CAPÍTULO VI

Verificação da segurança em relação aos estados limites últimos

SECÇÃO I

Estado limite último

Artigo 24.º

Generalidades

 

1. As estruturas de aço e os seus elementos devem ser dimensionados de forma a satisfazer os requisitos básicos de dimensionamento para os estados limites últimos, definidos no Capítulo II.

 

2. O coeficiente parcial de segurança g_M deve tomar os seguintes valores: (ver artigo 31.º, no que respeita à classificação de secções transversais)

 

- Resistência das secções transversais da Classe 1, 2 ou 3 ….............................. g_M0 = 1,1

- Resistência das secções transversais da Classe 4 ……...............................……g_M1 = 1,1

- Resistência de elementos à encurvadura…...….g_M1 = 1,1

- Resistência das secções úteis nas zonas dos furos dos parafusos…….....….………g_M2 = 1,25

- Resistência das ligações………...………ver Capítulo VII

 

3. Nas estruturas reticuladas deve ser verificada:

 

- A resistência de secções transversais; (ver Secção II)

- A resistência à encurvadura dos elementos; (ver Secção III)

- A resistência das ligações; (ver Capítulo VII)

- A estabilidade da estrutura; (ver artigo 14.º)

- O equilíbrio estático. (ver artigo 28.º)

 

4. A resistência de secções transversais e elementos deve ser verificada de acordo com o Quadro 11.

 

Artigo 25.º

Estado limite último de resistência

 

1. Para a verificação da segurança em relação ao estado limite último de resistência, deve ser satisfeita a seguinte condição:

 

S_d£ R_d

 

Onde:     S_d = valor de cálculo do esforço actuante

                R_d = valor de cálculo do esforço resistente

 

2. Os valores de cálculo do esforço actuante S_d devem ser determinados de acordo com os critérios estabelecidos no Capítulo III e considerando as combinações de acções e o factor parcial de segurança g_f especificado no RSA para o estado limite último, não incluindo perda de equilíbrio ou fadiga.

 

3. Os valores de cálculo do esforço actuante R_d devem ser determinados de acordo com a teoria estabelecida neste capítulo, em que o método é apresentado relativamente a diferentes tipos de forças ou momentos flectores aplicados nas secções transversais e também aos valores das propriedades mecânicas definidas no Capítulo IV.

 

Artigo 26.º

Estado limite último de transformação da estrutura num mecanismo

 

1. Quando se considera um estado limite de transformação da estrutura num mecanismo, deve verificar-se que o mecanismo não ocorre a não ser quando as acções excedem os seus valores de cálculo, tomando em consideração os valores de cálculo de todas as propriedades estruturais.

 

2. A análise plástica da transformação das estruturas em mecanismos deve ser determinada de acordo com a teoria estabelecida na ENV1993-1-1.

 

Artigo 27.º

Estado limite último de encurvadura

 

1. Quando se considera um estado limite de encurvadura devido a efeitos de segunda ordem, deve verificar-se que a instabilidade não ocorre a não ser quando as acções excedem os seus valores de cálculo, tomando em consideração os valores de cálculo de todas as propriedades estruturais. Além disso, as secções devem ser verificadas de acordo com:

 

S_d£ R_d

 

2. A resistência de elementos à encurvadura deve ser determinada de acordo com a Secção III do presente Capítulo para diferentes tipos de resistência à encurvadura.

  

Artigo 28.º

Estado limite último de perda de equilíbrio

 

Quando se considera um estado limite de perda de equilíbrio estático ou de grandes deslocamentos ou deformações da estrutura, deve verificar-se que:

 

E_{d. dst}  £  E_d.stb

 

onde :     E_{d. dst} = efeito de acções destabilizantes de cálculo

                E_{d. stb} = efeito de acções estabilizantes de cálculo

 

Artigo 29.º

Estado limite último de rotura por fadiga

 

1. Quando se considera um estado limite de rotura por fadiga, deve verificar-se que o valor de cálculo do indicador D_d não excede a unidade. O procedimento de verificação em detalhe deve estar de acordo com o capítulo 9 da ENV1993-1-1.

 

2. No que respeita às estruturas de edifícios não se exige uma verificação de fadiga, a não ser nos seguintes casos:

 

-Elementos que suportem equipamento de elevação ou cargas móveis;

-Elementos que suportem vibrações produzidas por máquinas;

-Elementos sujeitos a oscilações provocadas pelo vento;

-Elementos sujeitos a oscilações provocadas por multidões.

 

SECÇÃO II

Resistência das Secções Transversais

Artigo 30.º

Generalidades

 

1. Definem-se seguidamente algumas propriedades gerais das secções transversais:

 

1) Secção bruta (A) – a área da secção bruta deve ser determinada usando as dimensões especificadas. Não é necessário deduzir os furos das ligações, sendo no entanto necessário considerar aberturas de maiores dimensões.

 

2) Área útil (A_.net) – a área útil da secção transversal de um elemento deve ser considerada como a respectiva área bruta menos as áreas de todos os furos e outras aberturas;

 

3) As dimensões de algumas secções gerais laminadas a quente apresentam-se na Figura 1.

 

2. Propriedades das secções efectivas de secções transversais

 

1) As propriedades das secções efectivas de secções transversais de Classe 4 devem ser baseadas nas larguras efectivas (b_eff = r x b) dos elementos em compressão, como indicado no Quadro 12, para secções transversais simétricas. Para secções transversais não simétricas deve consultar-se a cláusula 5.3.5 da ENV1993-1-1.

 

2) Como aproximação, o factor de redução r pode ser obtido do seguinte modo:

 

                                     quando 

                    quando 

 

Em que  pode ser obtido a partir do Quadro 12.

 

 Figura 1. Dimensões gerais de alguns perfis laminados a quente

 

 

 

Artigo 31.º

Classificação de secções transversais

 

1. As secções transversais são divididas em quatro classes, do seguinte modo:

 

1) As secções transversais de Classe 1 são aquelas em que se pode formar uma rótula plástica com a capacidade de rotação requerida por uma análise plástica;

 

2) As secções transversais de Classe 2 são aquelas em que é possível atingir o momento plástico, mas que possuem uma capacidade de rotação limitada;

 

3) As secções transversais de Classe 3 são aquelas em que a tensão calculada na fibra extrema mais comprimida do elemento de aço pode atingir o valor da tensão de cedência, mas em que o momento plástico poderá não ser atingido, devido à encurvadura local;

 

4) As secções transversais de Classe 4 são aquelas em que é necessário ter em conta, explicitamente, os efeitos de encurvadura local na determinação da sua resistência à flexão ou compressão.

 

2. As larguras efectivas podem ser utilizadas em secções transversais de Classe 4 de modo a efectuar os ajustes necessários para reduções de resistência devido a efeitos de encurvadura local. (ver artigo 30.º)

 

3. A classificação de uma secção transversal depende das proporções de cada um dos seus componentes comprimidos.

 

4. Os componentes comprimidos englobam todos os componentes da secção transversal que se encontram total ou parcialmente à compressão, devido à força axial ou momento flector, sob as combinações de carga consideradas.

 

5. Os diversos componentes comprimidos da secção transversal (tais como a alma ou o banzo) podem, em geral, ser de classes diferentes.

 

6. Uma secção transversal é normalmente classificada pela classe mais elevada (menos favorável) dos seus componentes comprimidos.

 

7. Em alternativa, a classificação de uma secção transversal pode ser definida pela classificação da alma e pela classificação do banzo em simultâneo.

 

8. Os valores limites da relação entre as dimensões dos componentes comprimidos de Classes 1, 2 e 3 devem ser obtidos através dos Quadros 13 a 15. Um componente que não satisfaça os limites da Classe 3, deve ser considerado como pertencendo à Classe 4.

 

9. Para perfis além daqueles mencionados nos quadros acima referidos, aqueles valores limite devem ser determinados através da Quadro 5.3.1 da ENV1993-1-1.

 

 

Artigo 32.º

Tracção

 

Para elementos traccionados, o valor de cálculo do esforço de tracção N_Sd em cada secção transversal deve satisfazer:

 

N_Sd  £  N_{t. Rd}

 

em que N_{t. Rd} é o valor de cálculo da resistência à tracção da secção transversal, considerado como o menor dos seguintes valores:

 

1) Valor de cálculo da resistência plástica da secção bruta;

N_pl.Rd = A f_y / g_MO

 

2) Valor de cálculo da resistência última da secção útil, tendo em consideração os furos das ligações.

 

N_u.Rd = 0.9 A_net f_u / g_M2

 

Artigo 33.º

Compressão

 

1. No caso de elementos submetidos a compressão, o valor de cálculo do esforço de compressão N_Sd em cada secção transversal deve satisfazer:

 

N_Sd  £  N_c.Rd

 

em que N_c.Rd é o valor de cálculo da resistência à compressão da secção transversal, devendo ser calculado da forma seguinte:

 

1) Valor de cálculo da resistência plástica da secção bruta (para as classes 1, 2 e 3);

 

N_pl.Rd = A f_y / g_M0

 

2) Valor de cálculo da resistência à encurvadura local da secção bruta (para a classe 4).

 

N_o.Rd = A_eff f_y / g_M1

 

em que A_eff é a área efectiva da secção transversal. (ver artigo 30.º)

 

2. Nos elementos comprimidos não é necessário considerar os furos das ligações, excepto no caso de furos com folgas superiores às nominais ou ovalizados.

 

3. A resistência à encurvadura do elemento deve também ser verificada. (ver artigo 37.º)

 

Artigo 34.º

Momento flector

 

1. Na ausência de esforço transverso, o valor de cálculo do momento flector M_Sd em cada secção transversal deve satisfazer:

 

M_Sd £  M_c.Rd

 

em que M_c.Rd é M_pl.Rd para as Classes 1 e 2, M_el.Rd para a Classe 3, M_o.Rd, para a Classe 4 e M_u.Rd para secções úteis em furos para ligações.

 

1) Valor de cálculo do momento resistente plástico da secção bruta (para as classes 1 e 2);

 

M_pl.Rd = W_pl f_y / g_M0

 

em que W_pl é o módulo de flexão plástico da secção

 

2) Valor de cálculo do momento resistente elástico da secção bruta (para a classe 3);

 

M_el.Rd = W_el f_y / g_M0

 

em que W_el é o módulo de flexão elástico da secção

 

3) Valor de cálculo da resistência à encurvadura local da secção bruta (para a  classe 4);

 

M_o.Rd = W_eff f_y / g_M1

 

em que W_eff é o modulo de flexão da secção efectiva (ver artigo 30.º)

 

4) Em relação a furos para ligações e para efeitos de cálculo do momento resistente último da secção efectiva M_u.Rd, não é necessário considerar os furos para ligações desde que se verifiquem as seguintes condições:

Ÿ    Furos para ligações no banzo traccionado;

 

                 0.9 (A_f.net /A_f) ³ (f_y / f_u) (g_M2 / g_M0)

 

em que A_f  e A_f.net são a área e a área efectiva do banzo

Ÿ    Furos para ligações no banzo comprimido: não é necessário considerar os furos das ligações, excepto no caso de furos com folgas superiores às nominais ou ovalizados.

 

2. A resistência à encurvadura lateral do elemento deve também ser verificada. (ver artigo 39.º)