Interpretação da norma EN 13001-3-1:2018 «Estados-limite e verificação de estruturas de aço»
📌A norma EN 13001-3-1:2018 «Estados-limite e verificação de estruturas de aço» adota o método dos estados-limite para materiais S235 a S355, com γM0 = 1,0 e γM1 = 1,1, para o cálculo de flambagem estável e a avaliação da fadiga através do método dos níveis FAT.
Requisitos técnicos
Cálculo da resistência de estruturas metálicas pelo método dos estados-limite: γM0 = 1,0 (resistência); γM1 = 1,1 (estabilidade). Secções das classes 1 a 4; plasticidade das classes 1 a 3; secção eficaz da classe 4. Resistência σ<=fy/gammaM0 estável sigma<=chi*fy/gammaM1. Consultar as curvas de estabilidade europeias para o chi, de acordo com a secção transversal e o rácio de esbelteza. Classificação FAT de fadiga: material de base 160; junta de topo com superfície alisada 125; estado de soldadura 112; solda em ângulo 100; solda em cruz 80. Limite 2*10^6 ciclos Miner D<=1,0. Foi adicionado um sistema de classificação de secções transversais, em conformidade com a norma ISO 20332.
Parâmetros
A classificação das secções transversais e as curvas de estabilidade correspondentes constituem um aspeto característico da norma EN. A Krud Heavy Industry realiza os cálculos de resistência das estruturas de aço de acordo com o sistema de normas EN ou ISO, consoante os requisitos do cliente.
| Parâmetros | valor |
|---|---|
| gammaM0 | 1,0 (resistência da secção transversal) |
| gammaM1 | 1.1 (Estável) |
| Classificação das secções transversais | Categorias 1 a 4 |
| Curva de equilíbrio | a/b/c/d |
| Nível FAT | 160–80 MPa |
| FAT | Localização |
|---|---|
| Material de base 160 | aleta |
| Alinhamento e nivelamento 125 | flange |
| Condição de soldadura 112 | aleta |
| Junta de canto 100 | Reforço |
| Cruz 80 | Liang Duan |
O conceito de classificação de secções transversais da norma EN 13001-3-1 constitui uma característica importante das normas EN. Quanto menor for a relação largura/espessura da secção transversal (Classe 1), maior será a sua capacidade de rotação plástica, permitindo que, antes da falha da estrutura, se desenvolva plenamente a adaptação plástica da distribuição das forças internas, aumentando assim a eficiência de carga da estrutura. Quanto maior for a relação largura/espessura (Classe 4), mais fácil será a ocorrência de flambagem local, que pode ocorrer mesmo antes de se atingir a tensão de escoamento, pelo que a capacidade de carga só pode ser calculada com base na secção eficaz. Por conseguinte, embora as secções de parede fina permitam poupar material, a sua eficiência de carga é inferior à das secções de parede espessa. O valor do coeficiente de estabilidade χ depende do tipo de secção (soldada ou laminada), da forma da secção e do rácio de esbelteza, variando ao longo das quatro curvas de estabilidade a, b, c e d. A curva a apresenta o coeficiente de estabilidade mais elevado e é aplicável a secções laminadas com tensões residuais mínimas; a curva d é aplicável a secções soldadas e a secções com flanges largas. A Krued Heavy Industry, na conceção de estruturas metálicas, seleciona com precisão a curva de estabilidade correspondente, garantindo a exatidão e a rentabilidade das verificações de estabilidade.
A verificação de estabilidade prevista na norma EN 13001-3-1:2018 abrange dois tipos de problemas: a estabilidade global e a estabilidade local. A estabilidade global inclui a flambagem por flexão de elementos submetidos a compressão (controlo do rácio de esbelteza), a flambagem lateral por flexão-torção de elementos submetidos a flexão (controlo do espaçamento dos apoios laterais nas alas submetidas a compressão das vigas principais) e a flambagem relacionada com a flexão-torção de elementos submetidos a compressão e flexão. A estabilidade local inclui a flambagem da alma sob a ação de esforços de flexão e compressão (controlo da disposição e espaçamento das nervuras de reforço) e a flambagem das alas sob a ação de esforços de compressão (controlo da relação largura/espessura). Cada tipo de problema de flambagem deve ser prevenido através das fórmulas de verificação e medidas construtivas correspondentes.
Perguntas frequentes
Pergunta: Quais são os critérios de classificação e o significado em termos de projeto das classes 1 a 4 de secções transversais?
Resposta: As secções são classificadas em 1 a 4 categorias, de acordo com o rácio largura/espessura da peça. A categoria 1 (plástica) apresenta uma articulação plástica plenamente desenvolvida, sendo utilizada no cálculo plástico. A categoria 2 (compacta) apresenta desenvolvimento plástico, mas não permite a formação de uma articulação plástica completa. A categoria 3 (semicompacta) atinge o limite de escoamento nas bordas, mas a flambagem local ocorre após o escoamento. Na classe 4 (esguia), a flambagem local ocorre antes do escoamento, pelo que a capacidade de carga é calculada com base na secção transversal efetiva. O objetivo da classificação é considerar com precisão o efeito de redução da capacidade de carga da secção devido à flambagem local.
P: Como se escolhem as curvas de estabilidade europeias a/b/c/d?
Resposta: A curva a, com o coeficiente de estabilidade mais elevado, é adequada para secções laminadas a quente com tensões residuais mínimas. A curva b é adequada para secções laminadas a quente e soldadas de dimensões médias (com a costura de soldadura no interior da aba). A curva c é adequada para secções soldadas cuja costura de soldadura se situe no exterior da aba ou cuja espessura da chapa seja ≥ 40 mm. A curva d aplica-se às secções transversais soldadas com abas largas, apresentando o coeficiente de estabilidade mais baixo. A escolha correta é fundamental para a precisão do cálculo de estabilidade.
P: Qual é a relação entre a norma EN 13001-3-1 relativa ao cálculo de fadiga e a norma ISO 24038?
Resposta: No que diz respeito aos aspetos técnicos, são uniformemente adotados o método de classificação FAT e o dano acumulado de Miner, D = ∑ni/Ni ≤ 1,0. Classificação FAT: material de base 160 / junta de topo com superfícies alisadas 125 / estado de soldadura 112 / solda em ângulo 100 / solda em cruz 80. A norma EN acrescenta um coeficiente de segurança γf = 1,0 (geral) / 1,1 (importante).
P: A Krud Heavy Industry utiliza as normas EN ou ISO no projeto de estruturas metálicas?
Resposta: A Krud Heavy Industry opta pela norma EN 13001-3-1 ou pela ISO 20332, consoante a regulamentação e o contrato do cliente. Os dois sistemas são tecnicamente consistentes, sendo que a norma EN inclui uma classificação por secção transversal e as curvas de estabilidade europeias. A equipa da Krud Heavy Industry domina ambos os sistemas de normas, garantindo a seleção e a aplicação precisas, conforme necessário.
