Resistência da ligação do pórtico de momento AISC 341-16 no RFEM 6

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Este artigo cobre a resistência necessária da ligação.

Os requisitos das barras são cobertos num artigo separado, KB 001767 | Dimensionamento de barras de pórticos segundo a AISC 341-16 no RFEM 6.

Detalhes mais aprofundados sobre a entrada de configuração sísmica são abordados no artigo KB 001761 | Dimensionamento sísmico AISC 341 no RFEM 6.

Requisitos da ligação

Os "Requisitos sísmicos" incluem a resistência à flexão necessária e a resistência ao corte necessária da ligação entre viga e pilar. Estas estão listadas no separador Ligação de pórtico de momentos por barra. Os detalhes de dimensionamento não estão disponíveis para a resistência da ligação. No entanto, as equações e as referências padrão encontram-se listadas. Os símbolos e definições estão resumidos na tabela abaixo (Figura 1).

Manual de dimensionamento sísmico AISC - Exemplo 4.3.7 Dimensionamento de ligação de placa de banzo aparafusado (BFP) SSF

Para simplificar, o modelo do RFEM é constituído apenas por um único pórtico, em vez de todo o edifício que é apresentado no exemplo do AISC (Figura 2). A carga de gravidade na viga = 1,15 kip/ft.

A numeração das etapas neste exemplo segue o procedimento de dimensionamento passo a passo descrito na secção 7.6 [3] da AISC 358-16.

Passo 1. Calcular momento máximo provável na posição da articulação plástica, Mpr

Momento máximo provável

Mpr = Cpr·Ry·Fy·ZeMpr = 1.15·1.1·50 ksi·200 in3Mpr = 12650 kip·in

Mpr Momento máximo provável na articulação plástica
Cpr Fator para consideração da resistência de pico da ligação (endurecimento de deformação) segundo AISC 358.
Cpr = (Fy +Fu )/(2Fy ) ≤ 1,2
Ry Relação entre a tensão de cedência esperada e a tensão de cedência mínima especificada
Fy Limite de elasticidade mínimo especificado
Ze Módulo de secção plástico efetivo de secção na articulação plástica

Os passos 2 a 5 contêm os requisitos dos parafusos e estão fora do âmbito do módulo Dimensionamento de aço.

Passo 6. Forças de corte calculadas na posição da articulação plástica da viga, Vpr + Vg

Forças de corte na articulação plástica

Vpr+Vg = 2·MprLh + wu·Lh2Vpr+Vg = 2·12650 kip·in299.8 in + 1.15 kipft·299.8 in2Vpr+Vg = 84.4 kips + 14.4 kipsVpr+Vg = 98.8 kips

Vpr Corte necessário para produzir o momento provável máximo na articulação plástica
Vpr = 2Mpr/Lh
Vg Cargas de corte de gravidade no local da articulação plástica
Vg = wu Lh/2

Mpr Momento máximo provável no local da articulação plástica
Lh Distância entre as posições de articulação plásticas
Lh =viga L - dc - 2Sh = 360,0 in - 15,20 in - 2*22,50 in = 299,8 in
Lh é igual a Lcf (comprimento livre da viga) quando a localização da articulação plástica é omitida
wU Cargas de gravidade na viga

Passo 7. Determinar momento esperado na face do banzo do pilar, Mf

Momento esperado na face do pilar

Mf = Mpr + MextraMf = Mpr + (Vpr+Vg)ShMf = 12650 kip·in + 98.8 kips22.50 inMf = 14872 kip·in

Mf Momento esperado na borda do pilar
Mpr Momento máximo provável no local da articulação plástica
Mextra Momento extra da força de corte no local da articulação plástica
Vpr + Vg Forças de corte no local da articulação plástica
Sh Distância da face do pilar ao local da articulação plástica

A equação acima negligencia a carga de gravidade na pequena parte da viga entre a articulação plástica e a face do pilar (1,15 kip/ft * 1,875 ft = 2,16 kips * 22,5 in = 48,6 k-in). Este valor pode ser incluído [3].

Passo 14. Determinar a resistência de corte necessária na face do pilar, Vu

A resistência ao corte necessária na face do pilar é utilizada para dimensionar a ligação de corte da viga entre a alma e o pilar (placa singular).

Resistência ao corte necessária na face do pilar

Vu =Vpr + Vg (at face of column) Vu = 2·MprLh + wu·Lcf2Vu = 84.4 kips + 1.15 kipft·344.8 in2Vu = 84.4 kips + 16.5 kipsVu = 100.9 kips

Vu Resistência ao corte necessária na face do pilar
V pr Corte necessário para produzir o momento provável máximo no local da articulação plástica

Vg (na face do pilar) Cargas de corte de gravidade na face do pilar
wU Cargas de gravidade na viga
Lcf Comprimento livre da viga
Lcf = Lviga - dc = 360,0 in - 15,2 in = 344,8 in

Para ser mais preciso, o cálculo acima mostra Vg assumido na face do pilar em vez de na linha central (como apresentado no exemplo da AISC [2] ). A pequena diferença pode ser vista nos diagramas de corte (Figura 3).

Os valores obtidos com as fórmulas acima podem ser comparados com o resultado produzido pelo RFEM em "Requisitos sísmicos" (Figura 1). As pequenas discrepâncias devem-se a arredondamentos. O resultado também pode ser incluído no relatório de impressão (Figura 4).

Os procedimentos detalhados para o dimensionamento de parafusos, chapas de banzo, chapas simples, chapas de continuidade e chapas duplas não fazem parte do âmbito de aplicação. Por isso, os passos para estas verificações foram omitidos neste artigo.

O momento e a exigência de corte com base no pior cenário das combinações de carga de sobrerresistência, Ωo M e Ωo V também são listados. Para o dimensionamento de pórticos de momento ordinário (OMF), os aspetos potencialmente limitantes da resistência da ligação incluem a carga sísmica de sobrerresistência [Manual de dimensionamento sísmico da AISC, Secção 4.2 (b)].

Autor

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Engenheiro de apoio técnico

O Cisca é responsável pelo apoio técnico ao cliente e pelo desenvolvimento contínuo de programas para o mercado norte-americano.

Palavras-chave

Dimensionamento de sismos AISC 341-16 Estrutura de aço Dimensionamento de aço Sismos Ligação Estática de ligações OMF IMF SMF

Referência

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   AISC 358-16 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications

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  • Atualizado 28 de fevereiro de 2024

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