No separador Barras | Geral da janela 'Configuração de estado limite último' ou 'Configuração de resistência', efetuam-se as definições básicas para o dimensionamento de barras e conjuntos de barras.
Os 'Parâmetros de dimensionamento' estão organizados em várias categorias, que diferem conforme a norma de dimensionamento.
Geral
A caixa de verificação 'Realizar verificação de estabilidade' controla se, além das verificações de secção transversal, são também realizadas verificações de estabilidade, como contra encurvadura por flexão ou encurvadura por flexão-torção. Deve desativar a caixa de verificação se não pretender realizar uma verificação de estabilidade ou se os efeitos de estabilidade já tiverem sido considerados na determinação de esforços internos (por exemplo, através de um cálculo segundo a análise de segunda ordem com imperfeições e/ou redução de rigidez).
Se a verificação de estabilidade estiver ativada, é necessário definir comprimentos efetivos ou condições de fronteira e atribuí-los às barras ou conjuntos de barras respetivos. Caso contrário, não é possível realizar a verificação de estabilidade. Na tabela de resultados Erros & avisos, é apresentada uma mensagem correspondente após o cálculo. Cabos e tirantes estão excluídos, pois só podem absorver forças de tração e não requerem verificações de estabilidade.
A caixa de verificação 'Realizar dimensionamento plástico avançado' permite dimensionar as barras ou conjuntos de barras segundo o chamado "método de esforços internos parciais" (TSV). Os parâmetros podem ser definidos no separador Barras | Plasticidade, disponível após marcar a opção.
Limites de utilização para ignorar esforços internos e tensões
As normas de dimensionamento, concebidas na maioria das vezes para cálculos manuais, contêm fórmulas de verificação ou condições de interação que frequentemente são válidas apenas para determinadas combinações de esforços internos. No âmbito do cálculo estrutural no modelo 3D, obtêm-se, no entanto, geralmente valores muito pequenos para os esforços internos. Embora sejam, do ponto de vista de engenharia, irrelevantes para a capacidade resistente, ao seguir rigorosamente a norma de dimensionamento, impedem determinadas verificações ou forçam a utilização de fórmulas de interação menos favoráveis. Os limites de utilização oferecem, por isso, uma forma simples e transparente de negligenciar determinados esforços internos na verificação e contornar os problemas acima mencionados.
O valor limite η descreve a relação entre o esforço interno atuante e a resistência plástica da secção transversal, determinada de forma simplificada através das propriedades de secção transversal. Não se trata de capacidades resistentes de dimensionamento regulamentadas normativamente: disposições específicas das normas (por exemplo, relativas à classificação de secção transversal) não são, portanto, consideradas; o que não corresponde à finalidade da definição de valores limite. Por isso, valores limite elevados devem ser utilizados apenas para fins de teste.
Se um esforço interno estiver abaixo da condição de valores limite, o dimensionamento é efetuado sem aviso de que o esforço interno é negligenciado. Nos detalhes de verificação, no entanto, é possível verificar, através da nota 'Negligenciável' junto aos esforços internos de dimensionamento, quais os esforços internos negligenciados em consequência dos valores limite e não considerados na verificação. Se, num determinado ponto, todos os esforços internos forem negligenciáveis, é indicada apenas a verificação dos esforços internos negligenciáveis como verificação.
Se o Add-On Torção com empenamento (7 graus de liberdade) estiver ativado, está disponível para algumas normas de dimensionamento também um valor limite para o bimomento e para as tensões de corte resultantes da torção secundária.
Análise de estruturas de paredes finas (para EN)
A determinação das secções efetivas requer um procedimento iterativo. No campo de entrada 'Número máximo de iterações', pode definir o número máximo de ciclos de cálculo. Assim que a 'Diferença máxima entre iterações' entre os resultados de duas iterações for atingida, o cálculo termina.
Em secções transversais não duplamente simétricas, sujeitas a compressão e vulneráveis a encurvadura local, a posição do centro de gravidade da secção efetiva desloca-se em comparação com a secção transversal bruta. A força exterior de compressão aplicada concentricamente na secção transversal bruta atua agora excêntrica na secção efetiva, originando um momento fletor adicional. Este momento fletor é, por predefinição, considerado no cálculo. Se tal não for pretendido, marque a caixa de verificação 'Negligenciar momentos fletores devido ao deslocamento do centro de gravidade'.
Com a caixa de verificação 'Considerar larguras efetivas segundo EN 1993-1-5 [5], Anexo E', pode controlar se deve ser utilizado o método alternativo para a determinação da secção efetiva para tensões abaixo do limite de elasticidade, indicado no Anexo E.
Opções (para EN, CSA, GB, SIA etc.)
Conforme a norma de dimensionamento, estão disponíveis mais opções na configuração de estado limite último. São apresentadas para normas selecionadas.
EN 1993
As secções transversais das classes 1 e 2 podem ser dimensionadas plasticamente. Marque a caixa de verificação 'Dimensionamento elástico (também para secções transversais das classes 1 e 2)' se estas secções transversais devem ser verificadas sem a utilização das reservas plásticas. Neste caso, pode controlar, com a caixa de verificação 'Utilizar a verificação segundo [1] Equação 6.1 para o dimensionamento elástico', se deve ser efetuada a verificação geral segundo a teoria da elasticidade. Esta pode ser conservadora, uma vez que não são consideradas redistribuições de tensões parcialmente plásticas, normalmente permitidas no dimensionamento elástico.
Para o dimensionamento plástico, existe, com a caixa de verificação 'Utilizar interação linear segundo 6.2.1(7) na verificação de secção transversal para M+N', a possibilidade de adicionar linearmente os graus de utilização dos esforços internos. Esta abordagem é conservadora e não é admissível para secções transversais da classe 4.
CSA S16
As secções transversais das classes 1 e 2 podem ser dimensionadas plasticamente. Marque a caixa de verificação 'Dimensionamento elástico também para classe de secção transversal 1 ou 2' se estas secções transversais devem ser verificadas sem a utilização das reservas plásticas.
Com as restantes opções, pode controlar os 'Parâmetros para a resistência à compressão segundo 13.3.1' e o 'Coeficiente do efeito de flexão uniforme (ω1) segundo 13.8.6'.
GB 50017
A descrição está em elaboração.
SIA 263
A verificação ao esforço transverso é, em regra, efetuada com a área de corte efetiva Av. Em perfis em I e perfis em U duplamente simétricos da classe de secção transversal 3, pode, em alternativa, ser considerada a área da alma Aw. Para tal, marque a caixa de verificação 'Considerar área de corte segundo 5.2.4'.
A opção 'Considerar verificação da encurvadura por corte' está marcada por predefinição. Com ela, é efetuada a verificação da encurvadura por corte segundo os pontos 4.5.4, 5.3.4 ou Anexo F.1. Se desativar a caixa de verificação, a encurvadura por corte não é investigada.
As secções transversais da classe de secção transversal 3 podem ser verificadas à flexão em ambos os eixos com força normal segundo o ponto 5.2.6. Se marcar a caixa de verificação 'Utilizar cálculo alternativo dos expoentes de flexão α e β segundo 5.1.6.4', as verificações para estas secções transversais são efetuadas segundo o ponto 5.1.6.4.
Encurvadura local (para AISC)
Na tabela B4.1b de [2], são indicadas as relações entre largura e espessura para elementos sujeitos a compressão (partes da secção transversal) de barras com solicitação de flexão. Se dimensionar secções transversais que não estão regulamentadas nesta tabela, marque a caixa de verificação. Pode então definir os valores limite λr, tanto para elementos não reforçados como para elementos reforçados.
Barras comprimidas de secção em L (para AISC)
A resistência à compressão de secções transversais em L simples deve ser determinada para a encurvadura por flexão segundo a secção E3 ou E7 e para a encurvadura por flexão-torção segundo a secção E4. A caixa de verificação 'Utilizar grau de esbelteza efetivo segundo E5' oferece a possibilidade de utilizar o método de verificação simplificado segundo a secção E5, no qual os perfis em L são tratados, através do ajuste da esbelteza, como uma barra sujeita a força axial. Pode ser aplicado quando a força de compressão longitudinal é introduzida numa aba. A outra aba tem de estar fixada ao componente contíguo por soldadura ou por uma ligação aparafusada com pelo menos dois parafusos. O cálculo do grau de esbelteza efetivo pode ser efetuado quer para uma 'Treliça plana segundo E5(a)', quer para uma 'Estrutura espacial segundo E5(b)'.
O método descrito na secção E5 permite a utilização de comprimentos de aba desiguais, ligados através da aba mais curta – sob a condição de que a esbelteza equivalente seja aumentada por um valor que considera a relação entre o comprimento da aba mais longa e o da mais curta. Indique se a 'ligação através de' se faz pela aba mais longa ou pela mais curta.
Dimensionamento de secções formadas a frio (para EN, AISC, CSA)
Para algumas normas de dimensionamento, são possíveis as verificações de secções formadas a frio. São apresentadas para normas selecionadas.
EN 1993
A caixa de verificação 'Realizar dimensionamento de secções formadas a frio' está marcada por predefinição. Com ela, as barras com tais secções transversais são verificadas segundo a EN 1993-1-3 [4]. Se remover o visto, o dimensionamento das secções formadas a frio é efetuado segundo a EN 1993-1-1.
O 'fator de perfilamento k segundo 3.2.2(3)' influencia o cálculo do limite de elasticidade aumentado fya. Pode selecionar o processo pelo qual o perfil foi fabricado. A lista oferece duas possibilidades:
- Perfilamento por laminagem (k = 7)
- Outros métodos de perfilamento (k = 5)
Se marcar a caixa de verificação 'Utilizar dimensionamento elástico segundo 6.1.6', as verificações de tensões são efetuadas conforme regulamentado para a solicitação com torção na secção 6.1.6 de [4]. Assim, são utilizadas para todas as combinações de esforços internos as fórmulas de tensões elásticas (6.11a), (6.11b) ou (6.11c). Métodos de verificação plásticos mais económicos, que podem ser aplicados para determinadas constelações de esforços internos, estão neste caso excluídos.
Com a caixa de verificação 'Considerar a alma como reforçada segundo Tab. 6.1' ativada, a capacidade resistente da alma sob introdução local de carga não é determinada. Não pode ocorrer encurvadura local.
A caixa de verificação 'Determinar a capacidade resistente da alma sob introdução local de carga segundo 6.1.7' controla se são efetuadas as verificações contra compressão local, afundamento local de alma ou encurvadura local na alma. A condição para isso é que esteja definido um apoio de cálculo correspondente.
A verificação de encurvadura por flexão-torção para componentes sujeitos à flexão não é aplicável, segundo a secção 6.2.4(2) de [4], quando a secção transversal apresenta uma diferença de ângulo acentuada entre os eixos principais da secção efetiva e os eixos principais da secção transversal bruta. Com o campo de entrada para a 'Inclinação limite dos eixos principais segundo 6.2.4(2)', pode definir o ângulo αlim até ao qual a verificação ainda é efetuada.
AISC 360
Defina se o 'dimensionamento de secções ocas formadas a frio segundo a norma' AISC 360 ou AISI 100 deve ser efetuado.
Para 'barras fora dos limites de aplicação' da tabela B4.1-1 da AISI, pode definir, com a caixa de verificação, se deve ser aplicado o coeficiente de segurança Ω ou o coeficiente de arrasto Φ segundo a AISI S100, secção A1.2(c). Esta especificação também se aplica a secções transversais gerais, cujos limites de aplicação não estão regulamentados na norma.
Com as caixas de verificação da categoria 'Barras à flexão', pode efetuar especificações detalhadas para as verificações de estabilidade. Assim, é possível utilizar a capacidade de reserva inelástica segundo as secções F2.4.2, F3.2.3 e F4.3 da AISI. Para perfis em I duplamente simétricos, a tensão crítica elástica Fcre pode, em alternativa, ser determinada segundo a Eq. (F2.1.1-6). Se forem investigadas secções em Z pontossimétricas, também é possível a determinação de Fcre segundo a Eq. (F2.1.3-2).
A resistência Pn contra 'afundamento local de alma' é determinada segundo a Eq. (G5-1). Em alternativa, o valor pode ser determinado segundo a Eq. (G5-2). Para tal, marque a caixa de verificação correspondente.
CSA S16
Defina se o 'dimensionamento de secções ocas formadas a frio segundo a norma' CSA S16 ou CSA S136 deve ser efetuado.
Para 'barras fora dos limites de aplicação' segundo a tabela B4.1-1 de [3], pode definir, com a caixa de verificação, se deve ser aplicado o coeficiente de segurança Ω ou o coeficiente de arrasto Φ segundo a secção A1.2(c) de [3]. Esta especificação também se aplica a secções transversais gerais, cujos limites de aplicação não estão regulamentados na norma.
Com as caixas de verificação da categoria 'Barras à flexão', pode efetuar especificações detalhadas para as verificações de estabilidade. Assim, é possível utilizar a capacidade de reserva inelástica segundo as secções F2.4.2, F3.2.3 e F4.3 de [3]. Para perfis em I duplamente simétricos, a tensão crítica elástica Fcre pode, em alternativa, ser determinada segundo a Eq. (F2.1.1-6). Se forem investigadas secções em Z pontossimétricas, também é possível a determinação de Fcre segundo a Eq. (F2.1.3-2).
A resistência Pn contra 'afundamento local de alma' é determinada segundo a Eq. (G5-1). Em alternativa, o valor pode ser determinado segundo a Eq. (G5-2). Para tal, marque a caixa de verificação correspondente.
Verificação da encurvadura por corte (para EN)
A caixa de verificação 'Realizar verificação da encurvadura por corte' está ativada por predefinição. Com ela, é verificado se a esbelteza λ da alma requer uma verificação da encurvadura por corte segundo a EN 1993-1-5 [5], pontos 5.1, 5.2, 5.3 e 5.5. Se o valor limite λlim for respeitado, a verificação considera-se cumprida. Se, no entanto, a esbelteza estiver acima do valor limite, devem ser previstos reforços transversais nos apoios, segundo o ponto 5.1.(2), para que a verificação da encurvadura por corte possa ser efetuada.
Dimensionamento de cordões de soldadura longitudinais (para EN, AISC, CSA)
Para algumas normas de dimensionamento, é possível a verificação de cordões de soldadura longitudinais. As opções são apresentadas para normas selecionadas.
EN 1993
Se pretender verificar a capacidade resistente das soldaduras longitudinais de secções transversais soldadas, marque a caixa de verificação 'Realizar dimensionamento'. O fator βw está inserido como propriedade do material para a maioria dos aços da biblioteca segundo a EN 1993-1-8, Tabela 4.1. Se as partes da secção transversal forem constituídas por diferentes tipos de aço, pode também definir o coeficiente de correlação βw de forma personalizada para o dimensionamento dos cordões de soldadura.
AISC 360
Em componentes com secções transversais soldadas, os cordões de soldadura longitudinais entre alma e aba podem ser verificados segundo a secção J2.4 de [2]. A resistência de dimensionamento das soldaduras pode ser determinada por dois métodos.
- Resistência mínima à tração do metal de base: É verificado apenas o metal de base da chapa.
- Resistência mínima à tração personalizada do material de adição: São verificados tanto o metal de base da chapa como o material de adição de soldadura.
CSA S16
Em componentes com secções transversais soldadas, os cordões de soldadura longitudinais entre alma e aba podem ser verificados segundo a secção 13.13.2.2 de [3]. A resistência de dimensionamento das soldaduras pode ser determinada por dois métodos.
- Classificação de elétrodo correspondente Xu = Fu: Na utilização de um elétrodo correspondente segundo a CSA W59-18, Tabela 11.1 ou Tabela 12.1, parte-se do princípio de que a resistência à tração do elétrodo Xu é superior à resistência à tração do metal de base Fu. Como simplificação, considera-se, por isso, Xu = Fu.
- Resistência limite à tração personalizada do elétrodo: Se for utilizado um elétrodo correspondente segundo a CSA W59-18, Tabela 11.1 ou Tabela 12.1, ou um elétrodo não correspondente, a resistência limite à tração pode ser definida manualmente. No entanto, na utilização de um elétrodo sobredimensionado, o valor de Xu segundo a secção 13.13.2.2 de [3] não pode exceder o valor de Xu do elétrodo correspondente.
Para o dimensionamento, o teor de hidrogénio no elétrodo também desempenha um papel. Indique se o teor de hidrogénio corresponde ao requisito H8 ou se encontra abaixo deste. Se for o caso, a espessura do material t para a determinação de Smin corresponde à espessura da parte ligada mais fina. Para elétrodos certificados sem indicação de hidrogénio difusível, ou para aqueles cujo teor de hidrogénio está acima dos requisitos para H8, a espessura do material t corresponde à espessura da parte mais espessa.
Verificações de estabilidade com esforços internos segundo a análise de segunda ordem (para EN)
Existe a possibilidade de efetuar as verificações de estabilidade não com o método de barra equivalente segundo a secção 6.3 de [1], mas sim com os esforços internos segundo a análise de segunda ordem considerando a torção com empenamento e imperfeições. Neste caso, pode controlar, com a caixa de verificação 'γM1 para a determinação da capacidade resistente da secção transversal', se o coeficiente γM1 (em vez de γM0) é utilizado para as verificações de secção transversal.
