Na engenharia estrutural, o dimensionamento de ancoragens é um aspecto crítico para garantir a estabilidade e a segurança das estruturas. Apesar de sua importância, muitos engenheiros consideram o este cálculo um ponto de dificuldade significativo. Descubra o que você pode fazer para resolver esse problema.

De acordo com uma pesquisa publicada na revista New Civil Engineer, que entrevistou mais de 100 engenheiros civis em atividade, 55% relataram gastar até 4 horas projetando uma típica ligação de aço-concreto e gerando o relatório associado. Isso é bastante tempo, considerando tudo o que precisa ser abordado no projeto.

Se você é uma dessas pessoas que luta com as descontinuidades, preste atenção. O IDEA StatiCa é o portador de boas notícias: esta luta agora acabou! Estamos introduzindo o poder combinado do IDEA StatiCa Detail e do IDEA StatiCa Connection, a ferramenta definitiva para o dimensionamento de ancoragens, tornando este processo fácil e levando uma fração do tempo que costumava levar.

Por que o dimensionamento de ancoragens é tão difícil para a maioria de nós?

Antes de analisarmos mais a fundo nossas opções, vamos definir como as coisas têm sido feitas até agora. E pense nisso por um momento.

Se nos concentramos no Eurocode, AISC ou qualquer outra norma ou especificação para dimensionamento de ancoragens, todas concordam com alguns princípios-chave de como lidar com ligações aço-concreto.

• Em primeiro lugar, elas especificam vários modos de falha para ancoragens e blocos de coroamento, que são posteriormente categorizados pelo tipo de carregamento. Cada condição é avaliada separadamente.

Figura 1: Esquema dos modos de ruptura – imagem obtida do artigo Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Em seguida, elas propõem uma solução usando o método das componentes, onde a junta deve ser dividida em configurações e componentes individuais e avaliados um a um.

Figura 2: Modelos de componentes – imagem obtida do artigo Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Para tornar as coisas ainda mais complicadas, algumas normas ou carecem completamente de um procedimento adequado para avaliação do concreto ou recomendam um dimensionamento excessivamente conservador, sugerindo estribos e armaduras adicionais sem contar com um cálculo preciso para a ligação específica. Em vez disso, isso é frequentemente substituído por um conjunto de regras de detalhamento.

Não há nada de errado com a abordagem mencionada acima. Ela foi comprovada ao longo de anos de prática, mas existem alguns “poréns”:

1.  Calcular até mesmo tipos mais simples de ancoragem pode levar um tempo relativamente longo.

2.  Uma abordagem conservadora pode se tornar bastante desafiadora no caso de ancoragens menos típicas ou totalmente fora do padrão.

3.  O mesmo se aplica a situações específicas, como ancoragem próxima à borda ou transferência de cisalhamento usando barras de cisalhamento, etc.

Figura 3: Estudo de caso – Dimensionamento de ancoragem de tanques de armazenamento esféricos de aço, Canadá

Isso leva a um desperdício excessivo de material, uma significativa perda de tempo ou até mesmo evitar certos casos. Mas por que, se não é absolutamente necessário? Temos métodos de elementos finitos (MEF) aqui há alguns anos, e seu desenvolvimento continua a avançar. No IDEA StatiCa, usamos os métodos CBFEM (Component-Based Finite Element Method) e CSFM (Cracked Stress Field Model), que alguns podem chamar de inovadores, mas na realidade eles existem há algum tempo e são baseados em suposições ou métodos que são eficazes há décadas.

Ao utilizá-los no ambiente acelerado de hoje, onde o processo de projeto está sob pressão, podemos obter uma vantagem incrível. Podemos economizar tempo e, simultaneamente, obter resultados mais precisos. Isso não só traz tranquilidade, mas também nos permite otimizar significativamente os materiais, levando à economia de custos. Então, o que as ferramentas mais recentes nos oferecem?

IDEA StatiCa como uma solução completa para um problema complexo

A IDEA StatiCa está avançando à medida que os programas continuam a evoluir e começa a cobrir quase todos os casos de descontinuidades. Não há mais necessidade de uma ferramenta para ligações metálicas com cálculos manuais, ou outra ferramenta para concreto. Agora podemos lidar com tudo e conectar eficientemente o fluxo de trabalho. Como?

Antes da versão 24.1, no IDEA StatiCa Connection, podíamos avaliar as partes metálicas com algumas limitações e avaliações básicas do bloco de fundação (apenas concreto simples). Cálculos manuais adicionais eram necessários, assim como cálculos completos ao usar concreto armado. Avaliações insatisfatórias eram causadas principalmente pelo bloco de concreto, causando dores de cabeça para mais de um engenheiro.

Isto está prestes a mudar com o lançamento da versão completa do IDEA StatiCa 3D Detail, especificamente atualizado com funcionalidades completas, como transferência de cisalhamento através de ancoragens ou barras de cisalhamento, projetado para casos de ancoragem. Adequado para qualquer pessoa que enfrente problemas como arrancamento ou falha a cone de concreto e que tenha ficado frustrada pela incapacidade de incorporar armaduras no Connection, agora você pode facilmente modelar a armadura e realizar uma análise no 3D Detail. O uso da armadura cobre esses modos de falha que ocorreriam de outra forma no concreto simples. Do 3D Detail, podemos obter resultados para uma verificação de Estado Limite Último para o concreto, a armadura e as ancoragens à tração.

Figura 4: Modos de falha cobertos no IDEA StatiCa Connection e no 3D Detail

Depois, no Connection, você pode continuar a avaliar simplesmente todos os componentes metálicos como antes: ancoragens, barras de cisalhamento, placa de base, etc. Embora ambos os aplicativos funcionem de forma independente, a vantagem real vem para aqueles que combinam o poder do Connection e do Detail. Os aplicativos se complementam e, somente juntos, fornecem um pacote abrangente de avaliações.

Uma gama totalmente nova de possibilidades

Mas chega de conversa. Vamos dar uma olhada em alguns exemplos práticos adequados para nossa solução e descobrir o que está agora disponível:

Figura 5: (1) Viga de aço em viga de concreto (2) Pilar de aço em pilar de concreto (3) Ancoragem pesada com barras de cisalhamento (4) Ancoragem em paredes armadas

Obtendo o melhor dos dois mundos

Ótimas ferramentas seriam inúteis sem um fluxo de trabalho simples. Ninguém quer gastar tempo modelando a mesma descontinuidade duas vezes. Portanto, vincular o Detail e o Connection foi uma necessidade absoluta para nós. Com apenas um clique, a importação do modelo, incluindo as cargas, está pronta. O único passo extra que precisa ser feito é adicionar a armadura, e o modelo está preparado para o cálculo final. Todo o processo pode ser concluído em apenas alguns minutos, veja você mesmo:

Mais sobre a importação pode ser encontrado no artigo de notas de versão: Importação de ancoragem do Connection para o Detail

Conclusão

O que dizer nesta conclusão? Se projetar ligações é uma luta para você e leva um tempo irracional, agora pode ser o momento certo para fazer algo a respeito. Baixe a nova versão, experimente e diga-nos se estamos no caminho certo. Algo nos diz — talvez com esses milhares de clientes satisfeitos — que já estamos nele.

Interessado em resolver o dimensionamento de ancoragens?

Nota: Para uma compreensão adequada, recomendo a leitura das Limitações Conhecidas para o 3D Detail, bem como se aprofundar na Fundamentação Teórico ou em uma descrição mais prática das funcionalidades para um insight mais profundo.