Cargas de Ponte Rolante, Massas Sísmicas Adicionais e R–D Diferentes
Este artigo trata de três assuntos específicos de edificações industriais pré-fabricadas: as massas adicionais, que participam do sistema estrutural apenas como massa sísmica, as cargas de ponte rolante e os coeficientes R e D diferentes para as partes superior e inferior em edifícios com pavimento intermediário. Para as etapas de modelagem, veja o artigo Modelagem de Estruturas Pré-Fabricadas.
1. Massas de painéis de fachada e de ponte rolante (massa sísmica adicional)
Para massas que devem participar do sistema estrutural não como peso, mas apenas como massa sísmica, como painéis de fachada pendurados nos pilares ou a ponte rolante:
- Selecione em planta os pilares sobre os quais a massa atuará e abra a janela Macros → Adicionar nó predefinido.... Com a opção No eixo dos montantes/pilares selecionados, o nó é colocado no topo do pilar (cota da calha) ou na cota Z absoluta informada (p. ex., consolo da ponte rolante); na caixa Massa sísmica adicional, escreva a massa em toneladas (= kN·s²/m). Para um ponto fora de um pilar, use a opção Por coordenadas (X, Y, Z). Os nós aparecem na planta com um símbolo de quadrado vazio.
- Para alterar o valor depois, clique com o botão direito no símbolo do nó e abra a janela Propriedades do joint predefinido; na caixa Massa Sísmica Adicional da aba Geral, escreva a massa em toneladas. Na aba Forças da mesma janela são informadas as cargas do nó (kN, kN·m; eixos globais, Z para cima) e, na aba Geral, os graus de liberdade dos apoios.
Na análise, o nó é ligado ao nó de elemento finito de mesmas coordenadas. Se o nó estiver entre as cotas inferior e superior do pavimento de um pilar e dentro de sua seção, o pilar é dividido nessa cota. A massa de um ponto que não puder ser ligado a nenhum nó entra apenas no total do pavimento e é informada na lista de avisos da análise.
A massa adicional participa da massa sísmica do pavimento em que o joint se encontra, da matriz de massa da análise modal, da força sísmica equivalente, do indicador de segunda ordem e das relações entre as partes superior e inferior. Como não é peso, não é somada às cargas verticais nem às cargas de fundação. A atribuição ao pavimento é feita pela cota do joint.
Quando vários joints são selecionados e a caixa é deixada em branco, os valores existentes são mantidos. Uso típico: metade do peso do painel (a parcela suportada pela ligação superior) nos topos de pilares na cota da calha. Não informe aqui, separadamente, a massa da ponte rolante: a opção Gravar a massa da ponte da janela da ponte rolante grava a massa total da ponte (peso da ponte / g), dividida igualmente entre os nós de consolo dos pilares de massa (Seção 2); se os dois caminhos forem usados juntos, a massa é contada duas vezes.
2. Cargas da ponte rolante
A janela Macros → Cargas de ponte rolante... calcula, a partir das reações das rodas, as forças de projeto da viga de rolamento e as forças verticais e horizontais transmitidas aos pilares; grava as cargas da ponte rolante no modelo como carregamentos predefinidos separados. O programa resolve esses carregamentos separadamente na análise e monta ele mesmo as combinações da ponte rolante. A janela não é modal: com ela aberta, você pode selecionar pilares na planta.
Em qual edição e com qual organização de carregamentos? Os carregamentos da ponte rolante funcionam na edição StatiCAD Ultimate e com carregamentos e combinações predefinidos (combinações da TBDY): em Configurações Gerais do Projeto → Combinações de Carga, a opção Usar Combinações de Carga de Concreto Armado-Alvenaria deve estar selecionada. Com Usar Combinações de Carga de Estruturas de Madeira (organização de carregamentos definida pelo usuário) selecionada, os carregamentos da ponte rolante não podem ser aplicados.
| Entrada | Descrição | Padrão (livro) |
|---|---|---|
| Capacidade de içamento (kN) | Capacidade da ponte rolante | 200 |
| R1máx, R1mín, R2máx, R2mín (kN) | Reações das rodas da tabela do fabricante: lado carregado (R1) e lado oposto (R2); máximo e mínimo para duas posições do carro | 153 / 49 / 134 / 30 |
| Distância entre rodas a (m) | Espaçamento das duas rodas sobre uma viga de rolamento | 3,84 |
| Fator dinâmico ψ | Majora as forças verticais e horizontais da ponte rolante | 1,40 |
| Vão da viga de rolamento L (m) | Distância entre eixos | 7,5 |
| Viga + trilho q (kN/m) | Peso próprio da viga de rolamento e do trilho | 5,1 |
| Cota superior do consolo Z (cm, absoluta) | Cota do consolo da ponte rolante; as cargas são gravadas, nessa cota, no nó situado no eixo do pilar (o pilar é dividido nessa cota). Z deve estar entre a cota inferior e a cota superior dos pilares dos trilhos | 800 |
| Excentricidade do consolo e (cm) | Distância do eixo do trilho ao eixo do pilar. O consolo é considerado voltado para o trilho oposto e o sinal é automático (se os trilhos estão na direção X, MX = −V·ey; na direção Y, MY = +V·ex) | 0 |
| Direção do trilho | Direção dos trilhos em planta (X ou Y). A força horizontal na direção da ponte (Rkol/10) é tomada perpendicularmente ao trilho e a força de frenagem (Rkol/7), na direção do trilho | X |
| Força horizontal no trilho oposto com a carga mínima de roda (livro) | Se marcada, a força horizontal é tomada a partir de Rkol,máx no trilho carregado e de Rkol,mín no trilho oposto, no mesmo sentido; se desmarcada, usa-se o máximo nos dois trilhos (lado da segurança) | marcada |
| KG: peso próprio da ponte nas combinações sísmicas | O peso próprio da ponte (ΣR − capacidade) entra, como carregamento separado, somente nas combinações sísmicas | marcada |
| γK (coeficiente da combinação da ponte rolante) | Coeficiente de KV e KH nas combinações da ponte rolante (TS 500, carga móvel da ponte rolante) | 1,6 |
| Gravar a massa da ponte | A massa da ponte (peso da ponte / g) é dividida igualmente entre os pilares de massa e gravada como massa sísmica adicional (Seção 1) | marcada |
- Calcular: são listados o peso próprio e a massa da ponte, as cargas concentradas de peso próprio nos consolos, os momentos e cortantes da viga de rolamento (Md, Vd, Md horizontal), as reações nos pilares (trilho carregado / trilho oposto) e as forças horizontais por pilar. A viga de rolamento é projetada separadamente com esses valores. Com os dados do livro: ΣR = 366 kN, peso da ponte 166 kN (16,92 t), reação no pilar de 305,7 kN no trilho carregado e de 89,1 kN no trilho oposto; força horizontal por pilar (trilho carregado / oposto) de 30,6 / 8,9 kN na direção da ponte e de 43,7 / 12,7 kN na direção do trilho.
- Selecione em planta os pilares apoiados em um trilho e pressione Trilho A ← pilares selecionados; selecione os pilares do trilho oposto e pressione Trilho B ← pilares selecionados. Os pilares entre os quais serão distribuídos o peso próprio da ponte (KG) e a massa são atribuídos com Massa ← pilares selecionados; se não houver atribuição, KG e a massa são divididos igualmente entre todos os pilares dos trilhos. Os botões tomam os pilares selecionados em todos os pavimentos: não deve restar pilar selecionado em outro pavimento.
- Aplicar carregamentos da ponte rolante: no eixo de cada pilar de trilho e de massa, na cota do consolo, é aberto um nó predefinido (ou é usado o nó existente) e as cargas são gravadas. Ao aplicar novamente, as cargas e as massas anteriores da ponte rolante são limpas primeiro (não há soma em duplicidade). Em seguida, execute a análise novamente.
- Remover a ponte rolante: os carregamentos da ponte rolante e os nós abertos pela aplicação da ponte rolante (que não têm outros dados) são excluídos; a massa dos nós em que a massa da ponte foi gravada volta ao valor anterior à ponte rolante. As entradas da janela e as atribuições de pilares são preservadas.
As entradas e as opções da janela só são incorporadas ao projeto quando se pressiona Aplicar carregamentos da ponte rolante: depois de alterar uma entrada, aplique a ponte rolante novamente; se você pressionar apenas Calcular e fechar a janela, a alteração não é guardada. As atribuições de Trilho A, Trilho B e Massa, por sua vez, são guardadas no momento em que o botão é pressionado. A definição da ponte rolante e seus carregamentos são salvos com o projeto. Aplicar carregamentos da ponte rolante e Remover a ponte rolante podem ser desfeitos com uma única etapa de Desfazer.
2.1 Carregamentos da ponte rolante
Quando a ponte rolante é aplicada, o número de carregamentos do projeto passa de 13 para 20; os carregamentos da ponte rolante são adicionados com os números 13–19 e aparecem na tabela Propriedades do joint predefinido → Forças do nó. Em projetos sem ponte rolante definida, o número de carregamentos, as combinações e os resultados não mudam.
| Carregamento | Conteúdo |
|---|---|
| KV1 / KV2 | Reações verticais nos pilares e momento do consolo: em KV1, Rkol,máx nos pilares do trilho A e Rkol,mín nos pilares do trilho B; em KV2, o inverso. Rkol,máx = ψ·(R1máx + R2máx·(L − a)/L), Rkol,mín = ψ·(R1mín + R2mín·(L − a)/L) (viga de rolamento simplesmente apoiada, por linha de influência) |
| KHX1 / KHX2 | Forças horizontais na direção X global; KHX1 é associado à posição de KV1 (trilho A carregado) e KHX2 à posição de KV2 |
| KHY1 / KHY2 | Forças horizontais na direção Y global, com a mesma associação |
| KG | Peso próprio da ponte W = ΣR − capacidade (estático, sem ψ; apenas para as combinações sísmicas); dividido igualmente entre os pilares de massa |
Em um carregamento, todos os pilares de cada trilho são carregados ao mesmo tempo (uma única posição da ponte rolante). Os carregamentos da ponte rolante são resolvidos com a mesma rigidez e a mesma regra de diafragma que G e Q.
2.2 Combinações da ponte rolante
Quando há carregamentos da ponte rolante, o programa adiciona ao final da lista de combinações, no máximo, dez combinações da ponte rolante: 1,4G + 1,6Q + γK·KVi, 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHXi e 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHYi (i = 1, 2). A combinação da ponte rolante mantém exatamente os coeficientes da combinação 1,4G + 1,6Q; KHX e KHY não entram na mesma combinação; a neve (S) não é incluída.
- As combinações da ponte rolante não são consideradas combinações sísmicas: não entram na força axial com sismo em pilares e paredes de cisalhamento (limite de 0,40·fck·Ac no pilar); entram nos esforços de projeto da TS 500 e na envoltória de cisalhamento.
- Os carregamentos da ponte rolante não entram nas combinações sísmicas (TBDY Eq. 4.11 e 4.12); somente KG é adicionado, com o coeficiente de G da combinação (1,0 / 0,9).
- As combinações da ponte rolante também são usadas no projeto de pilares, vigas, paredes de cisalhamento, fundações e radier, na verificação da tensão no solo e na envoltória de combinações das solicitações das ligações pré-fabricadas.
- Apenas o peso próprio da ponte participa da massa sísmica; a carga içada não participa (TBDY 4.5.9.2).
A ponte rolante é modelada com uma única posição; não há varredura de posição da ponte rolante nem várias pontes rolantes. Os carregamentos da ponte rolante não entram na verificação de flecha das vigas nem nos esforços internos de casca das lajes. Nas combinações de edifício em risco (RBTE) não são geradas combinações da ponte rolante; com combinações de carga de madeira ou em uma edição diferente da Ultimate, as cargas da ponte rolante não entram na análise (as duas situações são informadas na lista de avisos da análise; a massa da ponte continua participando da massa sísmica). O consolo da ponte rolante é dimensionado se for definido como consolo curto na aba Consolo da janela de propriedades do pilar: sua solicitação é obtida automaticamente do nó da ponte rolante, mas a força sísmica da massa da ponte não entra na solicitação horizontal (veja Projeto de Consolos Curtos). O resumo de cálculo da ponte rolante não é transferido ao relatório.
3. R e D diferentes nas partes superior e inferior (TBDY 4.3.6)
Em edifícios cuja parte inferior (p. ex., a parte com pavimento intermediário) tem sistema estrutural diferente da parte superior, usa-se a janela Macros → R-D diferentes nas partes superior/inferior (TBDY 4.3.6).... A análise é feita para todo o edifício com os coeficientes da parte superior (R, D das Configurações Gerais do Projeto); os esforços internos dos elementos da parte inferior são corrigidos pelo coeficiente ν da norma.
| Entrada | Descrição | Padrão |
|---|---|---|
| Aplicar R e D diferentes nas partes superior/inferior | Ativa a opção | desativada |
| Último pavimento da parte inferior (n.º do pavimento) | Este pavimento e os abaixo são considerados “parte inferior” | 1 |
| R da parte inferior (X), R (Y) | Coeficiente de modificação de resposta do sistema estrutural da parte inferior (TBDY Tabela 4.1) | 8 |
| D da parte inferior (X), D (Y) | Coeficiente de sobrerresistência da parte inferior (TBDY Tabela 4.1) | 3 |
| νsup (X), νsup (Y) | Razão entre o cortante basal da parte superior e o cortante basal total; se for informado 0, é calculado automaticamente a partir dos pesos e alturas dos pavimentos | 0 |
O botão Calcular / Mostrar exibe os valores de νsup, νinf, ν, (R̄a)inf e D̄inf.
Na análise: os esforços internos dúcteis dos elementos da parte inferior provenientes dos carregamentos sísmicos são majorados por ν, o comportamento não dúctil (cálculos de capacidade ao cortante) é feito com D̄inf, e o deslocamento relativo entre pavimentos da parte inferior é calculado com (R̄a)inf. O ajuste é salvo com o projeto.
Exemplo (edifício do livro): parte superior R = 3, D = 2; parte inferior R = 5, D = 2,5; último pavimento inferior 1; νsup = 0,408 (X) / 0,406 (Y) → ν = 0,763 / 0,762, (R̄a)inf = 3,93, D̄inf = 1,81. Se for necessária uma comparação exata, o valor de νsup também pode ser informado manualmente.
4. Situações frequentes
| Sintoma | Solução |
|---|---|
| O botão “Aplicar carregamentos da ponte rolante” está inativo. | Em Configurações Gerais do Projeto → Combinações de Carga, está selecionada a opção Usar Combinações de Carga de Estruturas de Madeira. Selecione Usar Combinações de Carga de Concreto Armado-Alvenaria, feche a janela da ponte rolante e abra-a novamente (Seção 2). |
| Mensagem “Projede gezer vinç (kren) yüklemeleri tanımlı ancak analize katılmadı” (o projeto tem carregamentos de ponte rolante definidos, mas eles não participaram da análise) nos avisos da análise. | As combinações de carga de madeira estão selecionadas ou a edição não é a Ultimate. Selecione Usar Combinações de Carga de Concreto Armado-Alvenaria e repita a análise; se a ponte rolante não for necessária, execute Remover a ponte rolante na janela da ponte rolante. |
| As combinações da ponte rolante não estão na lista. | A ponte rolante não foi aplicada ou foi removida; antes da análise, é preciso executar Aplicar carregamentos da ponte rolante. Quando se usam as combinações de edifício em risco (RBTE) (na avaliação de edifício em risco ou quando, em Configurações Gerais do Projeto, está selecionada, para a Combinação dos Efeitos Sísmicos, a opção “Aplicar as direções do sismo somente nas direções X e Y, separadamente”), as combinações da ponte rolante não são montadas. |
| Aviso “Ray A ve ray B aynı hatta görünüyor” (o trilho A e o trilho B parecem estar na mesma linha); o momento do consolo não foi gravado. | A direção do trilho não coincide com a direção dos trilhos em planta, ou foram atribuídos ao trilho A e ao trilho B pilares da mesma linha. Corrija a direção do trilho ou as atribuições de pilares e aplique a ponte rolante novamente. |
| Mensagem “Köprü özağırlığı (ΣR − kapasite) sıfır: KG ve kütle yazılmadı.” (o peso próprio da ponte (ΣR − capacidade) é zero: KG e massa não foram gravados). | A capacidade de içamento deve ser menor que a soma das reações das rodas (ΣR); verifique se os valores de R1/R2 da tabela do fabricante incluem o peso da ponte. |
| A massa sísmica total é maior que a esperada. | A massa da ponte foi gravada tanto manualmente (Massa Sísmica Adicional) quanto pela janela da ponte rolante. Desmarque Gravar a massa da ponte e aplique a ponte rolante novamente, ou remova a massa informada manualmente. |
| A massa adicional não aparece nas cargas de fundação. | É o comportamento esperado: a massa sísmica adicional não é peso, participa apenas do cálculo sísmico. |