R ESISTÊNCIA À FLEXÃO SEGUNDO O EIXO Y Y DE SECÇÕES COM PERFIL

PERFIL METÁLICO PARCIALMENTE ENVOLVIDO EM BETÃO

(M+)

A análise da resistência ao momento fletor (negativo e positivo) de vigas mistas com perfil metálico parcialmente envolvido em betão segundo a EN 1994-1-2, Anexo F apresenta a particularidade de ser realizada considerando a redução da secção efetiva dos diferentes componentes da secção.

Quanto à análise do momento positivo, será descrito o processo de cálculo de uma secção composta por um banzo de betão maciço com duas filas horizontais de armaduras e o perfil metálico parcialmente betonado com outras duas filas de armaduras.

De acordo com as disposições apresentadas em 2.7.7.4, o cálculo será efetuado para uma nova secção, tal com ilustrado na Figura 4.14. Nesta secção, não são consideradas as armaduras horizontais do banzo nem o betão que envolve a alma do perfil metálico. Adicionalmente, serão reduzidas as secções efetivas do banzo de betão e do banzo superior do perfil metálico. Além disso, será aplicado um coeficiente de redução da tensão de cedência ao banzo inferior do perfil metálico e a distribuição de tensões na alma será trapezoidal.

Figura 4.14: Secção efetiva para o cálculo do momento resistente positivo de acordo com a EN 1994-1-2, Anexo F.

Nesta abordagem de cálculo, o eixo neutro pode-se localizar em quatro zonas (Figura 4.15):

 Zona 1 – banzo de betão efetivo;  Zona 2 – banzo de betão reduzido;

 Zona 3 – banzo superior do perfil metálico;  Zona 4 – alma do perfil metálico.

ÉLIO FILIPE GONÇALVES DA MAIA 81 Figura 4.15: Localizações do eixo neutro para secções com perfil metálico envolvido em betão (M+).

Para perceber em qual das zonas o eixo neutro se localiza, devem ser analisadas as forças máximas produzidas por cada material.

Força máxima na parte superior do banzo de betão:

Força máxima na parte inferior do banzo de betão:

Força máxima no banzo superior do perfil metálico:

A tensão na alma do perfil metálico segue uma distribuição trapezoidal. Além disso, devido ao facto de existirem armaduras de aço na alma do perfil, esta zona será dividida em camadas de 0,1 mm. A força máxima na alma do perfil metálico será dada por:

Força máxima no banzo inferior, cuja tensão de cedência é reduzida pelo fator :

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Força máxima nas armaduras:

em que:

e coeficientes de redução das filas de armaduras apresentados em 2.7.7.4.

Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 1. A posição exata é dada por:

Nesta situação (Figura 4.16), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

Figura 4.16: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente positivo, para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro no banzo de betão efetivo.

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Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 2

e é obtido através da seguinte expressão:

Nesta situação (Figura 4.17), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

Figura 4.17: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente positivo, para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro no banzo de betão reduzido.

Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 3

e é dado por:

Nesta situação (Figura 4.18), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

84 ÉLIO FILIPE GONÇALVES DA MAIA Figura 4.18: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente positivo,

para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro no banzo superior.

Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 4 e é calculado automaticamente pelo programa através da análise iterativa das forças em cada umas das camadas de 0,1 mm de espessura.

Nesta situação (Figura 4.19), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

Figura 4.19: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente positivo, para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro na alma do perfil metálico.

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4.4.7 R

-

PERFIL METÁLICO PARCIALMENTE ENVOLVIDO EM BETÃO

(M-)

Relativamente à análise do momento negativo, será descrito o processo de cálculo da mesma secção adotada para o momento positivo.

De acordo com as disposições apresentadas em 2.7.7.4, o cálculo será efetuado para uma nova secção representada na Figura 4.20. Nesta secção, serão consideradas todas as filas de armaduras. Por outro lado, será considerada a ação do betão da alma do perfil metálico, ainda que com a secção efetiva reduzida e não se contabilizará a contribuição do banzo de betão, da alma e do banzo inferior do perfil. Analogamente ao cálculo do momento positivo, será reduzida a secção do banzo superior do perfil metálico.

Figura 4.20: Secção efetiva para o cálculo do momento resistente negativo de acordo com a EN 1994-1-2, Anexo F.

Nesta abordagem, o eixo neutro pode-se localizar em duas zonas (Figura 4.21):  Zona 1 – banzo superior do perfil metálico;

 Zona 2 – alma do perfil metálico.

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Para perceber em qual das zonas o eixo neutro se localiza, devem ser analisadas as forças máximas produzidas por cada material.

Força máxima no banzo superior do perfil metálico:

Força máxima no betão da alma:

Força máxima nas armaduras:

Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 1. A posição exata é dada por:

Nesta situação (Figura 4.22), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

ÉLIO FILIPE GONÇALVES DA MAIA 87 Figura 4.22: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente negativo, para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro no banzo superior.

Se , o eixo neutro localiza-se na Zona 2 e é calculado automaticamente pelo programa através de uma análise iterativa.

Nesta situação (Figura 4.23), o momento resistente em situação de incêndio é dado por:

Figura 4.23: Representação gráfica do diagrama de tensões para o cálculo do momento resistente negativo, para secções com perfil metálico envolvido em betão, com o eixo neutro na alma do perfil

metálico.

4.4.8 R

A resistência dos conectores em situação de incêndio é calculada de acordo com o exposto em 2.7.8, considerando que a temperatura do conector corresponde a 80% da temperatura no banzo superior do perfil metálico e a temperatura do betão envolvente corresponde a 40% da temperatura no banzo superior do perfil metálico.

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