O Eurocódigo especifica vários modos de rotura de âncoras e de sapatas de betão e subdivide-os de acordo com o tipo de carregamento. No IDEA StatiCa Connection, até agora era possível verificar as âncoras, mas com algumas limitações, pelo que as verificações tinham de ser feitas manualmente.
Ao mesmo tempo, não era possível considerar a armadura dos blocos de betão. Isto está agora a mudar com o IDEA StatiCa Detail 3D, que acrescenta mais possibilidades. O IDEA StatiCa Detail 3D não oferece verificações como as que estamos habituados a utilizar na norma que as define para betão simples. No entanto, com a análise por elementos finitos, podemos verificar que o betão armado satisfaz a carga especificada e, neste caso, impedirá a rotura do betão, que corresponderia a essas condições. As aplicações funcionam de forma independente e podem ser utilizadas separadamente, mas, graças à ligação entre Connection e Detail, também é possível utilizar o Detail apenas como cálculo complementar.
Vejamos agora, uma a uma, as condições do Eurocódigo e as possibilidades que as aplicações nos oferecem.
Força de tração
O Eurocódigo divide o primeiro tipo de carga (força de tração) em 6 casos possíveis de rotura da âncora ou do bloco de betão (a, b, c, d, e, f) e em mais dois para sapatas armadas (g, h).
A figura seguinte mostra, de forma esquemática, que tipo de rotura pode ser verificado com a aplicação Connection e que comportamento pode ser abrangido através da utilização de betão armado e, portanto, da análise no Detail. O IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas do Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.1) para o cálculo de âncoras (CBFEM), enquanto o IDEA StatiCa Detail se baseia inteiramente no Método dos Elementos Finitos (3D CSFM). Algumas opções de verificação sobrepõem-se, por isso, nas duas aplicações, mas sempre com um método diferente.
Pela natureza dos métodos implementados no software, no Connection só pode ser considerado betão simples, enquanto no Detail só pode ser considerada uma sapata de betão armado.
Os principais pressupostos e limitações da análise do IDEA StatiCa Detail 3D são referidos no artigo Limitações Conhecidas.
a) Rotura do aço
A rotura do aço de âncoras sujeitas a tração é verificada isoladamente em ambas as aplicações. A resistência à tração da âncora é verificada no Connection de acordo com a seguinte fórmula:
No Detail, as âncoras são verificadas de acordo com o Eurocódigo selecionado (1992-4 ou 1993-1-8) nas Definições do projeto. Este comportamento aplica-se a partir da versão 25.1.1.
Nas versões mais antigas, as âncoras são verificadas como varões de armadura correntes, com base nos diagramas tensão-deformação definidos para cada material, utilizando um valor de deformação limite de, no máximo, 5% (calculado com base no efeito de enrijecimento à tração; saiba mais em Fundamentos Teóricos)
b) Rotura do cone de betão
A rotura do cone de betão pode ser verificada no Connection. No entanto, no Connection, a aplicação só pode considerar betão simples.
Por conseguinte, no caso de rotura do cone de betão, é adequado passar para o IDEA StatiCa Detail, onde é efetuada uma análise de todo o bloco armado. A resistência à tração do betão é desprezada de forma conservativa, o que significa que a capacidade resistente à rotura do cone é, em grande medida, determinada pela quantidade de armadura especificada. Na imagem seguinte, pode ver as direções das tensões principais que indicam a forma do cone referido acima. Na parte direita, pode ver os valores das tensões no betão, que são comparados com os valores limite.
c) Rotura por arrancamento
Esta verificação normativa existe no Connection apenas para determinados casos (ver a primeira figura deste artigo). É necessária uma verificação adicional para âncoras mecânicas pós-instaladas.
No Detail, é possível definir as designadas âncoras químicas e especificar a tensão de aderência de cálculo de acordo com os seus parâmetros técnicos. As âncoras serão então verificadas com base nesses parâmetros. (Aplicável apenas a betão armado.)
d) Rotura combinada por arrancamento e do betão de fixadores colados
Esta rotura só pode ser detetada no Detail, onde as tensões no betão e as zonas de ancoragem são verificadas utilizando o 3D CSFM. O mecanismo de rotura combinada por arrancamento e do betão baseia-se, no Detail, nos princípios definidos acima, e a sua verificação faz parte da verificação da resistência do betão e da ancoragem. (Aplicável apenas a betão armado.)
e) Rotura por fendilhação do betão
Não é possível verificá-la no Connection. No Detail, a rotura por fendilhação é habitualmente um problema do betão simples, em que a utilização de armadura impede a sua ocorrência. Ao mesmo tempo, na aplicação Detail é possível visualizar as tensões e as deformações tanto da armadura à compressão ou à tração como do betão à compressão.
f) Rotura por expulsão lateral do betão
Para betão simples, é possível efetuar no Connection a verificação normativa empírica de acordo com o Eurocódigo.
Para elementos estruturais armados, é possível utilizar o Detail. A rotura por expulsão lateral do betão é abrangida pela análise da resistência do betão, em que as tensões de tração são transmitidas apenas pela armadura (como referido várias vezes acima).
Verificações adicionais para blocos de betão armado:
Para sapatas armadas, é necessária uma verificação adicional da armadura. A rotura do aço da armadura e a rotura por ancoragem da armadura fazem parte da verificação da armadura no Detail.
g) Rotura do aço da armadura
h) Rotura por ancoragem da armadura
Carga de corte
O Eurocódigo divide o segundo tipo de carga (força de corte) em 4 casos possíveis de rotura da âncora ou do bloco de betão (a, b, c, d) e em mais dois para sapatas armadas (e, f).
A figura seguinte mostra de forma esquemática que tipo de rotura pode ser verificado com a aplicação Connection e também que comportamento pode ser abrangido através da utilização de betão armado e, portanto, da análise no Detail. O IDEA StatiCa Connection utiliza fórmulas empíricas do Eurocódigo ( EN 1992-4-7.2.2) para o cálculo de âncoras (CBFEM). Todos os tipos de rotura causados por força de corte podem ser abrangidos na aplicação Connection.
No IDEA StatiCa Detail 3D, o esforço de corte pode ser transmitido por atrito, por âncoras ou por chaveta de corte. É importante referir que apenas a sapata e as âncoras são verificadas. Os restantes componentes de aço (por exemplo, chaveta de corte, soldaduras) têm de ser verificados no Connection ou noutro local. Mais uma vez, é de salientar que só é considerado betão armado.
a) Rotura do aço sem braço de alavanca
A rotura do aço, sem braço de alavanca, de âncoras sujeitas a corte é verificada no Connection. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
No Detail, as âncoras são novamente verificadas de acordo com o Eurocódigo selecionado (1992-4 ou 1993-1-8) nas Definições do projeto. Este comportamento aplica-se a partir da versão 25.1.1. A verificação não é possível no Detail para versões mais antigas.
b) Rotura do aço com braço de alavanca
A rotura do aço, com braço de alavanca, de âncoras sujeitas a corte é verificada tanto no Connection como no Detail. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
No Detail, as âncoras são verificadas de acordo com o Eurocódigo selecionado nas Definições do projeto. As equações relevantes utilizadas nas verificações encontram-se nos Fundamentos Teóricos.
c) Rotura do betão por efeito de alavanca
A rotura do betão por efeito de alavanca (pry-out) de âncoras sujeitas a corte é verificada apenas no Connection. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
A capacidade resistente ao corte do betão através da placa de base é depois verificada na aplicação Detail.
d) Rotura de bordo do betão
A rotura de bordo do betão de âncoras sujeitas a corte é verificada no Connection apenas para betão simples. A resistência ao corte da âncora é verificada no IDEA StatiCa Connection de acordo com a seguinte fórmula:
A rotura de bordo do betão pode ser verificada no Detail (apenas para betão armado).
Verificações adicionais para blocos de betão armado:
Para sapatas armadas, é necessária uma verificação adicional da armadura. A rotura do aço e a rotura por ancoragem da armadura fazem parte da verificação da armadura no IDEA StatiCa Detail.
e) Rotura do aço da armadura complementar
f) Rotura por ancoragem da armadura complementar
Conclusão
A vantagem mais significativa encontra-se em exemplos como a ancoragem junto a um bordo e noutros casos em que o betão simples não satisfaz a carga exigida. Note-se que as âncoras e as chavetas de corte têm de ser verificadas adicionalmente no Connection, mas, em conjunto, estas duas ferramentas de software proporcionam uma solução completa.
Devido ao método e à forma como a aplicação foi concebida, a aplicação Detail só é adequada para sapatas armadas.
