Ligação com placa de extremidade de momento estendida – ASD
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Traduzido por IA do inglês
Duas vigas com secção transversal W10×26 estão ligadas entre si por uma ligação com placa de extremidade de momento estendida com quatro parafusos enrijecida. As placas de extremidade têm espessura de 1/2'' e são ligadas por 3 filas de parafusos. Todo o aço é de grau A572 Gr. 50 (fy = 50 ksi, fu = 65 ksi) e os parafusos são de grau 3/4'' grau A325 (fyb =92 ksi, fub = 119.7 ksi). A ligação é carregada pelo momento fletor máximo determinado por avaliação manual utilizando o Design guide 16 e o AISC 360-16.
Secção transversal da viga
Dimensões da ligação com placa de extremidade
Modelo transparente com dimensões do alargador e carga aplicada
Avaliação manual
A avaliação manual é realizada de acordo com o Design guide 16: Flush and Extended Multiple-Row Moment End-Plate Connections – Capítulo 4: Extended End-Plate Design e AISC 360-16 – Capítulo J. São necessárias as seguintes verificações normativas:
Resistência dos parafusos à tração – AISC 360-16 – J3.6
Cedência da placa de extremidade – Design guide 16
Resistência das soldaduras – AISC 360-16 – J2.4
Assume-se que o dimensionamento das vigas é verificado noutro local.
Resistência à cedência dos parafusos e da placa de extremidade
Resistência à tração dos parafusos
Ab=4πdb2=4π⋅0.752=0.442in2
Pt=Rn=FnAb=90⋅0.442=39.8kip
Pré-esforço do parafuso apertado por contacto:
Tb=0.5⋅28=14kip
Forças de alavanca
As forças de alavanca são determinadas de acordo com o Design guide 16 – Tabela 4-1:
O modo de rotura determinante é o de menor resistência, ou seja, a rotura dos parafusos com força de alavanca, ΩMn=671.198kip.
Resistência das soldaduras
Na avaliação manual, assume-se que a soldadura efetiva que transfere o momento fletor é uma forma cruciforme constituída pela soldadura do enrijecedor à extensão da placa de extremidade (l = 3.5 in, w = 1/4''), pela soldadura do banzo à placa de extremidade (l = 5.787 in, w = 1/4'') e pela soldadura da parte efetiva estimada da alma à placa de extremidade (l = 3.5 in, w= 1/4''). O centro de gravidade desta forma cruciforme situa-se convenientemente no banzo da viga, pelo que o braço de alavanca é de 9.874 in. A forma cruciforme de soldadura necessita de transferir a força Mu/9.874= 671/9.874 = 68 kip.
A resistência das soldaduras comprimidas não é verificada aqui, pois espera-se que as cargas sejam transferidas por contacto direto.
Verificação normativa em IDEA StatiCa
No IDEA StatiCa Connection, todas as forças de alavanca e linhas de cedência são determinadas automaticamente por análise de elementos finitos. As forças nos parafusos são apresentadas incluindo as forças de alavanca. O ponto de rotação também é calculado automaticamente e não requer qualquer estimativa. Todas as soldaduras são verificadas e não se assume qualquer transferência de força por contacto. A solução alternativa seria a definição de contacto ou soldadura de topo em vez de soldadura de filete.
Tensão de Von Mises
Deformação plástica, carga aplicada e forças nos parafusos num modelo deformado (escala 10×)
Detalhe da deformação da placa de extremidade (escala 20×)
Verificação normativa de tensões e deformações nas chapas
Verificação normativa dos parafusos
Verificação normativa das soldaduras
A rigidez também pode ser facilmente avaliada no IDEA StatiCa Connection. Esta ligação está próxima da fronteira entre rígida e semi-rígida. A fronteira depende do comprimento da viga ligada.
Rigidez da junta
Comparação
O IDEA StatiCa Connection fornece os mesmos resultados que a avaliação manual. Os parafusos têm uma utilização de 99,7 %, as chapas das placas de extremidade estão a ceder, a deformação plástica é de 1,8 %, o que significa que o modo de rotura por cedência da placa de extremidade está próximo. A forma deformada coincide com a deformação assumida no Design Guide 16. A utilização de 100 % corresponde a um momento fletor de 673 kip-in (diferença de 0,3 %).