Classificação Segundo ANSI/AISC (2005)

Quanto à rigidez, a norma americana ANSI/AISC (2005) classifica as ligações, primeiramente, em dois grandes grupos:

• Ligações simples: São as ligações que não transferem momentos significativos. Essas ligações devem ser capazes de acomodar toda a rotação relativa, incluindo as rotações inelásticas.

• Ligações a momento (moment connections): Ao contrário da primeira, as ligações são capazes de transmitir momento fletor não desprezíveis.

Dois tipos de ligações a momento (moment connection) podem ser identificados:

• FR (Fully-Restrained): A esta classe, pertencem as ligações que transferem momentos e que não apresentam rotação relativa significante. Essas ligações devem ter rigidez suficientemente capaz de manter o ângulo entre os elementos concorrentes ao ser atingido os estados limites últimos. A análise de uma

estrutura composta por ligações do tipo FR deve ser feita considerando engastamento perfeito.

• PR (Partially-Restrained): Nesta classe classificam-se as ligações que transmitem momentos, porém a rotação relativa entre os elementos concorrentes não é desprezível. A análise de uma estrutura composta por ligações classificadas como

PR deve ser deita considerando as características M- .

A devida classificação da ligação quanto ao seu comportamento estrutural possibilita, na etapa de análise global da estrutura, prever como deve ser encarada a modelagem do pórtico. Na fase de análise da estrutura de um modo global, a classe na qual a ligação se insere dará informações sobre como deve ser considerada a ligação no modelo estrutural: rótula, engaste ou ligação semi-rígida.

Com isso, uma ligação classificada como simples, conduz a consideração, na análise do modelo estrutural, de uma situação de livre rotação. Enquanto que uma ligação dita FR (Fully-Restrained), sugere a adoção da condição de total restrição à rotação relativa.

Entretanto, muitas ligações apresentam comportamento de restrição parcial, PR (Partially-Restrained), e neste caso a flexibilidade da conexão deve ser estimada e incorporada na análise estrutural do sistema. Para tanto, no caso do estado limite de utilização, onde a solicitação da ligação é pequena em relação a sua capacidade resistente, é usual utilizar molas com rigidez devidamente calibrada e comportamento linear.

Contudo, na maioria dos casos, é comum observar um comportamento não- linear, em termos da relação momento-curvatura, mesmo em baixos níveis de rotação. Isso demanda uma abordagem à luz de uma análise não-linear física da estrutura, o que requer o conhecimento do comportamento momento-curvatura da ligação, bem como uma análise iterativa e, portanto, bem mais trabalhosa.

O ANSI/AISC (2005) cita autores que fornecem relações momento-curvatura de diversas ligações, onde o processo de ruptura é comandado por um determinado modo

de falha da ligação. Para utilização de diagramas fornecidos pela literatura específica, é necessário que a ligação a ser estudada, ou projetada, se enquadre dentro do escopo no qual está inserido o estudo. Além disso, deve haver coerência entre os modos de falha observados no estudo e os modos de falha esperados.

Segundo o ANSI/AISC (2005) esse comportamento não-linear da ligação, que se pronuncia ainda em baixos níveis de solicitação, faz com que a rigidez inicial Ki não

caracterize adequadamente a resposta da ligação ainda nos estados de utilização. É tomada então a rigidez secante Ks para melhor caracterizar o comportamento da ligação:

s s s M K

θ

onde Ms e s são o momento e a rotação em um determinado nível de solicitação de

utilização, respectivamente.

Para se classificar uma ligação é necessário haver parâmetros de comparação com os elementos concorrentes a ligação. Dessa forma, o ANSI/AISC (2005) considerada os seguintes parâmetros:

Ks – Rigidez secante da ligação;

L – Comprimento da barra concorrente usada para comparação;

EI – Rigidez a flexão da barra concorrente usada para comparação.

Com isso, definem-se os seguintes limites:

• Se

K

L/EI

≥20

K

L/EI

≤2

• Se , a ligação é classificada como de restrição parcial, PR (Partially-Restrained).

20

/

A Figura 2.15 ilustra os limites de classificação estabelecidos pelo ANSI/AISC (2005).

Figura 2.15 – Classificação das ligações quanto à rigidez, ANSI/AISC (2005).

Quanto à resistência das ligações, o ANSI/AISC (2005) define esta como sendo o momento equivalente ao pico do diagrama momento-curvatura, o que representa a manifestação de um estado limite. Entretanto, se o diagrama não apresentar máximo definido, então a resistência é admitida como o momento equivalente à rotação de 0,02 radianos.

A norma americana ressalta a relevância em definir um limite inferior em termos de resistência, abaixo do qual a conexão é considerada como simples (não transfere momento). Dessa forma, ligações que transferem menos que 20% do momento de plastificação total do elemento conectado, num nível de rotação de 0,02 radianos, são consideradas como ligações que não apresentam resistência à rotação para projeto.

Quanto à resistência e ductilidade da ligação, é importante comentar que, mesmo a ligação classificada como FR, esta pode apresentar momento resistente menor do que o momento de plastificação total do elemento conectado. Neste caso, a ductilidade do sistema é comandada pela plastificação da ligação.

Analogamente, uma ligação dita PR pode apresentar um momento resistente maior do que o momento de plastificação total da barra concorrente, nesse caso a ductilidade do sistema é comandado pela plastificação da barra concorrente.

No caso da resistência da ligação ser consideravelmente maior do que o momento de plastificação total do elemento conectado, a ligação pode ser considerada elástica. Por outro lado, se a resistência da ligação pouco excede o momento de plastificação total do elemento conectado, então a ligação sofre deformações plásticas iniciais antes do esgotamento da capacidade resistente do elemento conectado.