Norma Australiana AS 4100-1998

Nesta norma, AS 4100-1998, intitulada “Steel Structures” [13] é referido que as combinações de carga a utilizar deverão ser as prescritas na norma AS1170.1. Para os estados limites de instabilidade deverão se considerar os efeitos das ações S* calculadas de acordo com as combinações de carga para os estados limites últimos de resistência a partir da norma AS1170.1. É referido que a resistência de cálculo deverá ser calculada como 0.8 vezes da carga devido ao peso próprio causando instabilidade mais a capacidade de cálculo ФRu de quaisquer elementos resistindo a instabilidade, onde Ф é o fator de capacidade que se pode encontrar na referida norma, tendo-se que se verificar a seguinte relação:

(109)

3.3.1 Dimensionamento à flexão

Nesta norma australiana AS4100-1998 [6] é referido que quando se pretende dimensionar um membro em flexão segundo eixo principal de inércia por um método elástico se de verá satisfazer a seguinte relação:

(110) (111)

, onde Mx* é o momento de cálculo em relação ao eixo x e Ф um fator de capacidade, Msx é a capacidade resistente nominal a momentos, e Mbx a capacidade resistente nominal a momentos tendo em conta os efeitos de encurvadura lateral. Um membro que seja fletido

verificar uma relação semelhante:

(112)

, onde My* é o momento de cálculo em relação ao eixo y e Msy é a capacidade nominal da secção a momentos segundo o eixo y. Para a capacidade resistente a momentos da secção em relação a um eixo principal é referido que esta pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

(113)

, onde Ze é o módulo efetivo da secção e fy a tensão de cedência do aço empregue.

3.3.2 Esbelteza das secções segundo norma australiana

É definido na norma australiana que a esbelteza da secção λs deverá ser considerada como a esbelteza λe do elemento da secção o maior valor de λe/λey, onde

( )√ (114)

, onde λey é a esbelteza limite dado pela seguinte tabela, b a distância entre a face exterior do elemento até à chapa suportante e t a espessura do elemento da secção. É definido limites para esbelteza limites para a plasticidade da secção λsp (correspondentes às secções de classe 1 e 2 no EC3) e para a esbelteza de cedência λsy (correspondentes a secções de classe 3, sendo que estes devem ser considerados iguais aos valores limites de esbelteza λep e λey dados na tabela em anexo ao presente trabalho no Anexo A para comparação com o valor da esbelteza máxima λe/λey que permite com estes valores limites referentes, a classificação das secções segundo esta norma.

3.3.3 Dimensionamento de secções a flexão composta

A norma australiana fornece expressões no caso de termos secções sujeitas a flexão com esforço axial. No caso de se ter flexão segundo o eixo forte e esforço axial, temos que:

(115)

, onde Mrx é a capacidade nominal da secção reduzida para ter em conta o esforço axial:

quadradas, Mrx pode ser calculado por:

( ) (117) (no caso de kf ser igual a 1 ou para elementos à tração) ou por:

( ) [ (

)] (118) , onde λw e λwy são os valores λe e λey para a alma.

No caso de se tratar de flexão segundo o eixo fraco composta com esforço axial, então temos segundo a norma australiana que:

(119)

, onde Ф é o fator de capacidade e Mry é a capacidade nominal da secção reduzida para ter em conta o esforço axial:

[ ] (120)

Da mesma forma do que para o eixo forte, para secções duplamente simétricas em forma de I, Mry pode ser calculado por:

[ ( ) ] (121)

Para secções retangulares ou secções quadradas ocas, podemos determinar Mry por:

[ ( )] (122)

No caso de termos flexão segundo os dois eixos, então segundo a norma deverá se verificar que: (123)

ou ainda no caso de secções duplamente simétricas em forma de I ou secções retangulares ou quadradas ocas as secções devem satisfazer segundo a norma a seguinte relação:

(

) ( ) (124) , onde o fator γ vale:

verificação do membro em relação à sua capacidade, temos que para elementos em flexão deverá se verificar que:

(126)

, onde M* é o momento de dimensionamento em relação ao eixo principal, Ф o fator de capacidade, Mi a capacidade nominal do elemento no plano considerado dado por [6]:

[ ] (127)

, com Ms é a capacidade nominal da secção em relação ao mesmo eixo principal do que o momento de dimensionamento, N* a força de compressão axial de cálculo e Nc a capacidade do elemento em relação à encurvadura segundo o eixo considerado, usando o comprimento le. No caso de se tratar de secções duplamente simétricas em forma de I ou para secções retangulares e quadradas ocas e para as quais o fator de forma é igual a 1, a norma fornece a seguinte expressão [6]:

([ ( ) ] ( ) ( ) √ ) (128)

, onde βm é a relação entre o menor e o maior momento devendo ser considerado positivo para elementos fletidos com curvatura invertida. Em relação à encurvadura fora do plano de flexão (encurvadura lateral), deve se verificar segundo a norma [6] que:

(129)

, onde Ф é o fator de capacidade e Mox é o momento resistente à encurvadura dado por:

(

) (130)

, onde Mbx é o momento resistente nominal do elemento sem apoios laterais e fletidos e Ncy a capacidade nominal do elemento em compressão axial para a encurvadura em relação ao eixo de menor inércia.

Quando estivermos em presença de flexão em relação aos dois eixos e no caso de compressão, a norma australiana refere que então se deva verificar a seguinte relação:

( ) ₍ )

₍₁₃₁₎

, onde Ф é um fator de capacidade, Mcx o menor valor entre o momento resistente nominal (Mix) e o momento nominal em relação à encurvadura lateral Mox para flexão em torno do

principal y-y [35].

3.3.4 Determinação do comportamento de secções em situação de incêndio

segundo a norma australiana AS4100-1998

Segundo esta norma, a determinação da resistência ao fogo de elementos metálicos em situação de incêndio deverá ser efetuada usando um dos três seguintes métodos: por cálculo determinando da mesma forma do que no EC3 a temperatura limite do aço Tl e determinando o PSA (Period of Structural Adequacy) que é o tempo que decorre até que a temperatura limite é atingida pelo aço, ou efetuando um teste à escala real ao fogo ou ainda por uma análise estrutural usando as propriedades mecânicas que variam com a temperatura como a seguir se indicam. Em relação à variação da tensão de cedência com a temperatura, a influência da temperatura pode-se exprimir como [6]:

( )

( ) [ ] (132)

[ ]

, onde fy(T) é a tensão de cedência do aço à temperatura T [°C], fy(20), a tensão de cedência a 20 [°C] e T a temperatura do aço em [°C]. A variação do módulo de elasticidade com a temperatura é segundo a norma dado por:

( )

( ) [ [ ( )]] [ ] [ ] (133) ( ₎

[ ]

A norma propõe da mesma forma do que para o EC3 uma fórmula para determinar a temperatura crítica Tl. Esta é dada por [13]:

(134)

, onde rf é a relação entre a ações de cálculo no elemento em situação de fogo e a capacidade de cálculo do elemento ФRu determinada a temperatura ambiente. A norma define também como é que se pode determinar o tempo a partir do qual a temperatura

temperatura ΔT com o incremento do tempo Δt e em função das condições de exposição e da temperatura dos gases ambientes em situação de incêndio, que permite a construção de nomogramas e tabelas que em função do fator de massividade do perfil kshAm/V, para perfis não protegidos ou do fator Ap/V.λp/dp, para perfis protegidos que listam a temperatura em função do tempo como se pode encontrar em “ Incêndio em Estruturas Metálicas, Cálculo Estrutural” a norma australiana AS4100-1998 tem uma metodologia diferente, sendo que ela propõe duas expressões, uma para uma exposição ao fogo em 3 lados e outra para uma exposição ao fogo em 4 lados. Para uma exposição em 3 lados a norma propõe que o tempo t para atingir a temperatura limite seja dado por [13]:

(

) (135)

Para uma exposição em 4 lados, a norma propõe a seguinte relação para a temperatura limite [13]:

(

) (136)

, onde t é igual ao tempo de início até atingir a temperatura crítica, T a temperatura do aço em graus [°C], tendo-se que 500 [°C]≤T≤750 [°C] e ksm o ratio entre a área exposta e a massa do perfil, tendo-se 2[m2/tonelada]≤ksm≤35 [m2/tonelada]. Para temperaturas inferiores a 500 [°C], a norma não fornece expressões sendo que esta indica que neste caso se deva fazer uma interpolação entre o tempo obtido para uma temperatura de 500 [°C] e o tempo t=0 que corresponde a uma temperatura de 20°C, ou seja a temperatura ambiente [6].