Regras de geração de cargas de neve e vento com base na norma EC1

A opção para gerar automaticamente cargas 2D/3D de vento e neve, de acordo com o Eurocódigo 1 no Robot, é baseada na norma europeia: EN 1991-1-4:2005 para vento e EN 1991-1-3:2003 para neve. Além disso, essa opção gera cargas de vento e neve, de acordo com os Documentos de Aplicação Nacional (NAD) de muitos países europeus.

Carga de vento

A carga é gerada para estruturas típicas de oficina com quadros repetidos ao longo do comprimento de uma estrutura. As cargas de vento são geradas como cargas uniformes ou trapezoidais em barras na direção local Z com relação ao comprimento da barra. O sinal de carga depende da direção em que o vento está atuando em um elemento.

Para uma estrutura 2D, uma carga linear em uma barra é calculada como um produto da pressão do vento q e a distância entre quadros, isto é, o espaçamento e. Para o quadro mais externo, a metade do espaçamento é considerada. Uma carga de vento, de acordo com a norma EC1, é gerada separadamente para cada um dos quadros repetitivos, porque a norma designa zonas sucessivas (A, ..., J) de diferentes pressões de vento. Se um determinado quadro e seu espaçamento pertencerem a mais de uma zona, o valor da pressão q será calculado proporcionalmente à participação do quadro em cada zona (como mostrado na imagem a seguir).

A pressão que atua em uma determinada área é calculada como a diferença de pressões externas e internas de acordo com a fórmula:

q = q _b * c _s c _d * Ce (ze) * (Cpe – Cpi).

Em que:

• q _b – Pressão de velocidade média de referência
• c _s c _d –Coeficiente de estrutura como um produto do coeficiente de tamanho e do coeficiente dinâmico
• Ce – Coeficiente de exposição para a altura de referência ze
• Cpe – Coeficiente de pressão externa
• Cpi – Coeficiente de pressão interna

A seguir, são exibidos os métodos de cálculo para os componentes da fórmula anterior.

qb

A pressão de velocidade média de referência pode ser especificada diretamente por um usuário ou pode ser calculada com base no valor de velocidade do vento da fórmula (4.10):

qb = (1,25/2) * Vb * Vb

Em alguma das normas (EC1-PL e EC1-FR), o valor de pressão é determinado por padrão com base na região.

A velocidade do vento de referência na fórmula acima é calculada usando a fórmula (4.1):

Vb= Cdir * Cseason * Vb,0

Em que:

• Cdir – Fator de direção que um usuário especifica globalmente para todas as direções do vento (exceto para EC1-PL, em que o valor de Cdir depende da direção do vento).
• Cseason – Fator temporário (sazonal) que um usuário especifica globalmente para todas as direções de vento.
• Vb,0 –O valor básico da velocidade do vento de referência, como indicado nos anexos para países individuais.

A velocidade do vento de referência é frequentemente especificada como a velocidade com a probabilidade anual de excedência p = 0,02, ou seja, que tem um período médio de retorno de 50 anos. Se for necessário um período de retorno diferente, a velocidade do vento será calculada usando a fórmula (Cprob – 4.2):

Vb,0 = Vb * Cprob(K, p, n)

Em que:

• K – Parâmetro de forma (valor padrão K = 0,2) especificado por um usuário.
• p – A probabilidade anual de excedência (valor padrão p = 0,02) especificada diretamente por um usuário ou especificada como um inverso do tempo de vida da estrutura em anos.
• n –Um valor representativo de n = 0,5 é assumido.

CsCd

O valor do coeficiente de estrutura que é definido diretamente por um usuário. Por padrão, o valor 1 é usado.

Ce (ze)

O coeficiente de exposição considera a influência da rugosidade do terreno Cr e de topografia Co na velocidade média do vento, dependendo da altura acima do nível do solo z. O coeficiente de rugosidade é determinado pela fórmula 4.4 EN 1991-1-4. As variáveis nessa fórmula são definidas ao selecionar um tipo de terreno na lista suspensa preparada de acordo com a tabela 4.1 EN 1991-1-4.

O coeficiente de topografia leva em conta o crescimento da velocidade do vento sobre escarpas ou morros isolados. É assumido como constante, especificado por um usuário. Seu valor é usado em conformidade com o anexo da norma EN 1991-1-4.

Cpe

O coeficiente de pressão externa é usado automaticamente com base na forma reconhecida de um telhado. Os tipos de superfície a seguir e seus coeficientes de pressão são presumidos de acordo com a norma EN 1991-1-4:

• Paredes verticais de construções, Cpe de acordo com a tabela 7.1 (fig. 7.5)
• Telhados planos, Cpe de acordo com a tabela 7.2 (fig. 7.6)
• Telhados de uma água, Cpe de acordo com a tabela 7.3a e 7.3b (fig. 7.7)
• Telhados de duas águas, Cpe de acordo com a tabela 7.4a e 7.4b (fig. 7.8)
• Telhados de envergadura variável, Cpe de acordo com a figura 7.10

Telhados e cúpulas abobadados não são suportados pelo algoritmo geral EC1 para a geração de cargas. Eles estão disponíveis no Robot para a norma EC1-SERRES.

Cpi

O coeficiente de pressão interno é usado, por padrão, de acordo com o ponto 7.2.9 (6) como valores extremos (fig. 7.13):

• Cpi = caso de pressão (+) 0,8.
• Cpi = caso de pressão (-) -0,5.

Quando a opção Estrutura apertada é selecionada, o coeficiente Cpi = 0,0 é usado.

Carga de neve

As cargas de neve são geradas como cargas uniformes ou trapezoidais em barras na direção global vertical Z negativa, referenciadas ao comprimento projetado na direção horizontal X. As cargas são aplicadas a elementos que não são verticais (ou seja, não são paralelos ao eixo Z). Para uma estrutura 2D, uma carga linear aplicada a uma barra é calculada como um produto da pressão de neve S e do espaçamento entre o espaçamento de quadros e.

O valor de uma carga de neve é calculado com base na fórmula (dependendo das condições):

• Condições normais (5.1)

  S = μi * Ce * Ct * sk

• Condições acidentais – precipitação acidental (5.2)

  S = μi * Ce * Ct * Cesl * sk

• Condições acidentais – tempestades de neve acidentais (5.3)

  S = μi * sk

Em que:

• μi – Coeficiente de forma de carga de neve, como indicado nas seguintes relações
• Ce – O coeficiente de exposição é 1,0
• Ct – O coeficiente térmico é 1,0
• Cesl – O coeficiente de carga acidental de neve é 2,0
• sk – Valor característico da carga de neve no solo, especificado por um usuário ou dependente de uma zona selecionada

As seguintes disposições de carga, de acordo com o ponto 5.3, são consideradas:

Telhados de uma água

Valor do coeficiente µi de acordo com a tabela 5.2

Disposições de carga: disposição de carga uniforme μ ₁ (α) (fig. 5.2).

Telhados de duas águas

Valor do coeficiente µi de acordo com a tabela 5.2

Disposições da carga:

• Disposição de carga uniforme μ ₁ (α ₁ ) e μ ₁ (α ₂ ) (fig. 5.3(i)).
• Uma disposição de carga que consiste em metade da intensidade de carga 0,5*µ ₁ (α ₁ ), atuando em um passo do telhado e uma disposição de carga não uniforme igual a µ ₁ (α ₂ ), atuando sobre o outro passo do telhado (fig.7.3 (ii)).
• Disposição de carga não uniforme igual a μ ₁ (α ₁ ), atuando em um passo de telhado e disposição de carga que consiste na metade da intensidade de carga 0,5*μ ₁ (α ₂ ), atuando no outro passo de telhado (fig. 7.3(iii)).

Telhados com múltiplos passos

Valor do coeficiente µi de acordo com a tabela 5.2

Disposições da carga:

• Disposição de carga uniforme, como acima (fig. 5.4(i)).
• Para casos que não cumprem as condições como na fig. B1 – disposição de carga não uniforme, μ ₁ (α _i ) nos passos de telhado extremos, disposição de carga com variação linear com o μ ₂ (α _m ) extremo, em que α _m =( α ₁ + α ₂ )/2 nos passos de telhado internos (fig. 5.4(ii)).
• Para casos que cumprem as condições como na fig. B1 – carregamento de derrapagem de neve não uniforme, coeficiente μ ₁ (fig. B.1), em que μ ₁ de acordo com B2(2).

Telhados cilíndricos

Esse tipo de telhado não é suportado pelo algoritmo geral EC1 para gerar cargas. Eles estão disponíveis no Robot para a norma EC1-SERRES.

Telhados com alterações abruptas de altura

O carregamento da derrapagem de neve não é suportado corretamente.