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Centro de SuporteExemplos de verificaçãoJunta T uniplanar entre escora RHS e corda H/I
SteelConnection designVerificationsEN (Eurocode)CBFEM

Junta T uniplanar entre escora RHS e corda H/I

Este artigo também está disponível em
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Traduzido por IA do inglês

Este é um capítulo selecionado do livro Component-based finite element design of steel connections do prof. Wald et al. O capítulo é dedicado à verificação da ligação de chapa a secção circular oca.

Descrição

É estudada uma junta T uniplanar de uma escora de secção oca retangular a uma corda de secção aberta, localizada numa treliça. A escora RHS é soldada diretamente à corda H ou I, secções abertas, sem utilização de chapas de reforço. A previsão pelo método dos elementos finitos baseado em componentes (CBFEM) é verificada com o método dos modos de rotura (FM) implementado na EN 1993-1-8:2005.


Modelo analítico


Ocorrem três modos de rotura na junta T uniplanar de secções ocas retangulares soldadas a secções abertas: a cedência local da escora, designada por rotura da escora, a rotura da alma da corda e o corte da corda. Todos estes modos de rotura são analisados neste estudo; ver Fig. 7.4.1. As soldaduras são dimensionadas para não serem o componente mais fraco numa junta, de acordo com a EN 1993-1-8:2005. Os elementos das treliças são carregados por forças normais e momentos fletores. O ponto de aplicação das forças internas da junta T é descrito da seguinte forma:


Corda H/I carregada axialmente

As forças normais na corda à direita e à esquerda de uma junta T atuam na direção do eixo longitudinal da corda.

Corda H/I carregada por difração


Os momentos fletores à direita e à esquerda de uma junta T no plano da junta T são considerados na corda, e estes momentos fletores rodam em torno de um dos eixos no plano da secção transversal da corda para rotação no plano da junta T.

Escora RHS carregada axialmente


A força normal na escora de uma junta T atua na direção do eixo longitudinal da escora.

Fig. 7.4.1 Principais modos de rotura a) rotura da alma da corda, b) corte da corda (em caso de folga), c) rotura da escora\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.4.1 Principais modos de rotura a) rotura da alma da corda, b) corte da corda (em caso de folga), c) rotura da escora}}}Fig. 7.4.1 Principais modos de rotura a) rotura da alma da corda, b) corte da corda (em caso de folga), c) rotura da escora

A resistência da alma da corda é determinada utilizando o método indicado na secção 7.6 da EN 1993-1-8:2005, descrito em (Wardenier et al., 2010). As tensões provenientes da escora são transferidas através do banzo da corda para uma área efetiva da alma da corda. Esta área localiza-se na alma da corda no ponto onde as paredes da escora cruzam a alma da corda. O valor de cálculo da resistência axial da junta é o mínimo dos valores de cálculo das resistências:

Rotura da alma da corda

Ni,Rd=fy0⋅tw⋅bwsin⁡(θi)⋅γM5N_{\mathrm{i,Rd}} = \frac{f_{\mathrm{y0}} \cdot t_{\mathrm{w}} \cdot b_{\mathrm{w}}}{\sin(\theta_{\mathrm{i}}) \cdot \gamma_{\mathrm{M5}}}Ni,Rd​=sin(θi​)⋅γM5​fy0​⋅tw​⋅bw​​

Corte da corda

Ni,Rd=fy0 Av3 sin⁡θi⋅γM5N_{i,\mathrm{Rd}}=\frac{f_\mathrm{y0}\,A_\mathrm{v}}{\sqrt{3}\,\sin\theta_\mathrm{i}\cdot \gamma_{\mathrm{M5}}}Ni,Rd​=3​sinθi​⋅γM5​fy0​Av​​

Rotura da escora

Ni,Rd=2 fy1 t1 peff/γM5N_{i,\mathrm{Rd}}=2\,f_\mathrm{y1}\,t_\mathrm{1}\,p_{\mathrm{eff}}/\gamma_{\mathrm{M5}}Ni,Rd​=2fy1​t1​peff​/γM5​

onde

peff=tw+2r+7 tf fy0fy1p_{\mathrm{eff}}=t_\mathrm{w}+2r+7\,t_\mathrm{f}\,\frac{f_\mathrm{y0}}{f_\mathrm{y1}}peff​=tw​+2r+7tf​fy1​fy0​​

e AvA_\mathrm{v}Av​ é a área de corte efetiva.

O valor de cálculo da resistência ao momento fletor da junta é o mínimo dos valores de cálculo das resistências:

Rotura da alma da corda

Mip,Rd=0.5 fy0 tw bw h1γM5M_{\mathrm{ip,Rd}} = \frac{0.5 \, f_{\mathrm{y0}} \, t_{\mathrm{w}} \, b_{\mathrm{w}} \, h_1}{\gamma_{\mathrm{M5}}}Mip,Rd​=γM5​0.5fy0​tw​bw​h1​​

Rotura da escora

Mip,Rd=fy1 t1 beff (h1−t1)/γM5M_{\mathrm{ip,Rd}}=f_\mathrm{y1}\,t_\mathrm{1}\,b_{\mathrm{eff}}\,(h_\mathrm{1}-t_\mathrm{1})/\gamma_{\mathrm{M5}}Mip,Rd​=fy1​t1​beff​(h1​−t1​)/γM5​

onde

bw=h1sin⁡θi+5⋅tf,0+r  ≤  2 ti+10⋅(tf,0+r)b_{\mathrm{w}} = \frac{h_1}{\sin \theta_{\mathrm{i}}} + 5 \cdot t_{\mathrm{f,0}} + r \;\leq\; 2 \, t_{\mathrm{i}} + 10 \cdot (t_{\mathrm{f,0}} + r)bw​=sinθi​h1​​+5⋅tf,0​+r≤2ti​+10⋅(tf,0​+r)

beff=tw+2r+7 tf fy0fy1b_{\mathrm{eff}}=t_\mathrm{w}+2r+7\,t_\mathrm{f}\,\frac{f_\mathrm{y0}}{f_\mathrm{y1}}beff​=tw​+2r+7tf​fy1​fy0​​

Uma visão geral dos exemplos considerados carregados por força axial é descrita no Tab. 7.4.1. Uma visão geral dos exemplos considerados carregados por momento fletor é descrita no Tab. 7.4.2. A geometria de uma junta com dimensões é apresentada na Fig. 7.4.2.

Fig. 7.4.2 Geometria da junta com dimenso˜es\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.4.2 Geometria da junta com dimensões}}}Fig. 7.4.2 Geometria da junta com dimenso˜es

Tab. 7.4.1 Exemplos de juntas carregadas por força axial 

Tab. 7.4.2 Exemplos de juntas carregadas por momento no plano

Verificação da resistência

O estudo centrou-se na comparação dos modelos de rotura e na previsão do valor de cálculo da resistência. Os resultados são apresentados nos Tab. 7.4.3 e 7.4.4.

Tab. 7.4.3 Comparação do CBFEM e FM para força axial na escora

Tab. 7.4.4 Comparação do CBFEM e FM para momento no plano na escora

O estudo de sensibilidade mostra boa concordância para todos os casos de carga aplicados. No método CBFEM, o arredondamento da parede da secção transversal aberta é simplificado, o que conduz a uma estimativa conservadora da tensão na diagonal ligada e à hipótese de capacidade resistente até 15 %. Para ilustrar a precisão do modelo CBFEM, os resultados dos estudos paramétricos são resumidos num diagrama que compara os valores de cálculo das resistências pelo CBFEM e pelo FM; ver Fig. 7.4.3.

 Fig. 7.4.3 Verificac¸a˜o do CBFEM face ao FM para forc¸a axial e momento fletor na escora\textsf{\textit{\footnotesize{ Fig. 7.4.3 Verificação do CBFEM face ao FM para força axial e momento fletor na escora}}} Fig. 7.4.3 Verificac¸​a˜o do CBFEM face ao FM para forc¸​a axial e momento fletor na escora

Domínio de validade


O domínio de validade, no qual o CBFEM é verificado para juntas T entre secções ocas retangulares e secções abertas, é definido na Tabela 7.20 da EN 1993-1-8:2005, ver Tab. 7.4.5. Em caso de aplicação do modelo CBFEM fora do domínio de validade do FM, deverá ser preparada a validação com ensaios experimentais ou a verificação com um modelo de investigação validado para comprovar a qualidade da previsão.

Tab. 7.4.5 Domínio de validade das juntas T

Exemplo de referência

Dados de entrada


Corda
• Aço S235
• IPN280


Escora
• Aço S235
• RHS 140×80×10


Dimensão da malha
• 16 elementos na maior alma do elemento oco retangular

Resultados


• Valor de cálculo da resistência à compressão/tração Fc,Rd = 457 kN (Importa notar que a resistência foi calculada utilizando a função "Parar na deformação limite". Consequentemente, a resistência CBFEM real pode ser marginalmente superior.)


• O modo de colapso é a plastificação da corda

Fig. 7.4.4 Exemplo de refereˆncia para corda IPE270 e escora RHS 140×80×10\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.4.4 Exemplo de referência para corda IPE270 e escora RHS 140×80×10}}}Fig. 7.4.4 Exemplo de refereˆncia para corda IPE270 e escora RHS 140×80×10

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