Este artigo considera as uniões nominalmente fixadas por pinos (conexões simples) que são usadas em armações com vários andares no Reino Unido. Esta forma de construção com braçadeiras, com juntas nominalmente fixadas por pinos, é denominada ‘construção simples’.
O artigo lista os tipos de conexões simples que são mais comumente usadas no Reino Unido. Ele apresenta os procedimentos para seu design ao Eurocode 3 e discute os méritos relativos dos tipos de conexões de extremidade de viga. Os benefícios da padronização das conexões são discutidos para as conexões de viga a viga e viga a coluna, utilizando conexões de placa de aletas e conexões de placa de extremidade flexível.
Encaixes de coluna, bases de coluna e conexões de escoramento também são discutidos juntamente com uma breve menção dada a conexões especiais.
Tipos de conexões simples
Conexões simples são conexões nominalmente fixadas por pinos que são assumidas para transmitir somente o cisalhamento final e ter resistência insignificante à rotação. Portanto, não transfira momentos significativos no estado limite final. Esta definição está subjacente ao desenho de armações de vários andares no Reino Unido concebidas como ‘construção simples’, nas quais as vigas são concebidas como simplesmente suportadas e as colunas são concebidas para cargas axiais e os pequenos momentos induzidos pelas reacções finais das vigas. A estabilidade é fornecida à armação por escoramento ou pelo núcleo de concreto.
Duas formas principais de conexão simples (como mostrado à direita) são utilizadas no Reino Unido, sendo:
- Placas terminais flexíveis e
- Placas de aletas.
Conexões simples comumente encontradas incluem:
- Ligações viga a viga e viga a coluna utilizando:
- Placas terminais de profundidade parcial
- Placas terminais de profundidade total
- Placas terminais de profundidade total
- Emendas de colunas (placas de cobertura aparafusadas ou placas terminais)
- Bases de colunas
- Ligações de escoras (placas de cobertura aparafusadas ou placas terminais)
- Ligações de escoras (placas de cobertura aparafusadas).
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Conexões simples também podem ser necessárias para juntas inclinadas, vigas excêntricas a colunas e conexão a teias de colunas. Estas são classificadas como conexões especiais e são tratadas separadamente.
Procedimentos de desenho
O desenho de conexões simples é baseado na BS EN 1993-1-8 e no Anexo Nacional que a acompanha. As capacidades dos componentes de conexão são baseadas nas regras dadas na cláusula 3.6. O espaçamento dos fixadores cumpre a cláusula 3.5 e segue as recomendações apresentadas no ‘Livro Verde’ (SCI P358).
A publicação nº 126 do CECS também fornece orientações úteis sobre o projeto de conexões simples ao Eurocódigo 3.
Considerações sobre as articulações
Classificação das articulações
De acordo com BS EN 1993-1-8, articulações nominalmente afixadas:
- Deve ser capaz de transmitir as forças internas, sem desenvolver momentos significativos que possam afectar negativamente os membros ou a estrutura como um todo e
- Ser capaz de aceitar as rotações resultantes sob as cargas de projecto
Além disso, a junta deve:
- fornecer a restrição direcional aos membros que foi assumida no projeto do membro
- ter robustez suficiente para satisfazer os requisitos de integridade estrutural (resistência de amarração).
BS PT 1993-1-8 exige que todas as conexões sejam classificadas; por rigidez, que é apropriada para a análise global elástica, ou por resistência, que é apropriada para a análise global plástica rígida, ou por rigidez e resistência, que é apropriada para a análise global elástico-plástico.
Classificação por rigidez:
A rigidez rotacional inicial da conexão, calculada de acordo com BS EN 1993-1-8 , 6.3.1 é comparada com os limites de classificação dados em BS EN 1993-1-8, 5.2.2.
Alternativamente, as articulações podem ser classificadas com base em evidências experimentais, experiência de desempenho satisfatório anterior em casos similares ou por cálculos baseados em evidências de teste.
Classificação por resistência:
Os dois requisitos seguintes devem ser satisfeitos para classificar uma ligação como nominalmente pinada, com base na sua resistência:
- A resistência do momento de projecto da ligação não excede 25% da resistência do momento de projecto necessária para uma junta de plena resistência
- A junta deve ser capaz de aceitar as rotações resultantes das cargas de projecto.
O Anexo Nacional do Reino Unido à BS EN 1993-1-8 afirma que as conexões projetadas de acordo com o ‘Green Book’ (SCI P358) podem ser classificadas como juntas nominalmente fixadas por pinos.
Todas as conexões padrão dadas no ‘Green Book’ (SCI P358) podem ser classificadas como nominalmente fixadas com base nos requisitos de resistência, juntamente com uma vasta experiência de detalhes usados na prática. Deve-se tomar cuidado antes de alterar os detalhes padrão, pois a conexão resultante pode ficar fora das disposições do Anexo Nacional do Reino Unido. Em particular:
- A capacidade de rotação dos detalhes da placa de aletas padrão foi demonstrada por teste; detalhes modificados podem não ser dúcteis
- A espessura das placas finais de profundidade total foi limitada para garantir que a resistência ao momento seja inferior a 25% de uma junta de resistência total, e pode assim ser classificada como nominalmente pinada.
Integridade estrutural
Os regulamentos de construção do Reino Unido exigem que todos os edifícios devem ser concebidos para evitar colapsos desproporcionados. Geralmente, isto é conseguido projetando as juntas em uma estrutura de aço (as conexões viga-a-coluna e as emendas da coluna) para forças de amarração. A BS EN 1991-1-7 Anexo A, e o seu Anexo Nacional do Reino Unido, fornecem orientações sobre os valores de concepção das forças de ligação. Os requisitos referem-se à classe do edifício, com um valor de projecto da força de ligação horizontal geralmente não inferior a 75 kN, e normalmente significativamente superior. Os detalhes da placa de extremidade de profundidade total foram desenvolvidos para fornecer uma maior resistência de amarração em comparação com os detalhes da placa de extremidade de profundidade parcial. Mais detalhes sobre a robustez estrutural são apresentados no SCI P391 .
Seleção de tipos de conexão
A seleção de conexões de extremidade de viga pode muitas vezes estar bastante envolvida. Os méritos relativos dos três tipos de conexão (placas de extremo de profundidade parcial, placas de extremo de profundidade total e placas de aletas) estão resumidos na tabela abaixo. A selecção das vigas e ligações é geralmente da responsabilidade do empreiteiro que escolherá o tipo de ligação de acordo com a carga de trabalho de fabrico, economia e estabilidade temporária durante a montagem.
| Placa de extremidade de profundidade parcial | Placa de extremidade de profundidade total | Placa de extremidade de acabamento | ||
|---|---|---|---|---|
| Design | ||||
| Resistência do coração – percentagem de resistência do feixe | Subir a 75% | 100% | Subir a 50% Subir a 75% com duas linhas verticais de parafusos |
|
| Resistência de amarração | Fair | Bom | Bom | |
| Considerações especiais | ||||
| Articulações com costura | Fair | Fair | Bom | |
| Feixes excêntricos a colunas | Fair | Fair | Bom | |
| Ligação a teias de coluna | Bom | Bom | Bom | Fair Facilitar a montagem, pode ser necessária a remoção de flanges. Pode ser necessário endurecimento para placas de aletas longas |
| Fabricação e tratamento | ||||
| Fabricação | Bom | Bom | Bom | Bom Bom pode ser necessário endurecimento para placas de barbatanas longas |
| Tratamento de superfície | Bom | Bom | ||
| Erecção | ||||
| Facilidade de erecção | Fara Cuidado necessário para dois…ligações laterais |
Fair Cuidado necessário para dois…ligações laterais |
Bom | |
| Ajuste do local | Fair | Fair | Fair | |
| Estabilidade temporária | Fair | Bom | Fair | |
Pavimentos compostos
É reconhecido que a interacção com um pavimento composto irá afectar o comportamento de uma simples ligação. A prática comum é projetar tais conexões sem utilizar os benefícios da continuidade das armaduras através da laje de concreto. No entanto, o SCI P213 permite a continuidade das armaduras ao proporcionar conexões relativamente simples em toda a profundidade da placa com resistência substancial ao momento. Em uma estrutura escorada, essa resistência pode ser usada para reduzir o momento médio e a deflexão, facilitando a seleção de uma viga menor.
Custos
Conexões simples são invariavelmente mais baratas de fabricar do que as conexões resistentes ao momento, pois envolvem muito menos esforço de fabricação, particularmente na soldagem.
Dar orientações específicas sobre os custos é difícil, pois as taxas de fabricação de um Empreiteiro de Siderurgia podem variar consideravelmente e dependem do nível de investimento em instalações e maquinário. No entanto, o principal objetivo é minimizar o conteúdo do trabalho. O custo do material para acessórios e parafusos é pequeno em comparação com os custos de mão-de-obra, que são dominados pelo conteúdo da soldagem. Em uma oficina de fabricação típica o custo de fabricação de conexões pode ser de 30% a 50% do custo total de fabricação.
Sustentabilidade
As conexões normalizadas são eficientes em sua produção. Os empreiteiros equipam as suas oficinas com maquinaria especializada que aumenta a velocidade de fabrico, permitindo-lhes produzir acessórios e preparar os membros muito mais rapidamente do que fariam se a configuração das ligações fosse diferente de cada vez.
Os detalhes padronizados significam que a estrutura de aço é simples de montar, o que proporciona um ambiente de trabalho mais seguro para os montadores de aço.
Devido à natureza da maioria das juntas aparafusadas, as ligações são desmontáveis no final da vida útil da estrutura. A estrutura de aço pode ser desmontada, reutilizada ou reciclada, reduzindo assim o impacto ambiental da construção.
Ligações normalizadas
Os benefícios da normalização
Numa estrutura típica de vários andares, as ligações podem representar menos de 5% do peso da estrutura, e 30% ou mais do custo total. As conexões eficientes terão, portanto, o menor conteúdo de detalhamento, fabricação e montagem de mão-de-obra.
| Componente | Opção preferida | Notações |
|---|---|---|
| Ajustes | Material de grau S275 | Tamanhos recomendados de placas de extremidade e placas de aletas – ver tabela abaixo |
| Bolts | M20 8.8 Parafusos, totalmente rosqueados | Algumas conexões com cargas pesadas podem precisar de parafusos de diâmetro maior
Pinos fundadores podem ser M20, M24, M30, 8.8 ou 4.6 |
| Furos | De um modo geral, 22 mm de diâmetro, perfurado ou perfurado | 26 mm de diâmetro para parafusos M24
6 mm de sobredimensionamento para parafusos de fundação |
| Soldaduras | Soldaduras de filete geralmente 6 mm ou 8 mm de comprimento da perna | Soldaduras maiores podem ser necessárias para algumas bases de colunas |
| Ajustamentos | Localização | ||
|---|---|---|---|
| Tamanho (mm) | Espessura (mm) | Placa final | Placa final |
| 100 | 10 | – | |
| 120 | 10 | • | |
| 150 | 10 | • | • |
| 160 | 10 | • | |
| 180 | 10 | • | – |
| 200 | 12 | – | |
Beam-para as ligações feixe a feixe e feixe a coluna
Os procedimentos de desenho indicados abaixo são adequados tanto para o cálculo manual como para a preparação de software de computador.
Conexões de desenho à mão podem ser um processo trabalhoso e por isso um conjunto completo de tabelas de resistência foi incluído no ‘Livro Verde’ (SCI P358).
Verificando a resistência de uma junta nominalmente fixada envolve três etapas:
- Segurando que a junta é detalhada de forma a desenvolver apenas momentos nominais que não afectem negativamente os membros ou a própria junta. A articulação deve ser detalhada de modo a comportar-se de forma dúctil.
- Identificar o percurso de carga através da articulação, ou seja, da viga até ao membro de suporte.
- Verificar a resistência de cada componente.
Para um design normal, há dez verificações de procedimento de design para todas as partes de uma junta viga a viga ou viga a coluna para cisalhamento vertical.
São necessárias mais seis verificações para verificar a resistência de amarração da junta. As ligações viga a coluna devem ser capazes de resistir às forças de amarração laterais, a menos que essas forças sejam resistidas por outros meios dentro da estrutura, tais como as lajes do chão.
A tabela abaixo resume as verificações de procedimento de projeto necessárias para placas de extremidade de profundidade parcial, placas de extremidade de profundidade total e placas de aletas. Os procedimentos de projeto estão descritos integralmente no ‘Livro Verde’ (SCI P358).
| Verificações do procedimento de desenho | Placa de extremidade de profundidade parcial | Pull-placa de profundidade | Placa de acabamento |
|---|---|---|---|
| 1 Prática de detalhamento recomendada | ✔ | ✔ | ✔ |
| 2 Feixe suportado | Soldaduras | Soldaduras | Grupo de parafusos |
| 3 Feixe suportado | N/A | N/A | Placa de acabamento |
| 4 Feixe suportado | Web em cisalhamento | ||
| 5 Feixe suportado | Resistência a um entalhe | N/A | Resistência a um entalhe |
| 6 Feixe suportado | Estabilidade local do feixe entalhado | N/A | Estabilidade local do feixe dentado |
| 7Feixe sem restrições suportado | Estabilidade total do feixe dentado | N/A | Estabilidade total do feixe dentado feixe |
| 8 Ligação | Grupo parafusos | Grupo parafusos | Soldaduras |
| 9 Ligação | Ponta final em corte | N/A | N/A |
| 10 Feixe de suporte/coluna | Ser e suporte | ||
| 11 Resistência de amarração | Armas e parafusos | ||
| 12 Resistência de amarração | Tela de feixe suportado | ||
| 13 Resistência de amarração | Soldaduras | ||
| 14 Resistência de amarração | Tela de coluna de suporte (UKC ou UKB) | ||
| 15 Amarração resistência | Parede da coluna de suporte (RHS ou SHS) | ||
| 16 Resistência de amarração | N/A | N/A | Parede da coluna de suporte (CHS) |
Notas:Nesta tabela são incluídas verificações da resistência à flexão, cisalhamento, local e lateral de uma secção de viga entalhada, uma vez que é normalmente na fase de detalhe que é estabelecida a exigência de entalhes, após a qual, uma verificação deve ser feita na seção reduzida
Conexões feixe a feixe
feixe a feixeligações de coluna
Conexões de extremo flexível
Conexões de extremo flexível tipo placa são mostradas na figura à direita. A placa terminal, que pode ser de profundidade parcial ou profundidade total, é soldada à viga suportada na oficina. A viga é então aparafusada à viga ou coluna de suporte no local.
Este tipo de ligação é relativamente barata mas tem a desvantagem de haver poucas oportunidades de ajuste no local. O comprimento total da viga precisa ser fabricado dentro de limites apertados, embora pacotes possam ser usados para compensar tolerâncias de fabricação e de montagem.
As placas de extremidade são provavelmente as mais populares das conexões de viga simples atualmente em uso no Reino Unido. Elas podem ser usadas com vigas inclinadas e podem tolerar deslocamentos moderados nas juntas de viga para coluna.
Flowdrill, Hollo-Bolts, Parafusos cegos ou outros conjuntos especiais são utilizados para ligações a colunas de secção oca.
Requisitos de detalhamento e verificações de projeto para conexões de placas de extremidade de profundidade parcial e profundidade total, que são aplicáveis a conexões de feixe para feixe, bem como conexões de feixe para coluna, são amplamente cobertas no ‘Livro Verde’ (SCI P358). Estes incluem procedimentos, exemplos trabalhados, detalhamento e tabelas de resistência de projeto.
Uma ferramenta de design de placa terminal também está disponível.
Detalhes da placa terminal flexível padrão (profundidade total e profundidade parcial) são mostrados na figura abaixo, juntamente com as dimensões e encaixes recomendados.
| Feixe suportado | Tamanho da placa terminal recomendada bp × tp |
Bolt gauge p3 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Up a 533 UB | 150 × 10 | 90 | ||||||||||
| 533 UB e superiores | 200 × 12 | 140 | ||||||||||
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| Feixe suportado | Tamanho da placa recomendada bp × tp |
Bolt gauge p3 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Up a 533 UB | 180 × 10 | 90 | ||||||||
| 533 UB e superiores | 200 × 12 | 110 | ||||||||
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Placas de acabamento
Conexões de placa de acabamento são económicas de fabricar e simples de erguer. Estas conexões são populares, pois podem ser as conexões mais rápidas para erguer e superar o problema dos parafusos compartilhados em conexões de dois lados.
Uma conexão de placa de aleta consiste em um comprimento de placa soldada na oficina ao membro de suporte, para o qual a teia de viga suportada é aparafusada no local, como mostrado na figura abaixo. Existe uma pequena folga entre a extremidade da viga suportada e a coluna de suporte.
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Conexões de placa de aletas
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No desenho de uma conexão de placa de aletas é importante identificar a linha de ação apropriada para o cisalhamento. Há duas possibilidades: ou o cisalhamento actua na face da coluna ou actua ao longo do centro do grupo de parafusos que liga a placa de barbatanas à teia da viga. Por este motivo, ambas as secções críticas devem ser verificadas por um momento mínimo, tomado como produto da cisalhadura vertical e a distância entre a face da coluna (ou teia da viga) e o centro do grupo de parafusos. Ambas as seções críticas são então verificadas para o momento resultante combinado com o cisalhamento vertical. Devido à incerteza do momento aplicado à placa de aletas, as soldas da placa de aletas são dimensionadas para serem resistentes ao máximo.
Conexões da placa de aletas derivam sua capacidade de rotação no plano a partir da deformação do parafuso no cisalhamento, da distorção dos furos do parafuso no rolamento e da flexão fora do plano da placa de aletas. Note que as placas de aletas com saliências longas têm tendência a torcer e falhar por torção lateral de encurvadura. Uma verificação adicional para considerar este comportamento está incluída nos procedimentos de projeto das conexões da placa de aletas.
O ‘Livro Verde’ (SCI P358) cobre os requisitos de detalhamento, verificações de projeto e procedimentos aplicáveis ao projeto da placa de aletas. Exemplos trabalhados e tabelas de resistência do projeto também são fornecidos nesta publicação.
Uma ferramenta de design de placa de aletas também está disponível.
| Profundidade nominal do feixe suportado (mm) |
Linhas verticais dos parafusos n2 |
Tamanho recomendado da placa de aletas (mm) |
Espaçamento horizontal dos parafusos, e2/e2 ou e2/ p2/e2 (mm) |
Gap, gh (mm) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤610 | 1 | 100 × 10 | 50/50 | 10 | ||||||
| >610* | 1 | 120 × 10 | 60/60 | 20 | ||||||
| ≤610 | 2 | 160 × 10 | 50/60/50 | 10 | ||||||
| >610* | 2 | 180 × 10 | 60/60/60 | 20 | ||||||
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* Para vigas com mais de 610 mm de profundidade nominal, a relação vão/fundidade da viga não deve exceder 20 e a distância vertical entre Os parafusos extremos não devem exceder 530 mm |
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Aumento do interesse no uso do S355 para placas de aletas suscitou perguntas sobre a rigidez de tais conexões – elas ainda estão nominalmente fixadas? Para responder a esta pergunta, a BCSA e a Steel for Life encomendaram à SCI a realização de pesquisas comparando o comportamento das conexões das placas de aletas com as placas de aletas S275 e S355. O estudo concluiu que, desde que a geometria de conexão padronizada apresentada no Livro Verde seja respeitada, placas de aletas de 10 mm em S355 são classificadas como conexões nominalmente afixadas e podem ser usadas como uma alternativa às placas S275. Mais informações estão disponíveis em um artigo na edição de maio de 2018 da revista NSC.
Emendas de colunas
Emendas de colunas em construção de vários andares são necessárias para fornecer resistência e continuidade de rigidez em ambos os eixos das colunas. As emendas típicas de colunas aparafusadas usadas para seção I laminada e membros de seção oca são mostradas na figura à direita.
Emendas são normalmente fornecidas a cada dois ou três andares e normalmente estão localizadas aproximadamente 600mm acima do nível do piso. Isto resulta em comprimentos convenientes para a fabricação, transporte e montagem, e dá fácil acesso a partir do piso adjacente para aparafusar no local. O fornecimento de emendas em cada nível de piso raramente é econômico, uma vez que a economia em material de coluna é geralmente muito superior aos custos de material, fabricação e montagem do fornecimento da emenda.
Emendas de placas de cobertura aparafusadas para as seções I:
Existem duas categorias para este tipo de ligação:
- tipo de rolamento
- tipo sem rolamento.
Na emenda tipo rolamento (ver figura abaixo) as cargas são transferidas em rolamento directo do eixo superior, directamente ou através de uma placa de divisão. A emenda do tipo “rolamento” é a conexão mais simples, geralmente com menos parafusos do que a emenda sem rolamento, e é, portanto, a mais usada na prática.
Quando não há tensão líquida, uma conexão padrão pode ser usada, entretanto a BS EN 1993-1-8 impõe a exigência de que as placas e parafusos de emenda transmitam pelo menos 25% da força de compressão máxima na coluna.
Para emendas do tipo rolamento, a resistência de amarração provavelmente será a verificação crítica.
Emendas categorizadas como não portadoras (ver figura abaixo) transferem cargas através dos parafusos e placas de emenda. Qualquer rolamento direto entre os membros é ignorado, sendo a conexão às vezes detalhada com um espaço físico entre os dois eixos. O projeto de uma emenda não portante está mais envolvido, pois todas as forças e momentos devem ser transmitidos através dos parafusos e das placas de emenda. Para emendas do tipo não portante, os requisitos mínimos em BS EN 1993-1-8 são muito onerosos, sendo baseados na capacidade dos membros e não na força aplicada.
Como as emendas são geralmente fornecidas logo acima dos níveis do piso, o momento devido à ação da escora é considerado insignificante. Os momentos induzidos nas emendas colocadas em outras posições, no entanto, devem ser levados em consideração.
Emendas de coluna devem manter as emendas conectadas em linha, e onde for prático, as emendas devem ser organizadas de forma que o eixo central do material de emenda coincida com o eixo central das seções de coluna acima e abaixo da emenda. Se as secções das colunas forem deslocadas (por exemplo, para manter uma linha externa constante) o momento devido à excentricidade deve ser contabilizado no desenho da junta.
Verificações de desenho necessárias para emendas aparafusadas de colunas de placas de cobertura, assim como procedimentos, exemplos trabalhados, requisitos de detalhamento e tabelas de resistência de desenho estão disponíveis no capítulo 6 do ‘Livro Verde’ (SCI P358).
Este tipo de emenda, constituída por placas soldadas nas extremidades das colunas inferior e superior e depois simplesmente aparafusadas no local, é normalmente utilizada na construção tubular, mas também pode ser utilizada em secções abertas.
A forma mais simples da conexão é a indicada na figura à direita e é satisfatória desde que as extremidades de cada eixo sejam preparadas da mesma forma que para uma emenda do tipo rolamento. A possibilidade de inversão de carga deve ser considerada, além da estabilidade durante a montagem e requisitos de amarração.
Embora seja comumente usada, é difícil demonstrar que as emendas de tampa e base atendem aos requisitos da cláusula 6.2.7.1(14) da BS EN 1993-1-8. Se esses tipos de emendas forem utilizados, a prática comum é assegurar que as placas sejam espessas e que os parafusos estejam localizados próximos aos flanges para aumentar a rigidez da conexão. Placas estendidas, com parafusos fora do perfil da seção podem ser usadas. Se as emendas da tampa e da placa de base estiverem localizadas longe de um ponto de retenção, deve ser dada uma atenção especial para assegurar a rigidez adequada para que o desenho do membro não seja invalidado.
‘Tampa e base’ ou emendas da coluna ‘placa terminal’ estão cobertas no capítulo 6 do ‘Livro Verde’ (SCI P358). Os requisitos de detalhamento, procedimentos de projeto, exemplos trabalhados e tabelas de resistência de projeto são fornecidos.
Bases de colunas
Bases de colunas típicas, como mostrado na figura à direita, consistem em um único filete de placa soldada na extremidade da coluna e fixada à fundação com quatro parafusos de fixação. Os parafusos são fundidos na base de concreto em tubos ou cones de localização e são dotados de placas de ancoragem para evitar o arrancamento. A argamassa de alta resistência é vertida no espaço abaixo da placa (ver figura abaixo).
As bases dos pilares estão frequentemente sujeitas apenas a compressão axial e cisalhamento. No entanto, a elevação e o cisalhamento horizontal podem ser um caso de desenho para bases de colunas em baías com contraventamento.
Conexão da base da coluna
Uma placa de base rectangular ou quadrada simples é quase universalmente utilizada para colunas em construção simples. A placa de base deve ter tamanho e resistência suficientes para transmitir a força de compressão axial da coluna para a fundação através do material de assentamento, sem exceder a resistência local da base.
Está disponível uma ferramenta de desenho de placa de base.
Bases de colunas são geralmente projetadas para transferir a força da coluna para a placa de base em rolamento direto. Os sistemas de retenção são projetados para estabilizar a coluna durante a construção, e resistir a qualquer elevação em baías com contraventamento. Em alguns casos, assume-se que o cisalhamento horizontal modesto também é transportado pelos parafusos de retenção.
Transferência de cisalhamento horizontal
A forma como as forças de cisalhamento horizontal são transferidas para a fundação não é bem pesquisada. Alguns projetistas verificam a resistência dos parafusos de retenção, e se certificam de que eles estão adequadamente betumados. Esta prática tem sido seguida com sucesso para as bases de armação de portal, que transportam uma cisalhamento significativo.
Braçados podem ter forças de cisalhamento relativamente altas. Os projetistas podem optar por fornecer um toco de cisalhamento soldado na parte inferior da base, embora o rebaixo possa complicar a fundição da fundação, devendo ser dada especial atenção à operação de cisalhamento. Os métodos de projeto que cobrem este tipo de detalhe são fornecidos no ‘Green Book’ (SCI P398).
Solar entre a extremidade da coluna e a placa base será transmitido por soldas entre a coluna e a placa base. As soldas podem ser fornecidas apenas para a teia, ou ao redor de partes do perfil – é geralmente encontrado que a resistência da solda é mais do que adequada para forças de cisalhamento modestas.
Conexões de escora
Os membros de escora incluem planas, ângulos, canais, seções I e seções ocas. Os arranjos de escoramento podem envolver os membros de escoramento trabalhando somente em tensão, ou tanto em tensão quanto em compressão. Na maioria dos casos, o membro de escora é fixado por meio de parafusos a uma placa de fixação, que é soldada à viga, à coluna, ou mais comumente soldada à viga e sua conexão final, como mostrado na figura à direita.
Sistemas de escora são geralmente analisados assumindo que todas as forças se cruzam nas linhas centrais dos membros. No entanto, a realização desta suposição nos detalhes da ligação pode resultar numa ligação com uma chapa de fixação muito grande, especialmente se a escora for rasa ou íngreme. Muitas vezes é mais conveniente organizar as intersecções dos membros para fazer uma junta mais compacta e verificar localmente os efeitos das excentricidades que são introduzidas.
As ligações de travamento são geralmente feitas com parafusos não pré-carregados nos orifícios livres. Em teoria, isto permite pelo menos algum movimento na conexão, mas na prática isto é ignorado na construção ortodoxa. Em alguns casos pode ser que o movimento de inversão seja inaceitável – conexões pré-carregadas devem ser usadas nestas circunstâncias.
O processo geral de design é:
- Identificar o caminho de carga através da conexão
- Alterar a conexão para assegurar que a intenção de design dos membros é realizada, por exemplo, as conexões de viga permanecem nominalmente fixadas por pinos
- Inclua os efeitos de qualquer excentricidade significativa
- Verifique os componentes na conexão.
Conexão com pinos para um membro de fixação tubular
Regras de desenho para determinar a resistência da placa de fixação são dadas no ‘Livro Verde’ (SCI P358).
Uma ferramenta de desenho de chapa de fixação também está disponível.
Conexões especiais
Conexões de estrutura de aço para construção simples, ilustradas acima, geralmente produzirão a estrutura de aço mais económica. Um desvio destas ligações resultará inevitavelmente num aumento do custo global. O aumento nos custos de desenho detalhado, fabricação e montagem pode ser superior a 100% se as conexões não padrão formarem a maioria das conexões utilizadas.
A necessidade de conexões especiais pode muitas vezes ser evitada através de uma seleção criteriosa de tamanhos de membros. Uma estrutura de peso mínimo é pouco provável que seja a mais rentável. Portanto, é uma boa prática econômica garantir que a estrutura de aço possa ser colocada com linhas centrais em grades estabelecidas. Os flanges superiores das vigas devem, sempre que possível, estar a um nível constante, mas isto é menos crítico para o custo do que conexões excêntricas.
Ao projetar conexões especiais, pode ser possível usar uma versão modificada de uma das conexões padronizadas fornecidas no Livro Verde, sujeita a verificações adicionais de projeto. Os princípios de desenho e as regras de dimensionamento de componentes dadas no Livro Verde devem ser incorporadas no desenho das conexões, tanto quanto possível.
Exemplos típicos de situações onde conexões especiais são necessárias são apresentados no ‘Livro Verde’ (SCI P358).
- 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 BS PT 1993-1-8:2005. Eurocódigo 3: Concepção de estruturas de aço. Desenho de juntas, BSI
- 2.0 2.1 2.2 NA a BS EN 1993-1-8:2005. Anexo Nacional do Reino Unido ao Eurocódigo 3: Desenho de estruturas de aço. Desenho de juntas, BSI
- ECCS Publication No. 126 European Recommendations for the Design of Simple Joints in Steel Structures. J. P. Jaspart et al. 2009.
- BS PT 1991-1-7:2006+A1:2014. Eurocódigo 1: Acções sobre estruturas. Ações em geral. Acções acidentais. BSI
- NA+A1:2014 to BS PT 1991-1-7:2006+A1:2014. Anexo Nacional do Reino Unido ao Eurocódigo 1: Ações sobre estruturas. Acções de carácter geral. Acções acidentais. BSI
Leitura adicional
- Manual dos Designers de Aço 7ª Edição. Editores B Davison & G W Owens. The Steel Construction Institute 2012, Chapter 27
- Arquitectural Design in Steel – Trebilcock P and Lawson R M publicado por Spon, 2004
Recursos
- SCI P358 Joints in Steel Construction – Simple Joints to Eurocode 3, 2014
- SCI P213 Juntas em Construção – Conexões Compostas, 1998
- SCI P391 Robustez Estrutural de Edifícios com Estrutura de Aço, 2011
- SCI P398 Juntas em Construção Metálica: Articulações resistentes ao homem para Eurocódigo 3, 2013
- Especificação Nacional de Estruturas Metálicas (7ª Edição), Publicação No. 62/20, BCSA 2020
- Arquitectural Recurso Didáctico. Guia do Estúdio. SCI 2003
Ferramentas de projeto de conexão:
- Desenhador de placa base
- Desenhador de placa final
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