O modelo da ligação é significativamente melhorado pela inserção do elemento condensado. Este elemento é adicionado após a extremidade do elemento e possui as mesmas propriedades que o modelo elástico de casca do elemento. É apenas um elemento, mas permite que qualquer deformação elástica e tensão se desenvolvam nas extremidades do elemento. Por este motivo, a parte do elemento constituída por elementos de casca pode ser mais curta e ainda assim melhorar o comportamento do modelo. O comprimento predefinido das secções abertas e ocas modeladas por elementos de casca é reduzido para 1,25 × a maior das dimensões exteriores da secção transversal. O comprimento do elemento condensado é de 4 × a maior das dimensões exteriores da secção transversal (o superelemento não é visível para o utilizador final). A única diferença aplica-se às análises de encurvadura linear e de rigidez, em que o comprimento do elemento condensado é 0,5 × a maior das dimensões exteriores da secção transversal. O motivo é manter os modos de encurvadura nas chapas internas da ligação e não nos elementos.
Os principais benefícios desta alteração são:
- Tempos de cálculo 30 % mais rápidos (em média, num grande número de projetos)
- Visualização de resultados mais rápida
- Modelação mais precisa de ligações de secções ocas
Esta alteração foi originalmente realizada para melhorar a análise de ligações de secções ocas, mas os benefícios aplicam-se a todos os modelos.
Quais são as principais consequências? Alguns resultados mudam entre versões; no entanto, o IDEA StatiCa executa um grande número de testes automatizados. Na grande maioria dos casos, a diferença nos resultados foi inferior a 1 %. Contudo, em alguns casos, as diferenças são maiores. Esses casos são:
A secção transversal deforma-se na extremidade do modelo de casca
Este efeito foi o principal motivo pelo qual a alteração foi realizada. A secção transversal pode agora deformar-se nas extremidades do modelo constituído por elementos de casca. As juntas de secções ocas requerem elementos relativamente longos – até 10 vezes o diâmetro da secção transversal. Caso contrário, as condições de fronteira podem afetar a resistência à carga da junta. Ao introduzir o elemento condensado após a parte do modelo constituída por elementos de casca, o cálculo é muito mais rápido com a mesma precisão.
Note-se que o elemento condensado possui apenas propriedades elásticas. As deformações plásticas não devem atingir as extremidades do elemento. Caso contrário, podem afetar a resistência da ligação.
Os troços curtos mais curtos não plastificam nas extremidades
Este é um problema com, por exemplo, consolas de coluna fortemente carregadas ao corte por uma força muito próxima da ligação. Com elementos mais curtos, o momento fletor na extremidade do elemento é reduzido.
Se o troço curto ainda falhar à flexão, a solução alternativa é modelar o elemento com o elemento de enrijecimento e utilizar um elemento fictício para aplicar a força de corte.
Torção
O empenamento era restringido pelas restrições multiponto que ligam o nó à extremidade da viga. Estas restrições são utilizadas para impor cargas no modelo. Agora, o elemento condensado afasta as restrições e o elemento consegue deformar-se. Isto resulta num maior bimomento (momento de empenamento) na ligação.
Este é frequentemente o caso de uma junta unilateral da viga secundária à viga principal. Note-se que o dimensionamento do elemento deve ser realizado noutro local e também que o bimomento causado pelo empenamento é muito frequentemente negligenciado pelos programas de cálculo, mas deve ser tido em conta. A resistência ao empenamento de elementos de secção aberta é surpreendentemente baixa.
Carregamento simplificado / Cargas em equilíbrio
Ao utilizar o carregamento simplificado e quando o elemento contínuo é selecionado como apoio, os esforços internos são diferentes porque os comprimentos dos elementos mudaram de 1,5 × h para (1,25 + 4) × h.
- Os esforços internos são diferentes
- O painel da alma da coluna ao corte é mais solicitado. No entanto, a opção de cargas em equilíbrio é necessária para capturar corretamente o comportamento do elemento contínuo.
A utilização de Cargas em equilíbrio é sempre recomendada.
Resistência à flexão da casca reduzida para secções ocas
As resistências à carga de juntas de secções ocas nas normas são determinadas pelo Método dos Modos de Rotura, que utiliza modelos de ajuste de curvas determinados a partir de ensaios e modelos numéricos avançados. Este método de dimensionamento está implementado em todas as normas. Atualmente, o estado da arte mais recente encontra-se num projeto de prEN 1993-1-8:2022. A estrutura real contém imperfeições iniciais e tensões residuais, que não são capturadas pelos modelos de casca no IDEA StatiCa Connection. Para alcançar uma maior conformidade com os resultados das normas, a influência das tensões residuais e das imperfeições iniciais foi introduzida nos modelos do IDEA StatiCa através da redução da resistência à flexão das cascas de secções ocas com uma relação D/(2t) elevada. Isto permite reduzir a resistência dos modos de rotura das juntas, mantendo a resistência normal e à flexão dos elementos de secção oca. A redução da resistência plástica dos elementos de casca depende do fator :
Estas alterações combinadas permitiram-nos alcançar uma boa concordância com os resultados do Método dos Modos de Rotura (MMR) contido nas normas de dimensionamento. A conformidade entre o IDEA StatiCa Connection e o MMR é apresentada nas figuras seguintes.
Secções circulares ocas
Junta T, força normal, ângulo
Junta T, momento fletor no plano, ângulo
Junta T, momento fletor fora do plano, ângulo
Junta Y, força normal, ângulo
Junta Y, momento fletor no plano, ângulo
Junta Y, momento fletor fora do plano, ângulo
Junta X, força normal, ângulo
Junta X, força normal, ângulo
Junta X, força normal, ângulo
Junta K, força normal, ângulo
Secções ocas quadradas
Junta T, força normal, ângulo
Note-se que a redução da resistência devida à carga na corda não é considerada no modelo MMR. Essa é a explicação para a diferença nos resultados.
Junta T, momento fletor no plano, ângulo
Junta T, momento fletor fora do plano, ângulo
Junta Y, força normal, ângulo
Note-se que a redução da resistência devida à carga na corda não é considerada no modelo MMR. Essa é a explicação para a diferença nos resultados.
Junta Y, força normal, ângulo
Note-se que a redução da resistência devida à carga na corda não é considerada no modelo MMR. Essa é a explicação para a diferença nos resultados.
Junta X, força normal, ângulo
Junta X, força normal, ângulo
Junta X, força normal, ângulo
Junta K, força normal, ângulo
