Geral
Calcular estruturas como modelos 3D é atualmente prática geral na análise e dimensionamento estrutural. Esta considera muitas cargas variáveis tais como vento, neve, cargas impostas e possivelmente cargas de movimento alternativo. Isto gera um grande número de combinações de carga, as quais também tem de ser consideradas para a análise de estabilidade de um pilar de aço.
O seguinte exemplo compara os resultados da verificação de estabilidade "Flexão e compressão" de acordo com a EN 1993-1-1, capítulo 6.3.3, no que diz respeito às forças internas das combinações de carga e uma combinação de resultados envolvente. As diferentes opções disponíveis no módulo adicional RF-/STEEL EC3 serão explicadas.
Modelo e carregamento
Será dimensionado um pilar de canto de uma nave em aço. O pilar articulado tem 10,85 m de altura e recebe cargas horizontais de treliças ligadas a uma altura de 8,20 m. Apenas três combinações de carga de sete casos de carga e uma combinação de resultados serão consideradas.
O modelo estrutural original contem mais de 340 combinações de cargas para o estado limite último. Nem todos os sete casos de carga serão listados separadamente. Eles foram determinados como principais a partir da análise estrutural e encontram-se no ficheiro de exemplo anexado. Por simplificação, os coeficientes parciais de segurança e os coeficientes de combinação foram deliberadamente omitidos. As cargas tem de ser consideradas como cargas de dimensionamento.
Secção:
2IK HEM 800 + HE M 800 | - + DIN 1025-4:1994
Material:
Aço S 355 | DIN EN 1993-1-1: 2010-12
Combinações de cargas:
CO1 = CC1 + CC2 + CC3
CO2 = CC1 + CC4 + CC5
CO3 = CC1 + CC6 + CC7
Combinação de resultados:
CR1 = CO1/s ou CO2/s ou CO3/s
Verificação de estabilidade com combinações de carga
Na Figura 02 são representadas as forças internas N, My e Mz da CO2. De acordo com a EN 1993-1-1, Capítulo 6.3.3, Equação 6.6.2, estas três forças internas resultam numa relação de dimensionamento máxima de 92 %. Nesta verificação de estabilidade na barra equivalente, são utilizados os fatores de interação. De acordo com [1] cláusula 6.2.2 (2) Nota 1, as fórmulas de interação são baseadas no modelo de uma viga simplesmente apoiada com restrições à flexão torção, com e sem apoio intermédio, o qual é sujeito a forças de compressão, momentos de fronteira e/ou cargas laterais. Aplicando a Tabela A.2 em [1], a atual distribuição de momentos é considerada para determinar os fatores de interação.
A Figura 03 mostra como a distribuição de momentos para My e Mz da CO2 está disposta no RF-STEEL EC3 e os fatores de momento equivalentes Cmi,0 são determinados de acordo com a Tabela A.2 a partir de [1].
Analisando a avaliação dos resultados de forma detalhada para a análise de estabilidade na Figura 04, é evidente que a força axial raramente desempenha um papel e os momentos de flexão são decisivos para a relação de dimensionamento máxima.
Verificação de estabilidade com combinação de resultados (envolvente)
Para poupar tempo de cálculo, pode definir o tipo de cálculo para combinações de resultados do tipo OU para a segunda opção no separador "Geral" em "detalhes" no RF-/STEEL EC3 durante a fase de dimensionamento. Deve ser esclarecido aqui que a envolvente das forças internas é utilizada para realizar a análise de estabilidade quando esta opção se encontra selecionada. A Figura 05 mostra os resultados máx./mín determinantes exibidos para a combinação de resultados 1.
Outro ponto importante é a determinação dos fatores de interação. Uma vez que a distribuição de momento de uma combinação de resultados envolvente representa um valor máximo ou mínimo para cada localização x, não é de esperar a distribuição de momentos reais. Portanto, é aplicada uma distribuição linear do momento com ψ = 1. Veja também a Figura 06.
A avaliação detalhada dos resultados da análise de estabilidade para a combinação de resultados 1 como uma envelope mostra uma desvantagem óbvia deste método. Uma vez que os valores extremos absolutos são assumidos para os momentos de flexão e não para os momentos correspondentes, este resultado encontra-se perfeitamente dentro do intervalo de segurança. O máximo My = 1,75242 kNm pertence à CO2 e o Mz mínimo = -2,54351 kNm pertence à CO3. A solução conservativa com as envolventes resulta numa relação de 131%.
Verificação de estabilidade com combinação de resultados (padrão)
Se definiu o tipo de cálculo para combinações de resultados do tipo OU para a primeira opção, que é também a configuração padrão, em "Detalhes" no separador "Ver", os resultados são comparáveis aos dos CC.
Resumo
O exemplo apresentado aqui provém da prática e destina-se a mostrar ao utilizador as opções para um cálculo rápido, mas também a chamar a atenção para as limitações da aplicação da envolvente de resultados.