Sistemas Estruturais Estudados

Os sistemas estruturais estudados tiveram como base duas tipologias diferentes, como tal, serão abordados separadamente.

Para a tipologia correspondente a uma asna simples procurou-se aferir os diferentes níveis de fiabilidade deste tipo de estrutura, variando a dimensão de algumas secções. Para além disso, procurou-se perceber que efeito tem a consideração da rigidez das ligações tradicionais na segurança estrutural, uma vez que o dimensionamento deste tipo de estruturas é, frequentemente executado, ignorando a rigidez das ligações. Posteriormente foram executadas algumas verificações de robustez.

No que respeita à asna composta, a análise centrou-se essencialmente no estudo da segurança estrutural de uma asna específica, verificando as alterações que a rigidez das ligações proporciona a este tipo de estrutura. Foram ainda realizadas, tal como na estrutura anterior, verificações de robustez mas, desta feita, devido à maior complexidade estrutural, existe maior margem para aprofundar este tipo de análise.

5.5.1 ASNA SIMPLES

Inicialmente, a análise desta tipologia, aludiu a quatro asnas diferentes, com as ligações rotuladas (tal como o dimensionamento sugerido pelo CEN (2003b) para ligações pouco rígidas). De seguida, procedeu-se à modelação de uma asna, cujo dimensionamento seria bastante próximo do mínimo requerido pelo método dos coeficientes parciais indicado no CEN (2003b), com rigidez ao nível das ligações de carpintaria tradicional.

Por fim, neste último sistema estrutural, procederam-se a algumas verificações de robustez, materializadas pela introdução de um defeito no sistema estrutural. O tipo de defeito considerado foi a rotura localizada de algumas secções, materializada no modelo através da remoção do elemento estrutural em que se consideraria a rotura, e ainda, a perda de rigidez (rotacional) no ponto de aplicação das forças provenientes das madres, simulando, um esmagamento localizado da perna.

Optou-se, então, por iniciar o estudo com um exemplo que não verificaria, de modo claro, os requisitos de dimensionamento do CEN (2003b), designado de AS1. Para um segundo exemplo (AS2), procurou-se um dimensionamento que fosse o mais próximo possível dos requisitos mínimos de segurança do CEN (2003b), nomeadamente ao nível das pernas, que são os elementos mais esforçados neste tipo de coberturas. Neste exemplo, pretende-se aferir o nível de fiabilidade proporcionado através de um dimensionamento pelo método dos coeficientes parciais, proposto pelo CEN (2003b).

Os dois exemplos seguintes visam a obtenção dos índices de fiabilidade de uma estrutura com dimensões típicas de uma cobertura simples, localizada na cidade da Guarda (AS3), e de um dimensionamento proposto pela Enciclopédia Prática da Construção Civil (AS4), através de uma tabela de cálculo, sendo, provavelmente, uma das publicações mais antigas que dispõe de tabelas de dimensionamento, para estruturas deste tipo.

O quinto exemplo considerado, pretende estudar o efeito que a introdução da rigidez das ligações de carpintaria tradicional, trará à fiabilidade do sistema estrutural (AS5).

Os exemplos subsequentes são verificações de robustez, que consideram a hipótese de ocorrer uma rotura localizada (AS6, AS7 e AS10), em dada secção de um elemento estrutural, ou o esmagamento localizado do local onde as madres assentam na perna (AS8 e AS9).

A Tabela 5.6 pretende sintetizar todas os exemplos considerados, sendo que, a numeração dos elementos e das forças respeitará a Figura 5.11. Os elementos estruturais assinalados com * foram retirados, no exemplo em causa.

Tabela 5.6 – Síntese dos exemplos estudados para a tipologia de asna simples

Exemplo Dimensões da Secção [mm x mm] Ligações Observações Pernas Linha Escoras Pendural

AS1 170x70 170x70 70x70 70x70 Rotuladas - AS2 210x70 210x70 70x70 70x70 Rotuladas - AS3 200x80 200x80 80x80 80x80 Rotuladas - AS4 160x100 140x100 120x100 100x100 Rotuladas - AS5 210x70 210x70 70x70 70x70 Semi-rígidas - AS6 210x70 210x70 70x70 * 70x70 Semi-rígidas Retirado - 6 AS7 210x70 210x70 70x70 * 70x70 Semi-rígidas Retirado - 5 AS8 210x70 210x70 70x70 70x70 Semi-rígidas Rotulado P2 AS9 210x70 210x70 70x70 70x70 Semi-rígidas Rotulado P4 AS10 210x70 210x70 70x70 * Semi-rígidas Retirado - 7

Figura 5.11 – Numeração dos elementos estruturais da asna simples 5.5.2 ASNA COMPOSTA

O estudo da tipologia de asna composta recaiu, essencialmente, sobre a robustez da estrutura, mas também, sobre a influência da consideração da rigidez das ligações na análise dos esforços estruturais.

O estudo teve por base o dimensionamento de uma asna específica, sendo que, o afastamento entre asnas foi modificado com o fim de, através do dimensionamento proposto pelo Eurocódigo 5 (CEN, 2003b), não se verificar um grau muito elevado de segurança, com o propósito de limitar o esforço computacional subsequente, aumentando o

número de roturas. Esta modelação, baseada num exemplo real, apresenta os seus elementos dimensionados com níveis de segurança bastante distintos, como se poderá comprovar na Tabela 5.14.

O primeiro exemplo de estudo, considerou todas as ligações como rótulas perfeitas (AC1). O exemplo seguinte (AC2) introduziu a rigidez correspondente às ligações de carpintaria tradicional e também às reforçadas com chapas metálicas, tal como descrito na caracterização da estrutura do problema no parágrafo 5.2.2.

Todos os exemplos subsequentes pretendem aferir a robustez estrutural, sendo que em cada exemplo foi simulada a rotura localizada de um elemento.

A Tabela 5.7 compila as dimensões dos elementos estruturais da asna composta, constantes ao longo de todos os exemplos. A Tabela 5.8 sintetiza todos os exemplos considerados. Ambas as tabelas respeitam a numeração definida na Figura 5.12.

Tabela 5.7 – Dimensões dos elementos estruturais da asna composta Dimensões da Secção [mm x mm]

Pernas Linha Pendural Tipo I Tipo II 180x95 220x95 220x95 180x95 150x95

Tabela 5.8 – Síntese dos exemplos estudados para a tipologia de asna composta Exemplo Ligações Observações

AC1 Rotuladas -

AC2 Semi-rígidas - AC3 Semi-rígidas Retirado - 13 AC4 Semi-rígidas Retirado - 14 AC5 Semi-rígidas Retirado - 15 AC6 Semi-rígidas Retirado - 16 AC7 Semi-rígidas Retirado - 17 AC8 Semi-rígidas Retirado - 19 AC9 Semi-rígidas Retirado - 20 AC10 Semi-rígidas Retirado - 21 AC11 Semi-rígidas Retirado - 22 AC12 Semi-rígidas Retirado - 18