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001768

Cisca Tjoa, PE

2023-12-05

Resistência da ligação do pórtico de momento AISC 341-16 no RFEM 6

O dimensionamento de pórticos de acordo com a AISC 341-16 já é possível no módulo Dimensionamento de aço do RFEM 6. O resultado do dimensionamento sísmico é categorizado em duas secções: requisitos das barras e requisitos das ligações. Este artigo cobre a resistência necessária da ligação. É apresentado um exemplo de comparação dos resultados do RFEM e do manual de dimensionamento sísmico da AISC.

Os requisitos das barras são cobertos num artigo separado, KB | Dimensionamento de barras de pórticos segundo a AISC 341-16 no RFEM 6 .

Detalhes mais aprofundados sobre a entrada de configuração sísmica são abordados no artigo KB | Dimensionamento sísmico AISC 341 no RFEM 6 .

Requisitos da ligação

Os "Requisitos sísmicos" incluem a resistência à flexão necessária e a resistência ao corte necessária da ligação entre viga e pilar. Estas estão listadas no separador Ligação de pórtico de momentos por barra. Os detalhes de dimensionamento não estão disponíveis para a resistência da ligação. No entanto, as equações e as referências padrão encontram-se listadas. Os símbolos e definições estão resumidos na tabela abaixo (Figura 1).

KB 001768 | Resistência da ligação do pórtico de momento AISC 341-16 no RFEM 6

Ligação de pórtico de momentos por barra

Manual de dimensionamento sísmico AISC – Exemplo 4.3.7 Dimensionamento de ligação de placa de banzo aparafusado (BFP) SSF

Para simplificar, o modelo do RFEM é constituído apenas por um único pórtico, em vez de todo o edifício que é apresentado no exemplo do AISC (Figura 2). A carga de gravidade na viga = 1,15 kip/ft.

Exemplo 4.3.7 do manual de dimensionamento sísmico AISC

A numeração das etapas neste exemplo segue o procedimento de dimensionamento passo a passo descrito na AISC 358-16, secção 7.6 {%>

Passo 1. Calcular momento máximo provável na posição da articulação plástica, M_pr

$M_{pr} = C_{pr} \cdot R_{y} \cdot F_{y} \cdot Z_{e}$

$M_{pr} = 1.15 \cdot 1.1 \cdot 50 ksi \cdot 200 {in}^{3}$

$M_{pr} = 12650 kip \cdot in$

y_M5	Coeficiente de segurança parcial
M_{op, i, Rd}	Valor de cálculo do momento resistente da ligação para flexão fora do plano do sistema estrutural para o componente estrutural i
ν	Viscosidade cinemática
D	Constante
ω_D	frequência angular

Momento máximo provável

Os passos 2 a 5 contêm os requisitos dos parafusos e estão fora do âmbito do módulo Dimensionamento de aço.

Passo 6. Forças de corte calculadas na posição da articulação plástica da viga, V_pr + V_g

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{h}}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot 12650 kip \cdot in}{299.8 in} + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 299.8 in}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = 84.4 kips + 14.4 kips$

$V_{pr} + V_{g} = 98.8 kips$

V_pr	Corte necessário para produzir o momento provável máximo na articulação plástica V_pr = 2M_pr/L_h
V_g	Cargas de corte de gravidade no local da articulação plástica V_g = w_u L_h/2
M_pr	Momento máximo provável no local da articulação plástica
p₁₀	Pressão de pico máxima da explosão à distância (Kinney & Graham) [kPa]
Z	Distância escalada [m/kg ^1/3 ] para Z> 2,8

Forças de corte na articulação plástica

Passo 7. Determinar momento esperado na face do banzo do pilar, M_f

$M_{f} = M_{pr} + M_{extra}$

$M_{f} = M_{pr} + \frac{(V_{pr} + V_{g})}{S_{h}}$

$M_{f} = 12650 kip \cdot in + \frac{98.8 kips}{22.50 in}$

$M_{f} = 14872 kip \cdot in$

α	coeficiente de forma
t_d	Duração da ação de pressão positiva
c_r^-	Fator de reflexão
t ^~_d	Duração virtual da ação de pressão positiva
B	Área integrada

Momento esperado na face do pilar

A equação acima negligencia a carga de gravidade na pequena parte da viga entre a articulação plástica e a face do pilar (1,15 kip/ft * 1,875 ft = 2,16 kips * 22,5 in = 48,6 k-in). Este valor pode ser incluído {%>

Passo 14. Determinar a resistência de corte necessária na face do pilar, V_u

A resistência ao corte necessária na face do pilar é utilizada para dimensionar a ligação de corte da viga entre a alma e o pilar (placa singular).

$V_{u} = V_{pr} + V_{g (at face of column)}$

$V_{u} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{cf}}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 344.8 in}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + 16.5 kips$

$V_{u} = 100.9 kips$

p_r0 (t)	Modelo de carga para o diagrama pressão-tempo totalmente refletido
p₄ (t)	Função de carga exponencial (abordagem de Friedlander)
y	Senkrechter Abstand der z-Achse zum Element dA
F_y	limite de elasticidade
M_C	Valor absoluto do momento no ponto a três quartos do segmento não contraventado

Resistência ao corte necessária na face do pilar

Para ser mais preciso, o cálculo acima mostra V_g assumido na face do pilar em vez de na linha central (como apresentado no exemplo AISC {%>

Forças de corte na linha central e na face dos pilares

Os valores obtidos com as fórmulas acima podem ser comparados com o resultado produzido pelo RFEM em "Requisitos sísmicos" (Figura 1). As pequenas discrepâncias devem-se a arredondamentos. O resultado também pode ser incluído no relatório de impressão (Figura 4).

Relatório de impressão

Os procedimentos detalhados para o dimensionamento de parafusos, chapas de banzo, chapas simples, chapas de continuidade e chapas duplas não fazem parte do âmbito de aplicação. Por isso, os passos para estas verificações foram omitidos neste artigo.

O momento e a exigência de corte com base no pior cenário das combinações de carga de sobrerresistência, Ω_o M e Ω_o V também são listados. Para o dimensionamento de pórticos de momento ordinário (OMF), os aspetos potencialmente limitantes da resistência da ligação incluem a carga sísmica de sobrerresistência [Manual de dimensionamento sísmico da AISC, Secção 4.2 (b)].

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Autor

A Eng.ª Cisca é responsável pelo apoio técnico e desenvolvimento de programas para o mercado norte-americano.

Ligações

Referências

Instituto Americana de Estruturas em Aço. (2016). AISC 341-16, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago: AISC.
AISC. (2018). Manual de dimensionamento sísmico , (3ª ed.). Instituto Americana de Construção em Aço, Chicago.
Instituto Americana de Estruturas em Aço. (2016). AISC 358-16 Ligações pré-qualificadas para pórticos de momentos em aço especiais e intermédios para aplicações sísmicas . Chicago: AISC.

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