal

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Artigo técnico

O empenamento é um comportamento das vigas para resistir à torção resultante da deformação da secção no plano. É particularmente característico para elementos de secção de parede fina (por exemplo, secções em I e H). Para considerar a empenamento de secção como um grau de liberdade adicional no cálculo de barras no RFEM 6 e RSTAB 9, pode utilizar o módulo Empenamento por torção (7 graus de liberdade). Este módulo está totalmente integrado nos programas e pode ser utilizado em combinação com uma análise estrutural de acordo com uma análise estática, de segunda ordem e grandes deformações, bem como com o módulo de análise de estabilidade para determinar fatores de carga críticos e formas próprias de problemas de estabilidade, tais como encurvadura por torção e encurvadura por flexão-torção.

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 de estrutura 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 My, portanto, um problema de encurvadura por torção da estrutura principal viga também é esperada). Consequentemente, o texto seguinte mostra como utilizar o módulo Empenamento por torção (7 graus de liberdade) em combinação com o módulo Estabilidade de estrutura 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 de estrutura podem ser encontrados nos dados gerais, como apresentado na Figura 2. Tem de saber que no RFEM 6 e no módulo Empenamento por torção o empenamento está associado apenas às barras e, portanto, não é necessário definir condições de apoio globais para isso. 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. Leia mais sobre isso no artigo da base de dados de conhecimento "Análise de encurvadura por flexão-torção com novas Módulo Empenamento por torção (7 graus de liberdade) 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 pavilhão de aço de interesse são definidas como conjuntos separados de barras, conforme apresentado na Figura 3.

Neste ponto, 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 maneira que se encontra 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 no 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 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 tabela 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.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing e apoio ao cliente

A Eng.ª Kirova é responsável pela criação de artigos técnicos e presta apoio técnico aos clientes da Dlubal.

Palavras-chave

Encurvadura por flexão-torção Análise de estabilidade Torção com empenamento

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  • Atualizado 27 de setembro de 2022

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RFEM 6
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O programa de análise estrutural RFEM 6 é a base de um sistema de software modular. O programa principal RFEM 5 é utilizado para definir estruturas, materiais e ações para sistemas estruturais planos e espaciais constituídos por lajes, paredes, cascas e barras. O programa também pode dimensionar estruturas combinadas, bem como elementos sólidos e de contacto.

Preço de primeira licença
4.450,00 EUR
RSTAB 9
programa de estruturas reticuladas

Programa principal

O programa de análise e dimensionamento de pórticos e treliças RSTAB 9 contém funções semelhantes às do software de elementos finitos RFEM, com especial atenção para os pórticos e as treliças. Por isso, é muito fácil de utilizar e é há muitos anos a melhor escolha para a análise estrutural de estruturas de vigas constituídas por aço, betão, madeira, alumínio e outros materiais.

Preço de primeira licença
2.850,00 EUR
RFEM 6
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O módulo Estabilidade da estrutura permite analisar a estabilidade de estruturas. Determina os fatores de carga críticos e os modos de estabilidade correspondentes.

Preço de primeira licença
1.150,00 EUR
RSTAB 9
Estabilidade da estrutura

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O módulo Estabilidade da estrutura permite analisar a estabilidade de estruturas. Determina os fatores de carga críticos e os modos de estabilidade correspondentes.

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1.150,00 EUR
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O módulo Torção com empenamento (7 GDL) permite considerar o empenamento da secção como um grau de liberdade adicional ao calcular barras.

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Torção com empenamento de barras

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O módulo Torção com empenamento (7 GDL) permite considerar o empenamento da secção como um grau de liberdade adicional ao calcular barras.

Preço de primeira licença
1.650,00 EUR