pilares mistos - autenticação · exemplos de pilares mistos perfis metálicos revestidos com...
TRANSCRIPT
Exemplos de pilares mistos
Perfis metálicos revestidos com betão
Perfis metálicos parcialmente revestidos com betão
Perfis tubulares rectangulares cheios com betão
Perfis tubulares circulares cheios com betão
Perfis tubulares cheios com betão revestindo um perfil aberto
Perfis compostos soldados parcialmente revestidos com betão
Vantagens dos pilares mistos
• Grande capacidade de carga com pequena secção transversal • Possibilidade de formação de rótulas plásticas
• Boa resistência ao fogo para pilares totalmente revestidos a
betão
• Poucos problemas com a encurvadura local
• Possibilidade de pré-fabricação
• Ligações simples
• Economia de material
Encurvadura local Os efeitos da encurvadura local poderão ser desprezados quando as secções de aço estão totalmente revestidas de betão ou no que respeita a outros tipos de secções, desde que não sejam ultrapassados os valores máximos dados no quadro seguinte.
Limites para o valor da esbelteza
Secções Representação esquemática Limite da esbelteza
perfis tubulares circulares
y
z
dt
yf23590
td
×≤
perfis tubulares
rectangulares
y
z
t
h
b
yf23552
th
×≤
perfis parcialmente
revestidos A betão
t f
y
z
b
h
yf f23544
tb
×≤
Métodos de cálculo para pilares mistos EN1994-1-1 (6.7)
• Método Geral, cujo âmbito inclui elementos de secção transversal assimétrica ou não uniforme ao longo do comprimento do pilar; exige a utilização de programas de cálculo específicos já que os esforços devem ser determinados através de uma análise elasto-plástica.
• Método Simplificado, para os elementos de secção transversal
duplamente simétrica e uniforme ao longo do comprimento do elemento; recorre à utilização das curvas Europeias para a encurvadura.
Estes dois métodos são baseados nas seguintes hipóteses:
• Existe interacção total entre o perfil metálico e o betão até que ocorra o colapso;
• As imperfeições geométricas e tensões residuais são
contabilizadas na análise através da consideração de imperfeições iniciais;
• As secções planas permanecem planas depois da coluna se
deformar. Só será estudado o Método Simplificado por ser de aplicabilidade à generalidade dos casos práticos.
Método Simplificado Considerações gerais
Tema de Aplicação Regra Esquema representativo
Recobrimento
O recobrimento de betão
não deverá ser inferior nem a 40 mm nem a um sexto
da largura b do banzo 6.7.5(2)
b
b
Pmm(40mm, b/6)
Pmm(40mm, b/6)
Armadura longitudinal
A armadura longitudinal As não deverá ser inferior a
0,3% da área de betão Ac. 6.7.5.2(1)
A >0,3%As c
Armadura transversal
No caso de secções de aço parcialmente revestidas, a
posição do betão deverá ser mantida através de uma armadura transversal
6.7.4.2(8)
Recobrimento
Recobrimento não deverá ser superior a:
h3,0cz = b4,0cy =
6.7.3.1(2)
c b c
b
c
h
c
tw
t f
c
z
y y
c
z
hc
Armadura longitudinal
Armadura longitudinal As utilizada nos cálculos não
deverá exceder 6% da área total de betão, Ac.
6.7.3.1(3)
A < 6%As c
Considerações gerais
• A contribuição do aço δ deverá satisfazer a condição seguinte:
9,02,0 ≤δ≤ em que:
Rdpl,
yda
NfA
=δ
• A relação altura-largura da secção mista deverá situar-se entre os limites 0,2 e 5,0.
0,5bh2,0 <<
• A esbelteza relativa λ deverá satisfazer a seguinte condição:
• 0,2≤λ
em que:
cr
Rk,pl
NN
=λ
Secção transversal Esforços resistentes 1 - Esforço axial (N) A resistência plástica à compressão Npl,Rd de uma secção mista é calculada pela soma das resistências plásticas dos seus componentes:
NEd− +
fsk
−
/γs
+
0,85fck /γcfsk/γs
fy /γa
s
sks
c
ckc
a
yaRd,pl
fAfA85,0f
ANγ
×+γ
××+γ
×=
Esta expressão aplica-se às secções de aço revestidas de betão e parcialmente revestidas de betão.
Nas secções ocas (quadradas ou rectangulares) cheias de betão, o coeficiente 0,85 poderá ser substituído por 1,0.
s
sks
c
ckc
a
yaRd
fAfAf
Aγ
×+γ
×+γ
×=,plN
No caso de secções ocas circulares cheias de betão, poderá ter-se em conta o aumento da resistência do betão devido ao confinamento se:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
≤
≤=λ
1,0de
5,0N
N
cr
Rk,pl
em que:
Ed
Ed
NMe = é a excentricidade da carga axial;
d é o diâmetro exterior da secção do pilar misto.
A resistência plástica à compressão poderá ser calculada a partir da seguinte expressão:
s
sks
ck
yc
c
ckc
a
yaaRd,pl
fAff
dt1fA
fAN
γ+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛η+
γ+
γη=
em que:
t é a espessura do perfil metálico tubular;
d é o diâmetro exterior do pilar misto; d
t
s
sks
ck
yc
c
ckc
a
yaaRd,pl
fAff
dt1fA
fAN
γ+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛η+
γ+
γη=
( )( )
( )
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎨
⎧
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=η
=η
→>
⎪⎩
⎪⎨
⎧
×−η=η
×η−+η=η
→≤<
⎪⎩
⎪⎨
⎧
η=η
η=η
→=
0,0
0,11,0depara
de101
de1011,0de0para
0epara
c
a
0cc
0a0aa
0cc
0aa
em que:
( ) 0,12325,00a ≤λ×+×=η
0,0175,189,42
0c ≥λ×+λ×−=η
2 – Flexão composta (N + M) A resistência de uma secção à flexão composta assim como a correspondente curva de interacção poderão ser calculadas considerando blocos rectangulares de tensões.Como simplificação, a curva de interacção poderá ser substituída por uma linha poligonal.
• Npm,Rd deverá ser considerado igual a 0,85 fcd Ac para as secções revestidas de betão e parcialmente revestidas de betão;
• Npm,Rd deverá ser considerado igual a fcd Ac para as secções
ocas cheias de betão.
3 – Influência do esforço transverso (V) Na determinação da curva de interacção (N+M), deverá considerar-se a influência do esforço transverso se o esforço Va,Ed na secção de aço for superior a 50 % do valor de cálculo da resistência ao esforço transverso Vpl,a,Rd dessa secção de aço.
considera-se a interacção de V no diagrama N+M
5,0VV
se
5,0VV
se
Rd,a,pl
Ed,a
Rd,a,pl
Ed,a
≤
>
não se considera a interacção de V no diagrama N+M
( )ρ−= 1f'f ydyd
2
Rd,a,pl
Ed,a 1VV
2⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡−⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=ρ
• O esforço transverso Va,Ed não deverá ser superior à resistência
ao esforço transverso da secção de aço.
• O esforço transverso actuante, VEd poderá ser distribuído entre Va,Ed no aço e Vc,Ed na secção de betão armado na mesma proporção com que cada um destes Va,Ed (aço) e Vc,Ed (betão) contribui para o momento flector resistente da secção, Mpl,Rd:
•
- Perfil metálico: EdRd,pl
Rd,a,plEd,a V
MM
V =
- Betão armado: Ed,aEdEd,b VVV −=
em que:
Mpl,a,Rd é o momento plástico resistente da secção de aço;
Mpl,Rd é o momento plástico resistente da secção mista;
Va,Ed e Vb,Ed são os esforços transversos actuantes referentes a cada um dos
materiais, aço e betão respectivamente;
Como simplificação, poderá admitir-se que VEd actua apenas na secção de aço.