O Stability define as imperfeições globais e as imperfeições dos elementos em separado. As imperfeições globais são introduzidas como uma simples inclinação em X e Y ou como uma forma de encurvadura escalada obtida a partir da LBA. As imperfeições dos elementos são introduzidas apenas como uma forma de encurvadura escalada obtida a partir da LBA com condições de fronteira adicionais. Ambas são utilizadas na GMNIA.
O fluxo de trabalho típico é o seguinte:
- Execute a MNA e a LBA. Os resultados da LBA não são necessários se for utilizada apenas a inclinação simples.
- Analise as formas de encurvadura e selecione as relevantes para as imperfeições.
- Determine as amplitudes das imperfeições de acordo com a norma de cálculo.
- Introduza as imperfeições na grelha de propriedades, separador LBA+IMP, no separador CHECK .
- Execute a GMNIA considerando ambos os sinais das imperfeições e adote o resultado mais desfavorável como condicionante.
Tipos de imperfeições e respetivas definições
Em geral, devem ser aplicados três tipos de imperfeições na GMNIA.
A. Imperfeições globais (de desaprumo) da estrutura
Uma imperfeição global representa o facto de a estrutura, no seu conjunto, nunca ser perfeitamente vertical. Os pilares são montados ligeiramente fora de prumo e os apoios não estão perfeitamente nivelados, pelo que toda a parte analisada fica ligeiramente inclinada. Esta imperfeição é relevante sobretudo em estruturas sensíveis ao desaprumo, nas quais o deslocamento horizontal de toda a estrutura aumenta os esforços internos. Pode ser definida de duas formas:
Definição de imperfeições globais - método "Simple inclination"
A inclinação simples aplica a imperfeição global de desaprumo como uma inclinação inicial de toda a estrutura, sem recorrer a resultados da LBA nem a formas de encurvadura. É definida no separador LBA+IMP, em Global imperfection of the structure, pelas inclinações Dx e Dy em mm/m, ou seja, o deslocamento horizontal nas direções globais X e Y por metro de altura. Cada nó é deslocado linearmente com a sua altura acima do Zero level [m], tipicamente definido no topo das fundações ou nas bases dos pilares, onde o deslocamento é nulo.
Definição de imperfeições globais - método "Buckling shape"
O método Buckling shape aplica a imperfeição global como uma combinação escalada de formas de encurvadura obtidas a partir da LBA, calculadas com as condições de fronteira definidas no separador MODEL. É definido no separador LBA+IMP, em Global imperfection of the structure, com Method definido como Buckling shape e com a Buckling shape imperfection amplitude [mm], ou seja, o desvio máximo da geometria imperfeita.
A tabela apresenta as formas de cada combinação de ações com os seguintes parâmetros:
- Factor é o fator de carga crítica αcr pelo qual a combinação de ações de cálculo teria de ser aumentada para provocar a encurvadura elástica da estrutura numa determinada forma de encurvadura.
- Relevance [%] é uma medida da facilidade com que a estrutura se deforma numa determinada forma de encurvadura. Compara a dimensão da parte deformada da estrutura com a energia elástica necessária para a deformação. Uma forma em que uma grande parte da estrutura se deforma com pouca energia obtém um valor de relevância elevado, enquanto uma forma que deforma apenas uma pequena parte da estrutura, ou que exige muita energia, obtém um valor baixo.
- Weight [-1, 1] é um fator que inclui uma forma de encurvadura na imperfeição e define o seu sentido. Qualquer valor não nulo entre −1 e 1 ativa a forma, e o sinal do valor determina o sentido da deformação. O peso multiplica a Buckling shape imperfection amplitude [mm] introduzida, pelo que a forma é aplicada com a amplitude peso × amplitude. Uma célula vazia ou zero significa que a forma não é utilizada.
Selecione as formas em que toda a estrutura sofre desaprumo, tipicamente as de menor fator e elevada relevância, e execute a GMNIA considerando ambos os sinais dos pesos.
B. Imperfeições dos elementos
Uma imperfeição de um elemento representa a curvatura ou torção inicial de um elemento individual, em conjunto com o efeito das tensões residuais de laminagem ou de soldadura. É aplicada segundo a forma do modo de encurvadura do elemento relevante obtido na LBA (por flexão, por torção, por flexão-torção ou lateral-torcional). Para estruturas sensíveis ao desaprumo, as imperfeições dos elementos são combinadas com a imperfeição global, e não utilizadas em sua substituição.
Definição de imperfeições dos elementos
As imperfeições dos elementos são aplicadas como uma combinação escalada de formas de encurvadura obtidas a partir da LBA com condições de fronteira adicionais: são adicionados apoios nas direções X e Y nas extremidades de todos os elementos relacionados ligados aos elementos CBFEM, modelados por elementos de viga 1D. Estes apoios impedem a obtenção de formas de encurvadura globais, pelo que as formas de encurvadura representam a encurvadura dos elementos individuais entre os respetivos pontos de ligação. São definidas no separador LBA+IMP, em Member imperfection, pela Buckling shape imperfection amplitude [mm].
A tabela em Member imperfection funciona da mesma forma que a das imperfeições globais descrita acima. A única diferença é que as formas de encurvadura provêm da LBA com condições de fronteira adicionais. Para cada combinação de ações (Loads), apresenta as formas de encurvadura (Shape) com o respetivo fator de carga crítica (Factor, αcr) e Relevance [%]. Um Weight entre −1 e 1 inclui uma forma na imperfeição e multiplica a Buckling shape imperfection amplitude [mm], sendo que o seu sinal define o sentido.
Selecione as formas que mostram encurvadura por flexão, por torção, por flexão-torção ou lateral-torcional dos elementos analisados e execute a GMNIA considerando ambos os sinais dos pesos.
C. Imperfeições das chapas
Uma imperfeição de chapa representa o desvio de planeza inicial de chapas individuais, tais como almas, banzos ou enrijecedores. É aplicada segundo a forma do modo de encurvadura local relevante obtido na LBA.
Definição de imperfeições das chapas
As imperfeições das chapas são definidas na mesma tabela de Member imperfection; não existe uma entrada separada para as mesmas. Se a tabela contiver formas de encurvadura que representem a encurvadura local de chapas de banzos ou almas, inclua-as na imperfeição definindo um Weight não nulo para essas formas.
Visualização das imperfeições
O grupo Imperfection no separador CHECK oferece três formas de visualizar as imperfeições na cena 3D:
- LB shape apresenta a forma de encurvadura da tabela e da linha que se encontram atualmente em foco.
- Partial apresenta a imperfeição do tipo cuja tabela se encontra atualmente em foco: global ou de elemento.
- Total apresenta a soma de todas as imperfeições, independentemente do foco. Esta é a geometria imperfeita que entra na GMNIA.
Amplitudes das imperfeições com base nas normas de cálculo
Cada norma contém diretrizes sobre como determinar as imperfeições, que são introduzidas no Stability para a análise GMNIA. Seguem-se as definições descritas no Eurocódigo.
Imperfeições globais (de desaprumo)
As imperfeições globais da estrutura são descritas na EN 1993-1-1, 5.3.2 (3). A estrutura deve ser inclinada sob a forma de uma imperfeição equivalente de desaprumo, de acordo com a figura seguinte.
Imperfeição equivalente de desaprumo (da EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
O ângulo de imperfeição é:
em que:
- ϕ0 = 1/200 – valor de base da imperfeição
- – fator de redução para a altura h aplicável aos pilares
- h – altura da estrutura em metros
- – fator de redução para o número de pilares numa fila
- m – número de pilares numa fila, incluindo apenas os pilares que suportam uma carga vertical NEd não inferior a 50 % do valor médio do pilar no plano vertical considerado
Imperfeições dos elementos
As imperfeições locais dos elementos são descritas na EN 1993-1-1, 5.3.2 (3). A amplitude da imperfeição e0 é calculada no Quadro 5.1, onde deve ser utilizada a análise plástica.
Para determinar a curva de encurvadura no separador, é necessário decidir, com base na forma de encurvadura apresentada na análise LBA em Member, se:
- O elemento está predominantemente comprimido, sendo previsível encurvadura por flexão, por torção ou por flexão-torção, e utilizar o Quadro 6.2,
- Ou se o elemento está predominantemente fletido e o principal modo de rotura é a encurvadura lateral-torcional, e utilizar o Quadro 6.4.
Imperfeições locais das chapas
As amplitudes seguem a EN 1993-1-5, C.5. Para chapas esbeltas, a imperfeição local é 1/200 do menor vão do painel de chapa. Para secções transversais esbeltas (classe 4), combine pelo menos dois modos de encurvadura, de modo a que a encurvadura local e a encurvadura do elemento possam interagir.
Sentido das imperfeições
Cada imperfeição deve ser aplicada tanto no sentido positivo como no sentido negativo, sendo determinante o resultado mais desfavorável. Quando se combinam várias imperfeições, devem ser calculadas todas as combinações dos respetivos sentidos.
