Tenha em atenção que este projeto real utiliza geometria otimizada que pode acionar avisos de pormenorização normativa EN. Mantemos os parâmetros originais por razões de autenticidade. Consulte a figura abaixo.
Se pretender ignorar o dimensionamento em Connection e avançar diretamente para a análise Detail 3D, descarregue o ficheiro Detail 3D e continue para o Capítulo 5.
1 Novo projeto
Execute o IDEA StatiCa Connection. Tudo começa no separador Steel.
Ajuste as definições predefinidas de Materiais e clique em Criar um projeto em branco.
2 Dimensionamento
Após criar um projeto em branco, altere a secção transversal do elemento para UB 610 x 305 x 238.
Agora, adicione outra operação de fabrico e selecione a placa de base.
Continue com a próxima operação e escolha uma Grelha de fixadores ou Contacto para produzir pinos com cabeça.
Adicione outra Grelha de fixadores ou Contacto para produzir âncoras de armadura.
Altere a rotação da armadura na operação GRD2 selecionando o Editor.
Adicione uma placa de enrijecimento.
Solde a placa de enrijecimento à placa de base utilizando a operação Soldadura geral ou contacto.
Adicione a operação Corte do elemento.
Adicione a última operação na ligação, Grelha de fixadores ou Contacto.
Vamos alterar o parâmetro Forças em para definir a posição da rótula.
Introduza as forças internas para a ancoragem.
- Nota: Utilizaremos apenas carregamento de corte para este dimensionamento de viga. Para simplificar o tutorial, a Força de Amarração da combinação ULS Acidental, que foi considerada no projeto real, foi excluída.
3 Verificação
Mude para o separador Verificação -> Calcular. A verificação normativa comprova o modo de rotura nas âncoras. Por defeito, o bloco de betão é assumido como fendilhado.
Vamos explorar os resultados. Selecione Tensão equivalente, Força no parafuso, Malha, Deformado e Âncoras. Em geral, a tabela mostra quais as âncoras aprovadas e quais as reprovadas.
Agora, vamos analisar os detalhes das âncoras que não verificam, para identificar quais as verificações normativas satisfatórias e quais as insatisfatórias.
Motivo para a não verificação das âncoras:
- De acordo com a EN 1992-4, Cl. 1.2(4), o dimensionamento de grupos de âncoras contendo diferentes tipos de âncoras está fora do âmbito da norma. Consequentemente, a verificação normativa falha por defeito. Para verificar corretamente esta configuração, é necessária uma análise detalhada utilizando o módulo 3D Detail.
- Esta limitação pode ser facilmente resolvida no Detail 3D, baseado no método CSFM, que substitui a avaliação analítica simplificada em Connection por uma análise rigorosa de tensão-deformação 3D.
Armadura complementar (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- A verificação normativa analítica falha para o cone de betão, exigindo armadura complementar para transferir as cargas totais de tração (356,3 kN) e corte (400,0 kN). Isto é crítico devido à configuração de âncoras "mistas".
- Esta limitação pode ser facilmente resolvida no Detail 3D para confirmar a eficiência da armadura. Se verificar manualmente, assuma capacidade nula do betão e garanta que a área de armadura cobre as forças totais reportadas.
Profundidade de embebimento (EN 1992-1-1 – Equação 8.6)
- O aviso relativo à profundidade de embebimento insuficiente surge porque este tutorial representa um exemplo real com uma parede fina e âncoras pouco profundas. A integridade estrutural do projeto é comprovada posteriormente na aplicação Detail.
4 Exportação
Pré-requisitos para a exportação:
- O modelo deve estar calculado e os resultados incluídos.
Vá ao separador Verificação -> Verificação RC -> Guardar.
A exportação é permitida apenas para a topologia de ancoragem. A exportação permite a transferência de:
- O bloco de betão
- Âncoras
- A placa de base
- Cargas
Informações adicionais e parâmetros definidos de acordo com as configurações correspondentes em Connection:
- Transferência de corte (através de Âncoras, Chavetas de corte e Fricção)
- Material
- Tipo de ancoragem: Pós-instalada (Adesiva) / Moldada no local
- Tipo de ancoragem na extremidade: Anilha / Reta / Gancho / Pino com cabeça
- Coeficiente de fricção
5 Dimensionamento
Esta secção permitirá modificar Elementos, Apoios, Cargas e Combinações, e adicionar uma assemblagem de armadura.
Apoio
Neste exemplo, a ligação está ancorada a uma parede contínua em todos os lados. Para estes submodelos, utilizamos apoios rígidos com armadura contínua. Esta configuração simula a continuidade da parede, permitindo a transferência de tração apesar das definições de compressão apenas, sem necessitar de definições complexas de rigidez.
Vamos aplicar os apoios ao modelo:
Dispositivos de transferência
As âncoras são importadas do IDEA StatiCa Connection. Uma vez que o projeto utiliza dois tipos diferentes de âncoras, iremos separar a transferência de carga para garantir um comportamento seguro e previsível. Esta abordagem está alinhada com a prática de engenharia padrão do Reino Unido para resolver a limitação da EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), que exclui grupos de âncoras mistas do âmbito da norma. Ao atribuir corte e tração a grupos de âncoras específicos, criamos um caminho de carga verificado e conforme com os requisitos de segurança.
Âncoras SF1 – SF6: Ative Ativo para transferência de corte e desative Ativo para transferência de forças axiais.
Âncoras de armadura SF7 – SF10: Faça o oposto – desative Ativo para transferência de corte e ative Ativo para transferência de forças axiais
Se estivesse a dimensionar uma fundação de raiz na aplicação Detail, ambas as opções estariam ativadas por defeito. Ao transferir corte, deve determinar quais as âncoras que resistirão à força e selecioná-las em conformidade. Isto está alinhado com os requisitos da EN, que especificam que o corte deve ser atribuído apenas às âncoras eficazes para a verificação de rotura do betão na aresta.
Armaduras
Vamos aumentar a altura e a largura do bloco de betão. Isto proporciona uma visão mais clara do modelo e permite-nos observar o perfil completo de tensões ao longo das armaduras.
Defina o Cobrimento do betão para 30 mm; este será o valor predefinido para a armadura. Adicionalmente, defina o Tipo de ancoragem predefinido para as armaduras longitudinais e estribos.
Antes de definir a armadura, desative o botão Varões. Isto garante que apenas o grupo de varões específico que está a selecionar de momento é visível, mantendo a vista limpa e sem elementos desnecessários.
De seguida, insira um novo Grupo de varões 3D (ou copie o existente) para criar a armadura longitudinal horizontal contínua (armadura principal em ambas as superfícies).
Duplique a operação para adicionar a armadura vertical contínua em ambas as superfícies e ajuste as definições conforme indicado abaixo.
De acordo com os cálculos estruturais, não é necessária armadura de corte adicional fora do perímetro de corte. Por conseguinte, os passos seguintes focam-se exclusivamente na criação da armadura de corte dentro do perímetro de corte com base no projeto original.
Adicione outro item selecionando novamente Assemblagem de armadura > Grupo de varões 3D e modifique as Propriedades.
Duplique a operação GB3D3 e atualize as opções abaixo para definir a armadura de corte.
Prossiga copiando a operação GB3D4 e alterando os parâmetros.
Agora, copie a operação GB3D5 e modifique as suas definições para satisfazer os requisitos do perímetro de corte.
Reutilize a operação GB3D3 copiando-a e ajustando os valores.
Copie a operação GB3D7 e altere as opções.
Crie outra cópia da operação GB3D5 e aplique as alterações abaixo.
Por fim, copie a operação GB3D9 e atualize as opções finais de armadura.
Agora, vamos definir a armadura de corte construtiva. Embora não seja exigida pelo cálculo estrutural — uma vez que o betão por si só satisfaz a verificação de capacidade de corte neste caso específico — ainda é necessário cumprir as regras de pormenorização normativa. Além disso, o IDEA StatiCa Detail exige que o modelo reflita com precisão o esquema de armadura real.
- Nota: Do ponto de vista computacional, definir esta armadura na aplicação Detail é essencial. Conforme indicado no enquadramento teórico do método CSFM, e também mencionado no livro de Kaufmann sobre o CSFM.
Crie outra cópia da operação GB3D11 e aplique as alterações abaixo.
Copie a operação GB3D12 e altere as opções.
Por fim, copie a operação GB3D13 e atualize as opções finais de armadura.
Cargas e combinações
As combinações são importadas do IDEA StatiCa Connection. Todas as consequências da importação são mencionadas
neste artigo.
Vamos adicionar o Peso próprio:
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
Antes de executar a análise, recomendamos vivamente alterar o Multiplicador de malha para 2 ou 3 para acelerar o cálculo. Embora este passo não seja obrigatório, reduz significativamente o tempo de cálculo e ajuda a detetar precocemente potenciais problemas de divergência. Se a análise correr sem problemas, pode então reverter o Multiplicador de malha para 1 para os resultados finais.
Resultados
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 cargas mais elevadas são identificadas e destacadas. Para fornecer informação sobre o efeito do 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 de Deformação plástica (εpl). Utilize o botão + Novo para criar Secções e ajuste a sua Definição de plano (posição e rotação) na janela de propriedades para cortar através das zonas críticas. Isto destaca onde o betão sofre deformação plástica. Pode guardar estas vistas na Galeria para o seu Relatório final. Mais informação está disponível neste artigo.
Tensão nas armaduras
Os resultados apresentam o rácio σs / σs; yield (tensão em relação à tensão de cedência), identificando os varões mais utilizados através de uma escala de cores. Os valores detalhados de tensão, deformação e utilização para todos os grupos de varões estão listados no separador Armadura.
Resultados detalhados semelhantes estão também disponíveis para as Âncoras.
Ancoragem
Verifique novamente as definições de Ancoragem e ative a Força Total nas Âncoras (Ftot). As forças nas âncoras podem variar ligeiramente devido a diferenças nas abordagens de cálculo para o bloco de betão. As diferenças não são, contudo, significativas.
O separador Ancoragem verifica a resistência de aderência entre a armadura e o betão. Garante que o comprimento de ancoragem fornecido é suficiente para transferir as forças. A verificação compara a tensão de aderência real (τb) com a resistência de aderência última (fbd) para prevenir a rotura por arranque. Pode apresentar estes resultados separadamente para Armadura e Âncoras.
Deformações
Mude para o separador Auxiliar e ative a Deformação. Embora os limites de deformação não sejam prescritos para o ULS (Estado Limite Último), a análise da forma deformada é uma verificação de coerência fundamental. Garante que o modelo é estável e não apresenta deslocamentos ou rotações irrealistas (por exemplo, devido a elementos desconectados). Esta inspeção visual ajuda a identificar rapidamente eventuais problemas de modelação.
7 Relatório
Por fim, aceda a Relatório -> Detalhado -> Gerar. O IDEA StatiCa oferece um relatório totalmente personalizável para imprimir ou guardar em formato editável.
Realizou uma verificação normativa completa de acordo com a EN 1993-1-8 (ligações de aço), EN 1992-4 (âncoras) e EN 1992-1-1 (estruturas de betão). A ligação de aço e a ancoragem foram verificadas no IDEA StatiCa Connection, enquanto a integridade do bloco de betão e a armadura foram analisadas no IDEA StatiCa Detail utilizando o método CSFM conforme com a EN 1992-1-1.