Este artigo demonstra como utilizar o método da barra equivalente para uma viga de cobertura de secção variável apresentada na Figura 1.
Definição de parâmetros de modelação e dimensionamento no RFEM 6
Para a verificação de estabilidade de estruturas de madeira de acordo com o método da barra equivalente, é necessária a ativação do módulo Dimensionamento de madeira no RFEM 6 (Figura 2). Os módulos estão integrados no ambiente do RFEM para que todas as configurações e parâmetros de dimensionamento possam ser definidos paralelamente à modelação. Para este efeito, é importante selecionar a caixa de propriedades de dimensionamento ao definir a barra (Figura 03).
Tal como apresentado na Figura 1, a viga de madeira tem um comprimento de vão de 14 m e dimensões de secção de 140 x 400 mm e 140 x 900 mm no final e no meio do vão. , respetivamente. O material utilizado é a madeira laminada colada GL28C e pode ser selecionado a partir da biblioteca de materiais no RFEM 6. Além do peso próprio da barra, a viga tem uma carga permanente de 1,75 kN/m e uma carga de neve de 3,4 kN/m.
No RFEM 6, as propriedades da secção da nova barra podem ser definidas no separador Secção apresentado na Figura 4. Para este tipo de viga de cobertura, é necessária a seleção de Sela no tipo de distribuição e um alinhamento em relação à parte inferior da secção.
A distância k na qual as propriedades da secção diferem das no início e fim da barra pode ser definida e as secções nesses pontos podem ser atribuídas.
Conforme mencionado anteriormente, o RFEM 6 permite a definição em simultâneo da modelação e dos parâmetros de dimensionamento. Portanto, as propriedades da barra, incluindo comprimentos efetivos, classes de utilização, painéis de corte e restrições à rotação, podem ser facilmente definidas no separador Tipos de dimensionamento da janela Nova barra. Como mostra a Figura 5, neste exemplo não está definido nenhum painel de corte ou restrição rotacional, e o foco é definido na atribuição do comprimento efetivo.
A definição de comprimentos efetivos é apresentada na Figura 6. Em geral, os comprimentos efetivos podem ser considerados para a flambagem por flexão torção, bem como para a flambagem por flexão sobre os eixos forte e fraco. Para o dimensionamento de acordo com o método da barra equivalente, o cálculo do momento elástico crítico é analítico.
De seguida, podem ser definidos os apoios nodais e atribuídos os coeficientes de comprimento efetivo. Neste exemplo, os apoios nodais são atribuídos no início e no final da barra (Figura 7), o que considerará todo o comprimento da barra para a análise de estabilidade.
Antes de iniciar o cálculo, o utilizador pode definir os parâmetros para a configuração do estado limite último. As verificações de estabilidade podem ser ativadas nos parâmetros de dimensionamento da janela Configuração do estado limite último (Figura 8). Neste ponto, também pode ser considerado o efeito de (des)estabilização da carga, que resulta no aumento do comprimento efetivo (Figura 9).
Resultados
Uma vez concluído o cálculo, os resultados do dimensionamento de madeira estão disponíveis tanto de forma gráfica como em tabela. Como mostra a Figura 10, as relações de verificação para cada tipo de dimensionamento são apresentadas na tabela de resultados , enquanto todos os detalhes de verificação podem ser acedidos através do ícone Detalhes de verificação de dimensionamento.
A possibilidade de realizar verificações de estabilidade para barras de secção variável no RFEM 6 com base na altura equivalente da secção é claramente exibida nos detalhes da verificação do dimensionamento. Por exemplo, se os detalhes de dimensionamento para a verificação de estabilidade do tipo ST3100 (flexão sobre o eixo y e compressão de acordo com 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), a profundidade da secção na posição da barra x = 1,402 m é de 500,1 mm (Figura 11).
No entanto, o valor da profundidade utilizado para calcular as propriedades da secção (por exemplo, módulo de secção elástico, momento de inércia, constante de torção etc.) consideradas nas equações de verificação é, na verdade, a Altura da secção de referência.
Os resultados mostram que o comprimento total da barra para a verificação da estabilidade leva a relações de dimensionamento maiores do que 1. Para resolver este problema, o comprimento efetivo pode ser modificado através da definição de restrições nos nós intermédios ao longo do vão (Figura 12). Este novo comprimento efetivo resulta em relações de cálculo melhoradas, como apresentado na Figura 13.
Considerações finais
As barras com secções de secção variável podem ser modeladas no RFEM 6 de forma simples e direta. A integração do módulo Dimensionamento de madeira no ambiente do RFEM permite a definição simultânea de parâmetros de modelação e dimensionamento destes elementos. Em termos de análise de estabilidade, uma das principais vantagens do RFEM 6 é a possibilidade de realizar verificações de estabilidade para barras com secções de secção variável de acordo com o método da barra equivalente.
Na quinta geração do software RFEM, não era possível o dimensionamento de barras de secção variável de acordo com o método da barra equivalente. Em vez disso, o dimensionamento de barras de secção variável de acordo com o método da barra equivalente era oferecido apenas no programa autónomo RX-TIMBER.
É importante mencionar que, além do método da barra equivalente, também é possível no RFEM 6 uma análise de estabilidade baseada no método dos valores próprios. A análise de estabilidade com base neste método será considerada num futuro artigo da base de dados de conhecimento.