Combinações de cargas
No Capítulo 3.2 (2) P [1], é definido um impacto como uma situação de dimensionamento acidental. Assim, a Equação 6.11b aplica-se à combinação de ações. A escolha entre o valor frequente Ψ1,1 ⋅ Qk,1 ou a variável quase permanente Ψ2,1 ⋅ Qk,1 depende da situação de dimensionamento acidental dominante. Em [2] NDP para A.1.3.2, por exemplo, no caso de uma colisão de um veículo, é especificado que é permitida a aplicação do valor quase permanente Ψ2,1 ⋅ Qk,1. Consequentemente, as cargas de neve e as cargas de vento para locais nos estados membros da CEN com uma cota inferior a 1000 m acima do nível do mar não têm de ser consideradas no caso de impacto de um veículo, porque os seus coeficientes de combinação Ψ2,1 são geralmente definidos como 0,0.
Definir a acção acidental
Agora, tem de se definir o tipo e o tamanho do impacto. No capítulo 1.1 (6), a parte 1-1 do Eurocódigo 1 [3] refere-se à parte 1-7 [4] onde são explicadas as ações acidentais. São recomendados dois métodos no Capítulo 4.2 (1):
- Determinação das cargas de impacto com uma análise dinâmica
- Definição das cargas de impacto como força estática equivalente
Para informação sobre o dimensionamento dinâmico do impacto, consulte o Anexo C. Este anexo distingue entre um "impacto forte", onde a energia é dissipada principalmente pelo corpo de impacto, e um "impacto leve", onde a estrutura é dimensionada para se deformar para absorver a energia de impacto. De acordo com o anexo C.2.1(1), é permitido calcular com uma força estática equivalente para um "impacto forte". No caso de um automóvel colidir com uma cobertura de estacionamento, assume-se como sendo um impacto forte e o conteúdo deste artigo refere-se à determinação da força estática equivalente.
Na [4] Tabela 4.1, é proposta uma força estática equivalente Fdx na direção axial do movimento de 50 kN para os automóveis de passageiros em parques de estacionamento. Transversalmente ao sentido de deslocamento, resulta uma força Fdy de 25 kN. Devido ao tamanho da carga, provavelmente só muito raramente será possível realizar o dimensionamento económico das secções do pilar de uma garagem. Também deve ser mencionado que as colisões em estruturas leves estão excluídas no Capítulo 4.1 (1), assim, a Tabela 4.1 não é válida e é feita referência ao Anexo Nacional. A instalação de uma proteção contra impactos que absorve o impacto à frente do pilar de forma a realizar um dimensionamento económico dos pilares provavelmente não será uma opção. O Anexo Nacional da Alemanha [5] descreve para os automóveis de passageiros ≤ 30 kN indicados na Tabela NA.2-4.1 para garagens simples e duplas, bem como para coberturas de carros uma força de impacto estática equivalente de 10 kN para as duas direções.
Se o Anexo Nacional de um país não fornece mais informação, é aconselhável a consulta do [3] Anexo B. Na Equação B.1, é descrita a carga horizontal equivalente para uma proteção contra quedas. Isto resulta em:
De acordo com o anexo B (3) em [3] , são selecionadas as seguintes suposições:
m = 1500 kg
δc + δb = 100 mm
v = 1,39 m/s
A velocidade de impacto v derivada de B(3) é assumida como 5 km/h de acordo com [4] Tabela C.1 para parques de estacionamento, o que corresponde a 1,39 m/s. Isto resulta numa carga equivalente de:
Posição da ação acidental
De acordo com [4] 4.3.1 (3), é permitido aplicar a força de impacto dos veículos de passageiros a uma altura de 50 cm acima da borda superior da estrada. No [3] Anexo B são especificados 37,5 cm para os automóveis de passageiros com uma massa do veículo máxima de 2500 kg. Uma vez que a altura dos pára-choques de um automóvel de passageiros não é padronizada na maioria dos países, o engenheiro tem de decidir a que altura será aplicada a carga equivalente. O anexo alemão [5] recomenda uma altura de 50 cm para os automóveis de passageiros.
Falha completa dos componentes estruturais como opção
Existe também a opção de analisar os efeitos da falha total do componente estrutural afetado em toda a estrutura (Figura 02). Dependendo de como o componente é fixado, tal análise pode ser útil.
Dimensionamento de um pilar de garagem para o caso de carga "Impacto" no RFEM/RSTAB
Para a garagem ilustrada na Figura 01, será simulado um impacto no pilar central por um automóvel de passageiros. O dimensionamento será neste exemplo, realizado de acordo com o anexo da Alemanha.
Para este propósito, em primeiro lugar tem de ser criado um novo caso de carga onde a carga estática equivalente é definida. Se for utilizada a combinação de cargas automática, a classe de ação "Acidental" deve ser atribuída a este caso de carga.
Posteriormente, é criada uma nova regra de combinação com a situação de dimensionamento acidental de acordo com a [2] Equação 6.11e.
Neste exemplo, é selecionada uma distância da carga equivalente a partir do início de barra de 37,5 cm, porque o elemento de fixação (neste caso, a altura da sapata do pilar) não é tida em consideração na análise estrutural.
A estrutura em madeira foi dimensionada com o módulo adicional RF-/TIMBER Pro. Os ficheiros do modelo correspondente para o RFEM e o RSTAB estão disponíveis em "Downloads" no final deste artigo. No caso 2 do TIMBER Pro, o dimensionamento acidental é realizado selecionando a correspondente combinação de carga. Uma vez que a carga de neve e a carga de vento não tem de ser combinadas com a carga de impacto neste caso, apenas o peso próprio e o impacto tem de ser considerados. Se as combinações de cargas são criadas manualmente, certifique-se de que a "Situação de dimensionamento acidental" é atribuída às respetivas combinações de carga (Figura 06) e a classe de duração da carga "Instantâneos" correspondentes (Figura 07).
Através desta atribuição, a situação de dimensionamento acidental no estado limite último é considerada com um coeficiente de segurança parcial de 1.0, como requerido em [6]. Além do mais, neste caso, a resistência é multiplicada por kmod de 1,1 (classe de serviço 2) por causa da duração da carga instantânea. Neste exemplo, o pilar tem um relação de 0,47 ≤ 1,00, ficando, assim, o impacto do automóvel de passageiros verificado. A verificação funciona mesmo com um Kmod de 0,9 (classe de utilização 3).
Como já explicado, vale a pena observar a rotura completa do pilar (Figura 02). Para este efeito, não é necessário considerar a falha ou eliminação da barra num ficheiro separado. O pilar pode ser facilmente desativado para combinações de carga específicas. Para a falha completa do pilar, será criada uma nova combinação de carga onde apenas o peso próprio é incluído e o pilar é desactivado nos parâmetros de cálculo.
Uma vez que a estrutura é certamente apoiada imediatamente após a rotura do pilar, pode ser aplicada uma duração de carga "instantânea" para esta combinação de cargas. O dimensionamento da madre sobre o efeito do peso próprio para situações de dimensionamento acidentais é de 0,48 ≤ 1,00 (caso 3 do TIMBER Pro).
Dimensionamento das ligações e das fundações
Além disso, os ligadores tem de ser verificadas em caso de impacto. Por isso, é necessário verificar se a base do pilar e a ligação do pilar à madre acima estão suficientemente dimensionadas. O tipo da estrutura determina se a carga de impacto tem de ser transferida ou não para a fundação. Na [5] NDP a 4.1 (1), Nota 3, a transferência de forças geralmente não é determinante para os edifícios. Esta afirmação é verdadeira para a garagem mencionada no exemplo.