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Stine Effler, M.Sc.

2020-01-07

Opções para considerar ações de torção acidentais em conformidade com as normas

De forma a considerar as imprecisões relativas à posição das massas numa análise de espectro de resposta, as normas para o dimensionamento sísmico especificam regras que devem ser aplicadas tanto na análise de espectro de resposta simplificada como na análise de espectro de resposta multimodal. Estas regras descrevem o seguinte procedimento geral: a massa do piso deve ser deslocada por uma certa excentricidade, o que resulta num momento de torção.

Este artigo descreve duas formas para determinar as ações de torção acidentais no RFEM e no RSTAB.

Determinação automática no módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads

Existe a possibilidade de determinar automaticamente a torção acidental no módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads. Esta opção pode ser ativada em "Casos de carga dinâmicos" no separador "Análise de força equivalente". Ao usar esta opção, apenas o valor da excentricidade é necessário no módulo adicional. Na norma EN 1998-1, este valor é de 5% do comprimento ou largura do edifício na direção que atua perpendicularmente a ele. In RFEM und RSTAB muss dieser Wert in die jeweilige Richtung eingegeben werden:

e_x = 0,05 ⋅ L_x
e_y = 0,05 ⋅ L_y

Ativação da torção acidental no RF-/DYNAM Pro

O módulo adicional determina com base nesta excentricidade, multiplicada pela carga equivalente, um momento de torção, o qual é aplicado a todos os nós de EF ou nós internos (para cada caso de carga individual). A fórmula é a seguinte:
M = |F_x ⋅ e_y| + |F_y ⋅ e_x|

Devido à aplicação local de um momento de torção em cada nó de EF, pode ocorrer uma elevada tensão de torção nos elementos estruturais individuais. Para evitar isto, seria necessária uma aplicação manual da ação de torção. Na secção seguinte é feita a descrição.

Determinação manual de ações de torção acidentais

Uma maneira mais económica de considerar as ações de torção acidentais é aplicar um momento de torção global. Isto resulta das cargas sísmicas totais por piso e deve ser distribuído para as paredes de corte individuais de um edifício. Este procedimento geralmente leva a resultados mais económicos e está em conformidade com as normas.

Como exemplo, este método é descrito para um edifício com uma disposição regular e uma planta em forma de L. É realizada uma análise do espectro de resposta no módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads. O resultado são duas combinações de resultados, uma para a direção X e outra para a direção Y do edifício. A avaliação é realizada através de uma barra resultante, onde as forças de corte (V_y e V_z) são avaliadas por piso (V_z corresponde à força sísmica na direção X → F_x e V_y correspondem à força sísmica na direção Y → F_y). Esta carga sísmica por andar é então multiplicada pela excentricidade (5% do comprimento vertical do edifício) e as duas direções são adicionadas, resultando num momento de torção por andar. Os resultados estão listados abaixo.

Modelo do edifício

Resultados da combinação de resultados 1 (sismo na direção X):

	F_x	F_y	e_x	e_y	M
Piso 3	138,0 kN	70,4 kN	0,60 m	0,525 m	119,8 kNm
Piso 2	91,0 kN	56,0 kN	0,60 m	0,525 m	84,0 kNm
Piso 1	56,9 kN	30,5 kN	0,60 m	0,525 m	50,2 kNm
EC	21,6 kN	4,5 kN	0,60 m	0,525 m	15,3 kNm

Resultados da combinação de resultados 2 (sismo na direção Y):

	F_x	F_y	e_x	e_y	M
Piso 3	71,5 kN	113,4 kN	0,60 m	0,525 m	102,4 kNm
Piso 2	55,5 kN	66,8 kN	0,60 m	0,525 m	68,4 kNm
Piso 1	29,9 kN	46,1 kN	0,60 m	0,525 m	42,1 kNm
EC	4,6 kN	17,6 kN	0,60 m	0,525 m	12,0 kNm

Para distribuir corretamente o momento de torção nas paredes de corte individuais, pode ser utilizado o programa de secções transversais SHAPE-THIN, uma vez que permite o cálculo de secções não ligadas de acordo com a teoria dos sistemas de reforço. Para tal, a planta (todas as paredes de corte, os pilares são irrelevantes para o reforço) é modelada e carregada por um momento de torção unitário de 100 kNm. O resultado é uma força de corte resultante por parede.

Ergebnisse des Querschnittsprogramms DUENQ

Uma vez que estas forças de corte foram calculadas para um momento unitário de 100 kNm, têm de ser determinadas para os momentos que realmente ocorrem por piso. Os valores podem ser multiplicados pelo momento indicado na tabela e divididos por 100. Estas forças por parede têm de ser aplicadas no modelo do edifício como cargas de linha (divididas pelo comprimento da parede).

Obtém-se assim dois casos de carga novos: torção na direção X e torção na direção Y. Posteriormente, esses casos de carga podem ser sobrepostos numa nova combinação de resultados com a condição OU e combinados com as cargas sísmicas. Depois, chega-se aos resultados finais: as cargas sísmicas resultantes, incluindo uma aplicação correta da torção acidental.

Kombinationsregeln der Ergebniskombination Erdbeben + Torsion

Pode encontrar uma descrição detalhada deste método, bem como sugestões e truques para introduzir dados na ligação para o seminário web (disponível apenas em alemão).