Verificação da estabilidade dimensional do banzo inferior de uma viga estruturada em aço de acordo com a GB

0. Prefácio

A norma de construção em aço GB 50017 Ver [1] descreve o método de cálculo para verificar a estabilidade dimensional do banzo inferior de uma viga de pórtico no Capítulo 6.2.7. Comparada com a norma anterior, esta secção representa um novo dimensionamento.

Esta secção padrão diz respeito ao cálculo de estabilidade da secção de momento negativo de uma viga de pórtico. Permite verificar a estabilidade do banzo inferior da viga ou se é necessário tomar medidas estruturais.

Se houver uma laje de betão no banzo superior, esta actua como um apoio lateral (estrutura composta) e evita um problema de estabilidade da encurvadura por torção. Se o momento fletor for negativo, o banzo inferior está sob pressão e o banzo superior está tracionado.

Enquanto o banzo superior é mantido, o banzo inferior pode ceder lateralmente sob a carga de compressão. Se o apoio lateral não é suficiente devido à rigidez da alma, neste caso o ângulo entre o banzo inferior e a linha de corte da alma é variável, pelo que existe a possibilidade de instabilidade dimensional do banzo inferior.

1. Método de análise

1.1 Instabilidade de forma

Se as vigas de pórticos não tiver em consideração a obstrução da deformação pelas lajes de betão superiores, os varões deformam-se e torcem-se livremente. Isto significa que ocorre a instabilidade total da barra fletida (encurvadura por flexão-torção, padrão de aço, capítulo 6.2.1). Uma vez que a viga de aço e as lajes de betão existem como duas componentes independentes, a compatibilidade das deformações não se aplica para esta situação.

No entanto, se a viga do pórtico da estrutura de aço estiver apoiada lateralmente pelas lajes de betão, geralmente a sua estabilidade não precisa de ser verificada: De acordo com a GB 50017, secção 6.2.1, a encurvadura por torção da viga não precisa de ser verificada se as lajes de betão estiverem firmemente ligadas ao banzo comprimido da viga, de modo que o deslocamento lateral do banzo comprimido da viga é impedido. No RFEM existem várias formas de modelar o efeito composto de barras e pisos, tais como vigas nervuradas e barras do modelo de superfície. No entanto, em comparação com as explicações acima sobre vigas de pórticos, estas representam componentes integrais das lajes de betão. Pode encontrar informação mais detalhada sobre este assunto nos artigos correspondentes da nossa base de dados de conhecimento e nos manuais.

O resultado do cálculo de EF é apresentado na figura acima para o caso em que o banzo superior da viga pórtico é suportado. O banzo inferior roda assim em torno do centro do banzo superior. Portanto, de acordo com Consulte [1] Secção 6.2.7, a estabilidade do banzo inferior tem de ser verificada.

1.2 Método de verificação segundo o EC 3

O método de verificação de acordo com o EC 3 Ver [2] , Secções 6.3.2.4, 6.3.5.2 e BB.2 é diferente da norma de construção em aço GB. Os componentes com banzos de pressão apoiados lateralmente podem não ser considerados como correndo o risco de encurvadura por torção se forem cumpridas determinadas condições. Ao verificar em relação à instabilidade de forma da viga de pórtico, é verificada primeiro a rigidez à torção e, consequentemente, a restrição à torção do banzo inferior, como apresentado na figura seguinte.

1.3 Verificação da estabilidade dimensional do banzo inferior de acordo com GB 50017

Se a viga do pórtico tem um momento fletor negativo na área perto do apoio e existe uma laje de betão no banzo superior, o cálculo de estabilidade do banzo da viga inferior de acordo com Consulte a secção [1] 6.2.7 tem de cumprir os seguintes requisitos:

(1) Se λ_{n, b} ≤ 0,45, não é necessária verificação para o banzo inferior.

(2) Se a condição (1) não for cumprida, a estabilidade da corda inferior deve ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:

Onde:

• b₁ - largura do banzo de pressão (mm)
• t₁ - espessura do banzo de pressão (mm)
• W_1x - módulo da secção bruta em torno da fibra comprimida mais forte no plano do momento fletor (mm3)
• ψ_d - fator de estabilidade
• λ_{n, b} - limite de esbelteza normalizado
• σ_cr - tensão crítica para instabilidade de forma (N/mm2)
• l - comprimento entre pontos apoiados lateralmente (mm)

No RFEM, esta função pode ser ativada na configuração de dimensionamento da configuração do valor limite último.

Os pontos de apoio laterais podem ser especificados para os comprimentos efetivos.

(1) Após a adição dos nós intermédios, o programa calcula automaticamente o comprimento do apoio lateral na zona de momento negativo da viga pórtico. Os outros comprimentos de cálculo permanecem inalterados. A distância apoiada lateralmente é considerada automaticamente.

(2) As especificações para as combinações de cargas e as situações de dimensionamento permanecem inalteradas.

(3) Se o limite de esbelteza não é excedido, o resultado do dimensionamento indica que a estabilidade do banzo inferior da barra de pórtico não é calculada. Caso contrário, é realizada uma análise exata da instabilidade de forma para determinar se são necessários mais pontos apoiados lateralmente.

(4) Os banzos apoiados lateralmente ainda têm de cumprir os requisitos da norma sísmica GB 50011, capítulo 8.3.3.

2. Resumo

Neste artigo, foi apresentado o procedimento de cálculo para a verificação da estabilidade dimensional do banzo inferior. O programa verifica se os apoios laterais cumprem as condições da restrição à torção ou se tem de ser realizado um novo dimensionamento para eliminar a instabilidade da forma. Os detalhes de verificação são simples e compreensíveis.

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