Para a primeira abordagem, em que toda a sapata, incluindo a ancoragem, é modelada exclusivamente no Detail 3D, consulte este tutorial.
Se pretender saltar o dimensionamento da ligação e avançar diretamente para a análise no Detail 3D, descarregue o ficheiro Detail 3D e continue no capítulo Dimensionamento da sapata.
1 Novo projeto
Execute o IDEA StatiCa Connection.
Ajuste as definições predefinidas de Bolt assembly and Concrete grade, depois selecione o modelo no assistente e clique em Create selected design.
2 Dimensionamento da ligação
Depois de criar um dimensionamento a partir do modelo, altere a secção transversal do elemento para IPE600A.
Agora, clique com o botão direito do rato em Template 1 [P] em Operations e clique em Explode.
Vamos modificar a operação BP1 criada pelo modelo.
Continue editando a operação WID1.
Adicione Wideners para o banzo inferior.
Adicione os novos Wideners copiando a operação WID2. Ajuste os parâmetros para os posicionar no banzo superior do elemento.
Os avisos nas operações WID2 e WID3 surgem porque as soldaduras que ligam os wideners aos banzos superior e inferior têm de ser soldaduras CJP por razões práticas.
Introduza os esforços internos para a ancoragem.
3 Verificação no IDEA StatiCa Connection
Vamos dimensionar as soldaduras utilizando a funcionalidade Weld sizing. Primeiro, defina o método como Capacity estimation. Esta opção calcula automaticamente as dimensões das soldaduras estritamente necessárias para transferir as cargas aplicadas. Em seguida, execute a operação.
Vamos analisar os resultados. Aceda ao separador Check na faixa de opções e selecione Equivalent stress -> Bolt force -> Mesh -> Deformed e Analysis.
Agora, vamos verificar a Plastic strain para identificar a zona mais crítica da ligação dimensionada.
Agora, analise os detalhes das âncoras que não verificam, para identificar quais as verificações normativas que são satisfeitas e quais não são. Uma análise mais atenta revela que o problema reside na Concrete breakout resistance of the anchor in tension e na Concrete edge failure resistance. Estas insuficiências podem ser facilmente resolvidas adicionando armadura ao betão. Para tal, exporte o modelo para o Detail 3D
4 Exportação
Pré-requisitos para a exportação:
- O modelo tem de estar calculado e os resultados têm de estar incluídos.
Aceda ao separador Check -> RC check -> Save.
A exportação está disponível apenas para a topologia de ancoragem e permite a transferência de:
- O bloco de betão
- As âncoras
- A placa de base
- As cargas
Informações e parâmetros adicionais, definidos de acordo com as definições correspondentes no Connection:
- Transferência de esforço de corte (através de âncoras, chavetas de corte e atrito)
- Material
- Processo de instalação da ancoragem: pós-instalada (adesiva) / moldada no local
- Tipo de âncora: placa de anilha / pino com cabeça / armadura / barra roscada
- Coeficiente de atrito
5 Dimensionamento da sapata
Após a exportação, o projeto no Detail abre automaticamente. Ser-lhe-á oferecida a possibilidade de aplicar de imediato modelos de armadura. Desta forma, pode armar rapidamente blocos de betão simples, poupando tempo. Os modelos podem ser criados, guardados e partilhados com colegas, etc. Para efeitos de demonstração neste tutorial, vamos introduzir a armadura de raiz, pelo que deve clicar no botão Close para continuar.
Neste exemplo, a ligação está ancorada a uma sapata. Vamos concentrar-nos apenas na verificação da zona de ancoragem, e não de todo o bloco de betão. Se procura o dimensionamento completo de uma sapata, consulte este tutorial.
Vamos alterar as definições do item de projeto clicando em CON1.
Apoio
Vamos modificar o apoio no modelo. Para o apoio de superfície SS1, desative a funcionalidade Z in compression only.
Armaduras
Antes de definir a armadura, desative o botão Rebars. Isto garante que apenas o grupo de varões que está a selecionar fica visível, mantendo a vista limpa.
Em seguida, insira um novo Rebar assembly do tipo On more edges para criar a primeira armadura.
Clique com o botão direito do rato na armadura existente no menu em árvore e utilize Copy para adicionar a armadura seguinte.
Agora, vamos criar estribos adicionando outro Rebar assembly.
Utilize Copy neste rebar assembly e modifique as propriedades para criar estribos na parte inferior do pedestal.
- Nota: Do ponto de vista computacional, a definição desta armadura na aplicação Detail é essencial, conforme indicado no Fundamento teórico do método CSFM, e no livro de Kaufmann sobre CSFM.
Ações e combinações
As combinações são importadas do IDEA StatiCa Connection. Todos os detalhes da importação são descritos
neste artigo.
Vamos adicionar o Self-weight:
Crie uma combinação com o peso próprio e adicione o coeficiente para o peso próprio = 1,35 de acordo com a norma
EN 1991-1-1
6 Verificação no IDEA StatiCa Detail 3D
Dado que este tutorial se centra no dimensionamento da ancoragem, as normas de cálculo também devem coincidir no Detail 3D. Aceda à faixa de opções e clique em Settings -> Design code selection. Localize o parâmetro Anchors made of bolt material in tension and/or shear, e certifique-se de que está definido como EN 1993-1-8.
Antes de executar a análise, recomendamos vivamente alterar o Mesh multiplier para 2 ou 3 para acelerar o cálculo. Embora este passo não seja obrigatório, reduz significativamente o tempo de cálculo e ajuda a detetar atempadamente eventuais problemas de divergência. Se a análise decorrer sem problemas, pode depois repor o Mesh multiplier em 1 para os resultados finais.
Resultados
Calcule o modelo e aceda ao separador Check.
Tensão principal equivalente
A tensão principal equivalente (EPS) no betão é determinada com base no comportamento triaxial do bloco de betão. As zonas sujeitas às maiores solicitações são identificadas e destacadas. Para fornecer uma perspetiva do efeito de confinamento em comparação com a compressão uniaxial, a tensão equivalente é calculada utilizando o fator kappa.
Deformação plástica
Para inspecionar o comportamento interno do bloco de betão, mude para a vista Plastic strain (εpl) . Utilize o botão + New para criar Sections e ajuste a respetiva Plane definition (posição e rotação) na janela de propriedades, de modo a seccionar as zonas críticas. Isto destaca onde o betão sofre deformação plástica. Pode guardar estas vistas na Gallery para o Report final. Estão disponíveis mais informações neste artigo.
Depois de inspecionar o ponto com a maior deformação plástica (εpl), vamos desativar a secção clicando no ícone Section.
Tensão nas armaduras
Os resultados apresentam a σs, identificando a âncora mais utilizada através de uma escala de cores. Os valores detalhados de tensão, deformação e utilização de todas as âncoras estão listados no separador.
Para cada âncora, pode consultar as equações normativas detalhadas, com cada fórmula da norma aplicada, valor substituído e passo de cálculo intermédio. Com o botão direito do rato, pode imprimir isto para o relatório.
Ancoragem
O separador Anchorage verifica a resistência de aderência entre a armadura e o betão. Garante que o comprimento de ancoragem disponibilizado é suficiente para transferir os esforços. A verificação compara a tensão de aderência real (τb) com a resistência de aderência última (fbd) para evitar a rotura por arrancamento. Pode apresentar estes resultados separadamente para armadura e âncoras.
Para uma avaliação clara e detalhada da armadura, os resultados podem ser isolados para um único grupo. Desative o botão Rebars e selecione a armadura específica a verificar.
Deformações
Mude para o separador Auxiliary e ative Deformation. Embora não estejam prescritos limites de deformação para o ULS (estado limite último), a análise da configuração deformada é uma verificação de plausibilidade fundamental. Garante que o modelo é estável e que não apresenta deslocamentos ou rotações irrealistas (por exemplo, devido a elementos desligados). Esta inspeção visual ajuda a identificar rapidamente eventuais problemas de modelação.
7 Relatório
Por fim, aceda a Report -> Detailed -> Generate. O IDEA StatiCa disponibiliza um relatório totalmente personalizável, para imprimir ou guardar num formato editável.
Realizou uma verificação de dimensionamento completa de acordo com a EN 1993-1-8 (ligações de aço), a EN 1993-1-8 (âncoras) e a EN 1992-1-1 (estruturas de betão). A ligação de aço e a ancoragem foram verificadas no IDEA StatiCa Connection, enquanto o bloco de betão e a armadura foram analisados no IDEA StatiCa Detail utilizando o método CSFM em conformidade com a EN 1992-4 e a EN 1993-1-8 para âncoras.
