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DIMENSIONAMENTO DE LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS METÁLICAS

Eurocódigo 3Parte 1.8: Projecto das Ligações

Conferência TécnicaEurocódigo 3, Ligações Metálicas, Novo Metal 3D e Tekla Structures

Porto, 11 Novembro 2009R. Simões

Institute for Sustainability and Innovation in Structural Engineering

2|Rui SimõesDimensionamento de Ligações Metálicas (EC3 – Parte 1.8)

A importância das ligações em estruturas metálicas:parte integrante da estrutura - forma da estrutura, manuseamento, transporte e montagem;elementos que permitem a transmissão de esforços -resistência e desempenho global da estrutura;custos de projecto - cálculo e pormenorização;custo de obra - fabricação e montagem.

Generalidades e regulamentação



• EN 1993-1 Regras gerais e regras para edifícios.• EN 1993-1-1 Regras gerais e regras para edifícios.• EN 1993-1-2 Verificação da resistência ao fogo.• EN 1993-1-3 Elementos e chapas finas enformados a frio.• EN 1993-1-4 Aço inoxidável.• EN 1993-1-5 Estruturas constituídas por placas.• EN 1993-1-6 Resistência e estabilidade de cascas.• EN 1993-1-7 Estruturas constituídas por placas carregadas transversalmente.• EN 1993-1-8 Projecto das Ligações (versão portuguesa NP EN 1993-1-8)• EN 1993-1-9 Fadiga.• EN 1993-1-10 Tenacidade dos materiais e propriedades no sentido da espessura.• EN 1993-1-11 Dimensionamento de estruturas com componentes traccionadas em aço.• EN 1993-1-12 Regras suplementares para aço de alta resistência.

• EN 1993-2 Pontes.• EN 1993-3 Torres, mastros e chaminés.• EN 1993-4 Depósitos, silos e oleodutos.• EN 1993-5 Estacas.• EN 1993-6 Estruturas de aparelhos de elevação.

Anexo Nacional NAPrescrições explicitamente deixadas em aberto no corpo do Eurocódigo para escolha nacional - Parâmetros Determinados a Nível Nacional (NDP).




ÍNDICE

Preâmbulo Nacional

Preâmbulo

1. Generalidades

2. Bases para o projecto

3. Ligações com parafusos, rebites ou cavilhas

4. Ligações soldadas

5. Análise, classificação e modelação

6. Ligações estruturais de secções em H ou em I

7. Ligações de secções ocas


NP EN 1993-1-8: Eurocódigo 3 – Parte 1.8: Projecto das Ligações



Comportamento de ligações metálicas – Ligações correntes (EC3-1-8)

Numa ligação corrente entre peças metálicas os parafusos podem ser solicitados:- em corte;- em tracção;- em corte + tracção.

Parafuso ao corte Parafusos à tracção

2.

6.0

M

ubRdv

AfF

γ⋅⋅

=

2

1.

M

ubRdb

tdfkFγ

α ⋅⋅⋅⋅=

2.

9.0

M

subRdt

AfFγ

⋅⋅=

2.

6.0

M

upmRdp

ftdB

γπ ⋅⋅⋅⋅

=

0.14.1 .

.

.

. ≤⋅

+Rdt

Edt

Rdv

Edv

FF

FF

Corte + Tracção




Comportamento de ligações metálicas – Ligações pré-esforçadas (EC3-1-8)

Força de pré-esforço PB

Isostáticas de compressão

Ligação pré-esforçada ao “corte”

Numa ligação pré-esforçada entre peças metálicas a resistência é obtida por atrito ou por tracçãonos parafusos.

Fs,Rd = 3M

s nkγ

μ Fp,C Fp,C = 0,7 fub As

sendo μ o coeficiente de atrito - Tabela 18 da EN 1090-2




Valores nominais da tensão de cedência fyb, e da tensão de rotura à tracção fub

1000800600500500400400fub (N/mm2)

900640480400300320240fyb (N/mm2)

10.98.86.85.85.64.84.6Classe do parafuso


Ligação viga-viga Ligação viga-pilar

Ligação com cavilhaLigação em treliça




Tipos de soldaduras:- ângulo (fillet weld);- soldaduras de topo (butt weld);- soldaduras por entalhe (fillet weld all around);- soldaduras de bujão (plug weld); - soldaduras em bordo arredondado (flare grove wels).

Geometria de um cordão de soldadura: - comprimento (Lw);

- espessura (a).

Cordões de ângulo

aCordão de soldaduras em bordo arredondado

Cordões de topo

Ligações em treliças




Métodos para avaliação da resistência de cordões de ângulo:

- Método direccional (esforços transmitidos são decompostos em tensões normais e tangenciais ao longo do plano bissectriz do cordão de soldadura).

- Método simplificado (independente da orientação do cordão).

fu - valor nominal da tensão de rotura à tracção da peça ligada mais fraca;βw - factor de correlação depende da classe do aço.

( )2

2//

22 3Mw

ufγβ

ττσ⋅

≤+⋅+ ⊥⊥

2M

ufγ

σ ≤⊥

af

FFMw

uRdwEdw ⋅

⋅=≤

2..

3γβ




Comportamento de uma ligação viga-pilar resistente a flexão.

Curva Momento versus Rotação (Mj - φ)

momento resistente → Mj,Rd

rigidez inicial rotacional → Sj,ini

capacidade de rotação → φCd

Mφ j,EdEd

90°

1

M

MM

S

S

j

j,Rd

j,Ed

j,ini

j

φ φ φ φ

Ed Xd Cd Comportamento rotacional




Ø

S j,ini/η

M

Ø

Mj,Rd

S j,ini

2/3 Mj,Rd

Idealização do comportamento. Modelação das ligações.

x1 x x

3 2

Nó interno Nó externo




Método das componentes – comportamento de uma ligação é avaliado com base na interacçãoentre as diversas componentes – método aplicável a qualquer tipologia, desde que se possam caracterizar todas as suas componentes.

Tipologia de ligações




Método das componentes – Etapas:

identificação das componentes activas (Quadro 6.1 do EC3-1-8)

Alma do pilar ao corte

Alma do pilar à tracçãoBanzo do pilar à flexãoPlaca de topo à flexão

Alma da viga à tracçãoParafusos à tracçãoSoldaduras

Alma do pilar à compressãoAlma e banzo da viga à compressão

MEd

Ex.: Ligação viga pilar com placa de topo aparafusada

Tracção

Compressão

Corte




caracterização das componentes (obtenção das “curvas” F - Δ)

E ki

FRd

Fi

Δι

associação a partir das “curvas” F - Δ de cada componente:Cálculo de Mj,Rd → a partir de Fj,Rd

Cálculo de Sj,ini → a partir de ki (Quadro 6.11 do EC3-1-8)

Rdtrrr

Rdj FhM ,, Σ=

MØ

(3)

(3)

(3)

(4) (5) (10)

(4) (5) (8) (10)

(4) (5) (8) (10)

(1) (7)(2)

MØ

Keq

(1) (7)(2)

zeq ∑==

i i

inij

k

zEMS 1

2

, φ

RdtF ,1

RdtF ,2

∑= Rdtrc FF ,

1h

2h



Na secção 7 do EC3-1-8 são fornecidas regras para a determinação da resistência de ligações (esforços axiais e/ou momentos) em estruturas reticuladas constituídas por secções circulares, quadradas ou rectangulares ocas e por secções abertas.

7. Ligações entre secções ocas



7. Ligações entre secções ocas

a) Rotura da face da corda ou plastificação da corda;

b) Rotura da parede lateral da corda por plastificação, esmagamento ou instabilidade

c) Rotura por corte da corda;

d) Rotura por punçoamento de uma parede de corda de secção oca;

e) Rotura do elemento diagonal com largura eficaz reduzida;

f) Rotura por encurvadura local de um elemento diagonal ou de uma corda de secção oca ao nível da

ligação.

Modos de rotura (ex.: secção SHS)Modo Esforços normais Momento flector

a

b

c

d

e

f



OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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