A versão 2008.1 de Novo Metal 3D permite calcular e dimensionar diagonais cuja secção transversal seja formada por perfis do tipo cantoneira laminada, chapa laminada, redondo maciço ou quadrado maciço.
No quadro de diálogo Descrever perfil o utilizador pode seleccionar o novo tipo Tirante. Quando se selecciona, aparece no diálogo uma explicação do método utilizado e das condicionantes necessárias para o seu dimensionamento.
Condicionantes do método aplicado
Pelo facto das diagonais serem barras de eixo recto que apenas admitem esforços de tracção na direcção do seu eixo (biarticuladas), implica que a sua modelação só seja estritamente exacta se se fizer uma análise não linear da estrutura para cada combinação de acções, na qual deveriam suprimir-se em cada cálculo todas aquelas diagonais cujos esforços axiais sejam de compressão.
Para avaliar o comportamento sísmico da estrutura, sem permitir compressões nas diagonais, seria necessário realizar uma análise no domínio do tempo, introduzindo a carga de sismo mediante acelerogramas.
Como aproximação ao método exacto, propomos um método alternativo, cujos resultados, nos casos que cumprem todas as condições que se pormenorizam a seguir, são suficientemente aceitáveis para a prática habitual do dimensionamento de diagonais.
O método tem as seguintes limitações, cujo cumprimento o programa verifica:
- A diagonal faz parte de um contraventamento em forma de cruz ligado nos seus quatro bordos, ou em três, se a rigidificação chega a duas ligações exteriores. Cada plano deve formar um rectângulo (os quatro ângulos interiores rectos).
- A área transversal das diagonais é menor que 10% da área do resto de elementos (vigas e pilares) que completam o plano contraventado.
As duas diagonais de um mesmo contraventamento devem ter a mesma secção transversal, ou seja, o mesmo tipo de perfil e o mesmo tipo de aço.
Aplicação do método
O método de cálculo é linear e elástico com formulação matricial. Cada diagonal é introduzida na matriz de rigidez unicamente com o termo de rigidez axial (A·E/L), que se considera igual a metade da rigidez real de cada diagonal. Desta maneira obtêm-se deslocamentos no plano da rigidificação similares aos que se obteriam se a diagonal comprimida se tivesse suprimido da análise matricial considerando a área real da secção da diagonal traccionada.
Para cada combinação de acções, obtêm-se os esforços finais em cada diagonal e naquelas em que o esforço axial resulte da compressão procede-se da seguinte maneira:
- Anula-se o esforço axial da diagonal comprimida.
- O referido valor do esforço soma-se ao esforço axial da outra diagonal que faz parte do contraventamento.
- Com a nova configuração de esforços axiais nas diagonais, procede-se a restituir o equilíbrio nos nós.
Dado que o método compatibiliza esforços e não deslocamentos, é importante considerar a restrição de rigidezes axiais das secções que constituem o plano rigidificado indicada no ponto anterior, já que o método ganha maior exactidão quanto menores forem os encurtamentos e os alongamentos relativos das barras que contornam a cruz. Em todos os casos analisados pela CYPE Ingenieros, as discrepâncias entre os resultados obtidos por este método e os obtidos por análise não linear, são desprezáveis.
Na figura seguinte esquematiza-se o processo acima descrito.
Esforços provenientes de cada uma das combinações em estudo.
- T: esforço axial na diagonal traccionada
- C: esforço axial na diagonal comprimida
No manual de Novidades da versão 2008.1 ou na memória de cálculo do Novo Metal 3D pode encontrar mais informações sobre o método de cálculo das diagonais aplicado pelo programa.
