Ligações aparafusadas para pórticos de edificação com perfis laminados e compostos em duplo T
O módulo "Ligações IV: Pórticos de edificação com perfis em duplo T. Ligações aparafusadas" com perfis laminados e compostos em duplo T permite no CYPECAD, nas Estruturas 3D integradas e no CYPE 3D realizar o cálculo e dimensionamento automático de ligações aparafusadas de perfis laminados e compostos em duplo T dos tipos mais habituais nos pórticos de edificação. Em Tipologia de ligações aparafusadas para edificação implementadas e em Normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas para edificação pode consultar os tipos de ligações que dimensionam o módulo Ligações IV e as normas que se podem utilizar.
Tipologia de ligações aparafusadas para edificação implementadas
(1) As ligações com pilar contínuo só se podem introduzir em CYPE 3D e em Estruturas 3D integradas de CYPECAD. Em CYPECAD os pilares que chegam à ligação estão em transição ou em extremo.
Opções de cálculo
As opções de cálculo para ligações soldadas e aparafusadas podem configurar-se no diálogo Opções. Este diálogo acede-se desde as seguintes opções do menu:
- No CYPECAD e nas suas Estruturas 3D integradas:
- Separador Entrada de vigas> menu Obra> Opções de cálculo para ligações
- Separador Resultados> menu Ligações> Opções de cálculo para ligações
- No CYPE 3D:
- Menu Ligações> Opções
- Menu Ligações> Opções
Este diálogo dispõe de três separadores:
- Parafusos não pré-esforçados
Contém as opções de cálculo para os parafusos não pré-esforçados (Normas das séries de parafusos, Classes de aço dos parafusos e Diâmetros disponíveis). As opções aqui seleccionadas só afectam o cálculo de ligações aparafusadas. - Parafusos pré-esforçados
Contém as opções de cálculo para os parafusos pré-esforçados (Normas das séries de parafusos, Classes de aço dos parafusos, Diâmetros disponíveis e Classe da superfície de atrito). As opções aqui seleccionadas só afectam o cálculo de ligações aparafusadas. - Rigidificadores
Contém dois grupos de opções que configuram a disposição de rigidificadores:- Rigidificadores no extremo das cartelas
Dispõe de duas opções cuja activação obriga o programa a colocar sempre rigidificadores, uma para ligações pilar-viga e outra para ligações de cumeeira. Afecta o cálculo de ligações soldadas do módulo Ligações I e o cálculo de ligações aparafusadas do módulo Ligações II.
Independientemente de que esta opción se active o no, el programa siempre dispone rigidizadores en el extremo de las cartelas si son necesarios por cálculo. - Rigidificadores para vigas encastradas na alma do pilar
Permite activar o recorte dos rigidificadores para as vigas encastradas na alma de pilares. Só afecta as ligações soldadas do módulo Ligações III e Ligações IV (os outros módulos não contemplam ligações de vigas encastradas à alma de pilares).
Esta opção não implica alterações na verificação estrutural, mas sim apenas em aspectos relacionados com a estética e com a maior ou menor quantidade de operações de corte na fase de fabrico. Ao activar o recorte, este realiza-se se forem cumpridos os seguintes requisitos:- O lado menor do recorte deve ser maior que 10 mm.
- O ângulo formado pelo lado inclinado do recorte com a perpendicular à alma do pilar deve ser maior que 15 graus.
- Rigidificadores no extremo das cartelas
Ligações aparafusadas pré-esforçadas e não pré-esforçadas
CYPECAD, CYPE 3D e Estruturas 3D integradas no CYPECAD permitem calcular as ligações aparafusadas com parafusos pré-esforçados ou não pré-esforçados. Esta opção encontra-se no diálogo Cálculo (menu Cálculo> Calcular) ou no diálogo de cálculo de Ligações (menu Ligações> Calcular).
Cuando se calcula la estructura teniendo en cuenta el efecto del Quando se calcula a estrutura tendo em conta o efeito da acção sísmica, o programa obriga ou recomenda a utilização de parafusos pré-esforçados dependendo da norma sísmica seleccionada. Se essa norma obriga a utilizar parafusos pré-esforçados nas ligações, o programa selecciona esta opção e não permite que seja desactivada. Se a norma sísmica não obriga a utilizar parafusos pré-esforçados, o programa recorda o utilizador que é aconselhável tal e como se recomenda no Eurocódigo 8.
Quando se utilizam parafusos pré-esforçados o programa também indica as classes de superfícies de atrito que devem utilizar-se, no caso que a superfície de atrito seleccionada pelo utilizador em “opções de cálculo” não seja a adequada.
Se os avisos não são atendidos pelo utilizador, é possível que a ligação aparafusada pré-esforçada não seja dimensionada pelo programa. Em tal caso, quando o utilizador consulta as ligações depois do cálculo, o programa indica como erro os motivos que impediram o seu dimensionamento.
Dimensionamento das ligações aparafusadas
Características gerais
Se durante o processo de cálculo da estrutura se detectam nós cujas configurações se ajustam às tipologias resolvidas pelo programa, este dimensionará as ligações e dará como resultado os desenhos com os pormenores construtivos, vistas 3D e as listagens de verificação e medição das mesmas.
No dimensionamento das ligações aparafusadas, o programa calcula as dimensões das chapas e dos rigidificadores, o número e disposição de parafusos óptimos e as gargantas das soldaduras necessárias para a correcta transmissão dos esforços nos nós.
O programa dimensiona ligações aparafusadas mediante chapa frontal ou chapa lateral:
- Ligações encastradas mediante chapa frontal. Este tipo de solução é utilizado pelo programa nos encastramentos das vigas aos pilares, em empalmes de peças e no encontro de vigas na cumeeira.
- Ligações articuladas com chapa lateral. Este tipo de solução é utilizado pelo programa nas articulações das vigas às almas e banzos de pilares, e às almas de outras vigas.
- Ligações articuladas com chapa frontal. Este tipo de solução é utilizado pelo programa nos extremos de pilares articulados donde apoiam vigas formando peças contínuas.
Extremos indeformáveis das barras
Quando se calculam as ligações aparafusadas ou soldadas, ou quando se calcula a estrutura junto com as ligações, o programa analisa, em cada nó da obra, a disposição espacial das barras, e as condições de vinculação, de tal maneira que, para barras de aço, determina as dimensões dos nós e gera os extremos rígidos das barras, onde se consideram indeformáveis por estarem contidas dentro do nó.
Rigidezes rotacionais nos extremos das peças
Nos extremos das peças (barras ou conjunto de barras alinhadas que formam uma peça), o programa permite atribuir os coeficientes de encastramento xy e xz ou atribuir rigidezes rotacionais nesses planos. A definição das rigidezes rotacionais permite a modelização das ligações cuja rigidez à rotação é fundamental considerar, como é o caso das ligações aparafusadas.
Em cada ligação aparafusada dimensionada, o programa calcula (para todas as combinações de esforços actuantes) as rigidezes rotacionais de cada extremo da peça encastrada e sugere ao utilizador um valor com o que se deverá recalcular a estrutura. A rigidez proposta será a menor das calculadas em cada extremo da peça, na qual corresponde à de maior momento positivo ou negativo.
Após o cálculo e nas peças encastradas a ligações aparafusadas, se o utilizador não definiu a rigidez rotacional ou se o valor introduzido difere em mais de 20% do proposto pelo programa, avisa-se desta situação. Surgindo uma advertência como informação no final do cálculo ou mediante a opção Mostrar as mensagens de erros do menu Cálculo.
Com a opção Gestão de rigidezes rotacionais do menu Ligações, o utilizador pode gerir a substituição dos valores. Essa opção activa um diálogo com duas possibilidades:
- Rever os valores de rigidez rotacional atribuídos
Mostra na cor verde os extremos de peças cujas rigidezes rotacionais se ajustam às propostas pelo programa; e mostra na cor vermelha os que tem uma rigidez que difere mais de 20% da proposta.
Posicionando o cursor sobre um dos extremos da peça, o programa mostra uma etiqueta com as mensagens associadas a esse extremo e ressalta na cor ciano todos os extremos das peças da estrutura que possuem o mesmo comportamento, o mesmo diagrama momento-rotação e tem atribuído a mesma rigidez rotacional.
Seleccionando o extremo da peça desejada, mostra-se um diálogo que contém informação sobre o tipo de encastramento atribuído ao extremo da peça e o valor da rigidez rotacional proposta pelo programa, assim como o gráfico de comportamento da ligação expressado mediante a curva momento-rotação.
Esse diálogo permite conservar os valores originais ou modicá-los. Se se modificar, a alteração afecta todas as peças do mesmo tipo (as indicadas em azul ciano quando se seleccionou um extremo). Este diálogo também dispõe de uma ajuda informativa (ícone ) onde se detalha minuciosamente os critérios seguidos pelo programa para obter a rigidez rotacional que propõe ao utilizador. - Atribuir a todas as peças o valor proposto de rigidez rotacional
Atribui automaticamente os valores de rigidez rotacional propostos pelo programa aos seguintes extremos das peças (só nos extremos de peças encastradas com ligações aparafusadas):- AAqueles cuja rigidez rotacional introduzida difere mais de 20% da proposta.
- Aqueles em que o utilizador não indicou nenhuma rigidez rotacional. Seguidamente, o programa permite consultar os extremos das peças da mesma maneira que se faz com a opção Rever os valores de rigidez rotacional atribuídos.
Após atribuir as rigidezes rotacionais propostas pelo programa aos extremos das peças desejadas, é necessário recalcular a estrutura para que se tenha em conta a nova distribuição de esforços que implicou a alteração das rigidezes rotacionais. O programa adverte desta situação.
Critérios de dimensionamento para ligações aparafusadas pré-esforçadas
Nas ligações aparafusadas pré-esforçadas sustitui-se a verificação ao esforço transverso da secção transversal dos parafusos pela verificação ao deslizamento no Estado Limite Último (E.L.U.) e se analisa a interacção tracção mais deslizamento.
Quando o utilizador activa a acção do sismo para o cálculo da estrutura, as ligações aparafusadas pré-esforçadas encastradas calculam-se para um Modo de Rotura 1, o mesmo é dizer, a rotura ocorrerá antes por plastificação da chapa frontal da ligação e não pela rotura dos parafusos. Portanto, quando se tem em conta o efeito do sismo, os parafusos dimensionados são de maior diâmetro para garantir uma capacidade de rotação suficiente.
Características das ligações aparafusadas para edificação dimensionadas
Ligações IV no CYPECAD, Estruturas 3D integradas e CYPE 3D
De igual forma que sucede com os módulos Ligações I, Ligações II e Ligações III no CYPECAD, o módulo "Ligações III: Pórticos de edificação com perfis em duplo T. Ligações soldadas" dimensiona as ligações ao nível da planta (com transição do pilar) e no extremo do pilar. No CYPE 3D e nas Estruturas 3D integradas de CYPECAD, (visto que não existe o conceito de planta) as ligações podem dispor-se a um nível intermédio de um mesmo tramo de pilar (pilar contínuo), no nó de ligação entre dois tramos diferentes de pilares (dispõe-se de chapa de transição entre os dois tramos de pilares) e no extremo do pilar.
Alturas de vigas encastradas ou articuladas a pilares
As peças articuladas ou encastradas a pilares podem ter alturas diferentes.
Vigas inclinadas encastradas ou articuladas a pilares
- Vigas inclinadas em ligações com peças encastradas aos banzos e à alma do pilar
Neste caso, as vigas podem ter inclinação em relação ao plano horizontal se coincidem as cotas dos banzos superiores ou inferiores das vigas no ponto de corte com a ligação.
- Vigas inclinadas em ligações com peças encastradas aos banzos e articuladas à alma do pilar
Neste caso, as peças encastradas aos pilares podem ter inclinação em relação ao plano horizontal se a ligação se produz no extremo do pilar. Ao nível da planta ou nos tramos intermédios do pilar, estas vigas devem ser horizontais. Se deseja dimensionar ligações aparafusadas com vigas inclinadas em qualquer tramo do pilar, deve possuir na sua licença o módulo Ligações II.
Encastramentos de vigas a pilares
Com o módulo Ligações IV é possível dimensionar ligações com vigas encastradas à alma e aos banzos do pilar.
- Vigas encastradas aos banzos de pilares
- Rigidificadores
Dispõem-se sempre rigidificadores na correspondência com todos os banzos.
Quando a diferença de cotas entre os banzos das vigas que se encastram aos banzos de um pilar é pequena não é possível soldar correctamente um rigidificador para cada banzo. Nestes casos, o módulo Ligações IV pode dimensionar a ligação com duas soluções construtivas:
- Um único rigidificador horizontal entre ambos os banzos. Coloca-se quando a distância livre entre os banzos das vigas é menor ou igual que a espessura do rigidificador.
- Um rigidificador inclinado entre os dois banzos. Coloca-se quando a distância livre entre os banzos das vigas é maior que a espessura do rigidificador e, por sua vez, menor que a distância que permite colocar dois rigidificadores (um para cada banzo).
Nestes casos há que ter em conta que o programa não permite que uma viga encastrada à alma apoie sobre um rigidificador inclinado.
- Rigidificadores
- Almas coplanares
As almas das vigas encastradas ao banzo do pilar devem ser coplanares com a alma do pilar. - Cartelas
O módulo Ligações IV não utiliza cartelas no dimensionamento das ligações, pois não são habituais nos pórticos de edificação. Se deseja colocar cartelas nas peças encastradas aos banzos de pilares, a sua licença deve possuir os módulos Ligações I (soldadas) ou Ligações II (aparafusadas), para que CYPE 3D ou Estruturas 3D integradas de CYPECAD as utilizem no seu dimensionamento.
Articulações das vigas a pilares
Para que o módulo Ligações IV dimensione um nó com peças articuladas ao pilar, tem que existir ao menos uma peça encastrada, salvo o caso da ligação aparafusada do pilar com viga articulada à alma do pilar no extremo do pilar.
Encastramentos entre vigas de almas coplanares
Com Ligações IV é possível dimensionar a ligação entre duas peças de almas coplanares encastradas entre si, com as seguintes condições:
- Duas peças em prolongamento recto (empalme de peças) com qualquer direcção e da mesma altura.
- Uma das peças é horizontal e a outra com inclinação ascendente ou descendente. As alturas das vigas devem ser iguais.
- Não se dispõem cartelas.
Consulta de ligações aparafusadas
Após o cálculo poderá consultar as ligações que foram dimensionadas pelo programa.Tras el cálculo podrá consultar las uniones que han sido dimensionadas por el programa.
CYPECAD e CYPE 3D colocam círculos de diferentes cores nos nós para indicar se todas as ligações do nó foram dimensionadas, se só existem algumas dimensionadas ou se o nó não contém nenhuma ligação dimensionada.
Se o cursor se aproxima de um nó no qual existam ligações dimensionadas, surgirá uma informação onde se indicam os tipos de ligações dimensionadas associadas a esse nó, premindo sobre a informação mostra-se um diálogo com três separadores que contém a seguinte informação:
- Os pormenores construtivos das ligações dimensionadas
- A listagem de verificação e medição das ligações dimensionadas
- Vistas 3D reais de nós. É possível visualizar uma vista 3D real de cada nó com cada ligação dimensionada pelo programa na perspectiva cónica ou isométrica. Os elementos que pertencem à ligação (pilares, vigas, rigidificadores, soldaduras, parafusos, chapas de ligação) desenham-se com cores diferentes. Também se diferencia, com diferentes cores, os parafusos pré-esforçados dos não pré-esforçados. Além disso, o utilizador pode rodar e ampliar livremente a vista 3D. Estas características facilitam em grande medida a compreensão da montagem da ligação. A vista 3D das ligações podem visualizar-se seleccionando o separador Vista 3D que aparece na parte inferior da janela que se activa quando se consulta um nó.
Se o cursor se aproxima de um nó onde hajam ligações não dimensionadas, mas que pertencem a algum dos tipos de ligações reconhecidas pelo programa, mostra-se uma informação sobre as causas que impediram o dimensionamento da ligação. A vista 3D destes nós mostra-se com os elementos que se conseguiram dimensionar.
Embora a licença de utilização não possua os módulos de ligações, o programa permite ao utilizador activar o cálculo de ligações. Após este processo, é possível visualizar as vistas 3D das ligações que se poderiam resolver com os módulos não adquiridos, embora não mostre os pormenores, nem as listagens de verificação e medição destas ligações. Quando o cursor se posiciona sobre um destes nós, aparece um aviso que indica os módulos não adquiridos que dimensionam a ligação.
Placas de amarração dimensionadas com o módulo Ligações IV
O módulo "Ligações IV Aparafusadas - Pórticos de edificação com perfis laminados e compostos em duplo T" dimensiona placas de amarração soldadas de pilares sobre sapatas, maciços de encabeçamento e lajes.
Nas ligações das estruturas 3D integradas o módulo Ligações IV também dimensiona as placas de amarração se estas se encontram sobre sapatas, maciços de encabeçamento, lajes, paredes, muros, pilares ou vigas de betão (estes quatro últimos se no nó não chegam outras vigas metálicas de CYPECAD ou outras barras metálicas das estruturas 3D integradas).
As características das placas de amarração dimensionadas são:
- Tipos de placas: Se dimensionam placas de amarração centradas de perfis laminados e compostos em duplo T soldadas.
- Soldaduras: Inclui o cálculo e dimensionamento das soldaduras entre placa, rigidificadores, pilar e pernos.
- Igualação automática: Igualação automática das placas de amarração (tendo em conta o tipo de perfil, os esforços e as vinculações exteriores). Deste modo e sem intervenção do utilizador, reduz-se o número de diferentes tipos de placas, obtendo-se resultados mais uniformes.
- Vista 3D com elementos e soldaduras diferenciadas: É possível ver no ecrã uma vista 3D com cores diferentes para a placa, pilar, rigidificadores, pernos, soldaduras realizadas em oficina e soldaduras realizadas em obra, do mesmo modo que se representam as ligações entre perfis em duplo T. Isto supõe uma ajuda para melhorar a compreensão da montagem do apoio.
- Pormenor de placa de amarração: Gera-se um pormenor da placa onde se indicam os pormenores das soldaduras dimensionadas e um pormenor dos rigidificadores.
- Listagens de verificação e medição: Geram-se listagens de verificação e medição das placas de amarração dimensionadas, integradas com o resto das ligações calculadas.
No ponto Placas de amarração de CYPE 3D pode encontrar mais informação sobre o dimensionamento das placas de amarração.
Listagens de ligações
CYPECAD e CYPE 3D geram uma listagem de ligações com os seguintes dados:
- Especificações das ligações soldadas
- Norma
- Materiais
- Disposições construtivas
- Verificações
- Especificações das ligações aparafusadas
- Norma
- Materiais
- Disposições construtivas (incluem-se as condições e os possíveis métodos de aperto dos parafusos pré-esforçados)
- Verificações
- Referências e simbologia
- Verificações nas placas de amarração
- Relação de ligações dimensionadas
- Memória de cálculo
- Pormenor construtivo de cada tipo de ligação
- Descrição dos componentes de cada tipo de ligação
- Resultados de verificações de cada tipo de ligação
- Medição de soldaduras, chapas e parafusos por cada tipo de ligação
- Medição conjunta de soldaduras, chapas e parafusos de todas as ligações dimensionadas
Desenhos de ligações aparafusadas
Os pormenores construtivos das ligações calculadas e dimensionadas pelo programa podem formar parte dos desenhos da estrutura. Os desenhos de ligações incluem os seguintes elementos:
- Pormenor construtivo da ligação
- Quadro com especificações das ligações aparafusadas na estrutura metálica
- Norma
- Materiais
- Disposições construtivas
- Procedimentos de aperto de parafusos pré-esforçados
- Verificações
- Quadro de referências e simbologia
- Quadro de medição conjunta de soldaduras e chapas de todas as ligações dimensionadas
Normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas para edificação
Norma de aço
As normas implementadas para o cálculo de ligações aparafusadas no CYPECAD, CYPE 3D e nas Estruturas 3D integradas de CYPECAD são as seguintes:
- ABNT NBR 8800 (Brasil)
- ABNT NBR 8800:2008 (Brasil)
- ANSI/AISC 360-05 (LRFD) (USA - Internacional)
- ANSI/AISC 360-10 (LRFD) (USA - Internacional)
- CTE DB SE-A (Espanha)
- EAE (Espanha)
- Eurocódigo 3 EN 1993-1-8:2005 (Documento geral)
- Eurocódigo 3 NF EN 1993-1-8/NA:2007-07 (com Documento Nacional de Aplicação para França)
- Eurocódigo 3 NP EN 1993-1-8:2005/NA:2010 (com Documento Nacional de Aplicação para Portugal)
- Eurocódigo 3 UNI EN 1993-1-8:2005 (Documento geral adaptado para Itália)
- IS 800: 2007 (India)
- NTC: 14-01-2008 (Itália)
Também estão implementadas as correcções que o CEN (European Committee For Standardization) realizou no Eurocódigo 3 (EN 1993-1-8:2005/AC:2009).
Em função do país onde o utilizador adquire a licença, ativam-se unicamente as normas implementadas em cada programa para trabalhar nesse país. Mais informações sobre este tema e sobre a possibilidade de adquirir outras normas, estão disponíveis na secção Programas e normas incluídos na licença de utilizador na página "Normas implementadas nos programas CYPE".
Séries de parafusos
Dependendo da norma de aço utilizada, as séries de parafusos que se podem utilizar são as que se indicam na seguinte tabela.
Normas de aço | Séries de parafusos pré-esforçados | Séries de parafusos não pré-esforçados |
---|---|---|
ABNT NBR 8800 (Brasil) ABNT NBR 8800:2008 (Brasil) | ASTM A307 ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M ISO 4016 | ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M |
ANSI/AISC 360-05 (LRFD) (USA - Internacional) ANSI/AISC 360-10 (LRFD) (USA - Internacional) | ASTM A307 ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M | |
CTE DB SE-A (Espanha) EAE (Espanha) Eurocódigo 3 EN 1993-1-8:2005 (Documento geral) Eurocódigo 3 NF EN 1993-1-8/NA:2007-07 (com DNA para França) Eurocódigo 3 NP EN 1993-1-8:2005/NA:2010 (com DNA para Portugal) Eurocódigo 3 UNI EN 1993-1-8:2005 (Documento geral adaptado para Itália) NTC: 14-01-2008 (Itália) | ISO 7411 ISO 7412 EN 14399-3, Sistema HR EN 14399-4, Sistema HV | ISO 4014 ISO 4017 |
IS 800: 2007 (India) | ISO 7411 ISO 7412 |
Outras funcionalidades
A fim de ter acesso a outras funcionalidades oferecidas pelo programa, existem vários módulos que podem ser encontrados nas páginas “Módulos do CYPECAD” e “Módulos do CYPE 3D“.