Compressão de barras em madeira perpendicular às fibras segundo segundo a NDS 2018 e a CSA O86:19

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

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Um cenário padrão na construção de barras de madeira é a capacidade de conectar barras mais pequenas através do apoio numa barra de viga maior. Além disso, as condições de extremidade da barra podem incluir uma situação semelhante onde a viga está apoiada num tipo de apoio. Em qualquer dos cenários, a viga tem de ser dimensionada para considerar a capacidade de carga perpendicular às fibras de acordo com a secção [1] da NDS 2018 [1] ). 3.10.2 e a CSA O86:19 [2] Cláusulas 6.5.6 e 7.5.9. No software de dimensionamento geral, geralmente não é possível realizar esta verificação completa do dimensionamento, uma vez que a área de apoio é desconhecida. Contudo, na nova geração do RFEM 6 e do módulo de dimensionamento de madeira, a função adicional 'suportes de dimensionamento' permite agora aos utilizadores cumprir as normas NDS e CSA para apoios perpendiculares às fibras.

Limitações do software

Em todos os programas de dimensionamento de elementos finitos incluindo o RFEM, cada barra é representada por um elemento de linha único localizado no centro de gravidade da secção. Isso é chamado de vista de renderização de estrutura de arames. A barra inclui informação interna, tais como as propriedades do material, bem como as propriedades geométricas, incluindo a largura e a altura, para serem utilizadas nos cálculos de análise e dimensionamento. No entanto, quando as barras que se cruzam são modeladas, o programa não possui informação imediata, tais como como as barras que se cruzam estão orientadas uma em relação à outra ou, no caso de barras que se suportam umas sobre as outras, a área de apoio é desconhecida. O programa apenas reconhece esses elementos de linha ligados num único ponto nodal.

Quando estão ligadas barras pequenas a barras grandes de viga através de um apoio na face superior ou quando as barras estão apoiadas em qualquer extremidade ou ao longo do comprimento por um tipo de apoio de apoio, a tensão da barra perpendicular às fibras deve ser incluída nas verificações de dimensionamento. A secção NDS 3.10.2 [1] e CSA O86 cláusulas 6.5.7 e 7.5.9 [2] para rolamento perpendicular às fibras, ambas requerem que a área de apoio líquida seja conhecida. Devido a este requisito, o software de dimensionamento pode prescindir de fatores importantes como o fator da área de apoio, Cb, [1], o comprimento de- coeficiente de orientação, KB, [2], ou a verificação de dimensionamento é completamente ignorada.

Com a nova função do RFEM 6 'suportes de cálculo', é agora possível definir tais informações e realizar verificações de dimensionamento completas para tensão de compressão perpendicular às fibras.

Fluxo de trabalho da NDS 2018

Ao criar uma nova definição de apoio de cálculo, o Tipo deve ser definido como 'timber'. Isso ativará os dados de entrada relevantes de acordo com a norma NDS. A caixa de seleção Apoio direto indica que este tipo de definição será utilizado para a verificação da compressão perpendicular à fibra. O comprimento do apoio é definido pelo utilizador e deve especificar o comprimento total da área de apoio. A Largura do apoio é definida automaticamente como a largura da barra relevante, mas pode ser substituída. O Apoio da borda indica se o apoio de apoio está localizado no eixo +z superior da barra, no eixo -z inferior ou em ambos. A opção Apoio interior indica se o fator Cb deve ser aplicado ao valor de cálculo de compressão da barra perpendicular à fibra, Fc⟂ , com base na secção 3.10.4 [1]. Se esta opção estiver desativada, um apoio de extremidade não considerará Cb. O Valor de cálculo de compressão da barra definido no NDS varia dependendo do limite de deformação selecionado.

Quando a informação de entrada de apoio de cálculo está completa, os apoios de cálculo podem ser aplicados aos nós e barras relevantes na estrutura. Podem ser necessários vários apoios de dimensionamento, visto que podem ocorrer diferentes cenários de rolamentos em diferentes localizações. O RFEM permite ao utilizador definir um Nome definido pelo utilizador para várias definições de apoios de cálculo na parte superior da caixa de diálogo para uma aplicação mais rápida e prática.

A prova de secção será realizada no módulo Dimensionamento de madeira considerando a secção. 3.10.2 [1]. Com uma barra laminada colada, por exemplo, o valor de cálculo de compressão ajustado perpendicular às fibras, Fc⟂' , é definido na Tabela 5.3.1 [1] com a seguinte equação.

Valor de cálculo de compressão ajustado perpendicular às fibras

F'c =Fc CM Ct Cb Kf φ

Onde,

Fc⟂ = valor de cálculo de referência por compressão perpendicular às fibras

CM = fator de serviço molhado

Ct = fator de temperatura

Cb = fator de área de apoio

KF = fator de conversão de formato (apenas LRFD)

φ = fator de resistência (apenas LRFD)

O fator Cb é definido adicionalmente na Secção 3.10.4 [1]. No entanto, Cb só é aplicável se o Comprimento de apoio definido na definição de Apoio de cálculo for inferior a 16 cm e superior a 8 cm em relação à extremidade de uma barra. Além disso, Cb só é aplicável para apoios interiores que também tem de ser indicados sob o tipo de definição como indicado acima. Se estes critérios forem satisfeitos, o módulo Dimensionamento de madeira calculará e aplicará automaticamente Cb com base na seguinte equação.

Fator da área de apoio

Cb = lb+0.375lb

Onde,

lb = medida de comprimento de apoio paralela à fibra

A relação de verificação de dimensionamento de prova de secção é determinada pela relação entre a força de compressão necessária perpendicular às fibras e o valor de dimensionamento de compressão ajustado perpendicular às fibras. Todas as variáveis, fórmulas e referências de códigos NDS são indicadas diretamente nos detalhes de verificação do dimensionamento do módulo Dimensionamento de madeira, fornecendo resultados claros e rastreáveis.

CSA O86:19 Fluxo de trabalho

Ao dimensionar de acordo com a CSA O86:19, pode ser seguido o mesmo fluxo de trabalho acima para o NDS para o tipo de definição de apoio. No entanto, existem algumas diferenças importantes com a norma CSA. Uma nova opção Verificar apoio crítico irá determinar se a carga de compressão é aplicada a uma distância do centro do apoio igual à altura, d, da barra indicada na Figura 01. 6.2 [2]. Nesse caso, a resistência à compressão fatorizada perpendicular às fibras é reduzida por um fator de 2/3 como apresentado na Cláusula 6.5.6.3.1 [2] para madeira serrada e Cláusula 7.5.9.3.1 [2] para madeira laminada colada. A área de apoio média também deve ser utilizada.

O Limite das tensões de flexão altas para o fator Kb também está definido no tipo de definição de apoio de cálculo. O comprimento do fator de apoio, Kb, pode ser aplicado à resistência de compressão se a área de apoio não ocorrer nas posições de tensões de flexão elevadas indicadas na Secção 6.5.6.5(b) [2]. O utilizador pode definir a relação entre o momento necessário e a capacidade de momento para ser considerada uma área de flexão alta.

Com uma barra laminada colada, por exemplo, a resistência à compressão fatorizada perpendicular às fibras, Qr, é definida na Cláusula 7.5.9.2 [2] com a seguinte equação.

Resistência de compressão fatorizada perpendicular às fibras

Qr=φ Fcp Ab Kb KZcp

Onde,

Φ = 0,8

Fcp = fcp (KDKScpKT) onde, fcp = resistência especificada em compressão perpendicular à fibra

Ab = área de apoio

KB = fator de comprimento de apoio

KZcp = fator de tamanho para o rolamento

A relação de verificação do dimensionamento de secção é determinada pela relação entre a força de apoio fatorizada de demanda e a resistência à compressão fatorizada perpendicular às fibras. Todas as variáveis, fórmulas e referências de códigos CSA O86 são indicadas diretamente nos detalhes de verificação do dimensionamento do módulo Dimensionamento de madeira.

Resumo

As tensões de apoio são perpendiculares às fibras e são parte integrante da verificação da barra de acordo com a NDS 2018 e a CSA O86:19. A área de apoio é geralmente uma variável desconhecida para esta verificação de dimensionamento ao utilizar um software de análise geral e dimensionamento, uma vez que todas as barras são representadas por um elemento de linha interno ligado apenas em pontos nodais. No entanto, a nova função de 'apoio de cálculo' no RFEM 6 permite agora aos utilizadores especificar o comprimento e a largura da área de apoio, abrindo caminho para verificações de dimensionamento por compressão perpendiculares às fibras que anteriormente não eram possíveis.

Autor

Amy Heilig, PE

Amy Heilig, PE

CEO - Escritório dos EUA
Engenheiro de vendas e apoio técnico

Amy Heilig é a CEO do escritório dos EUA localizado na Filadélfia, PA. Além disso, oferece apoio técnico e de vendas e continua a auxiliar no desenvolvimento de programas da Dlubal Software para o mercado norte-americano.

Palavras-chave

Madeira Apoio de dimensionamento Compressão perpendicular à fibra NDS AWC CSA CSA O86

Referência

[1]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[2]   CSA O86:19, Engineering Design in Wood 

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  • Atualizado 16 de setembro de 2022

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