Terça Automática entre Tesouras
Este artigo explica como, no StatiCAD, o assistente de terças coloca terças de madeira, de aço ou de aço leve entre os banzos superiores das tesouras selecionadas. Para a montagem das tesouras, consulte o artigo Assistente de Tesoura de Cobertura.
1. Sobre este artigo
O assistente encontra o perfil do banzo superior das tesouras selecionadas, calcula as posições das terças sobre a tesoura de referência e monta uma viga de madeira ou de aço (terça) separada em cada vão entre tesouras.
A explicação usa o exemplo do artigo Assistente de Tesoura de Cobertura: cinco tesouras Howe espaçadas de 2 m (vão de 8 m, inclinação de 30%, beiral de 40 cm), montadas em um edifício de 10 × 8 m.
Edição: O assistente de terças está disponível em todas as edições do StatiCAD. As capturas de tela foram feitas com o StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0.
2. Como funciona?
2.1. Reconhecimento das tesouras
O assistente reconhece a tesoura pela geometria, não pelo nome nem pelo grupo. As vigas que estão no mesmo plano vertical (linha em planta em comum) e ligadas entre si formam um grupo. O grupo que contém pelo menos um elemento inclinado entra na lista como tesoura (ou viga inclinada, caibro). Por isso, funciona tanto com tesouras montadas pelo assistente de tesoura quanto com tesouras desenhadas pelo método antigo (desenhadas em planta e giradas em torno do eixo X).
O perfil do banzo superior é o envelope superior dos elementos do plano. O envelope é simplificado com tolerância de 2 cm; desvios de desenho, como uma escora que ultrapassa o banzo em um ou dois cm, não distorcem o perfil. Os elementos que estão alinhados mas não ligados à tesoura (p. ex., um caibro de alpendre que começa 10 cm abaixo da tesoura) são contados como um grupo separado.
2.2. Posições
As posições das terças são calculadas ao longo do banzo superior da primeira tesoura marcada na lista (a referência). Nas demais tesouras, usa-se o ponto correspondente à mesma proporção do mesmo trecho inclinado. Em tesouras idênticas, as terças são horizontais e perpendiculares às tesouras; em tesouras diferentes, as extremidades das terças ficam no banzo de cada tesoura.
2.3. Modelo de análise
No StatiCAD, as terças não são elementos que apenas transmitem cargas: são vigas de madeira ou de aço que participam do modelo de análise e são dimensionadas. Cada vão entre tesouras é uma viga separada. Suas extremidades estão sobre a linha do banzo superior da tesoura e, no modelo de elementos finitos, se unem ao banzo no mesmo nó.
3. Abrir o assistente
O assistente é aberto por Desenhar › Terça (entre tesouras)..., por Macros › Assistente de terças... ou pelo botão Terça da barra de ferramentas esquerda. Se no pavimento ativo não houver pelo menos duas tesouras paralelas, é exibido um aviso.
4. Seleção das tesouras
As tesouras que receberão terças podem ser selecionadas antes de abrir o assistente. É difícil selecionar o banzo superior da tesoura em planta, porque os banzos superiores, o banzo inferior e a alma se sobrepõem na planta. Em vez disso, use a janela 3D:
- Pressione o botão modo de seleção da barra de ferramentas 3D (na Figura 4, dentro da moldura vermelha).
- Clique em um elemento de cada tesoura que receberá terças (p. ex., o banzo superior); o elemento selecionado aparece em amarelo. A imagem permanece fixa entre os cliques.
- Abra o assistente de terças. As tesouras que contêm elementos selecionados vêm marcadas na lista.
Figura 4 – Modo de seleção na janela 3D: os banzos superiores das cinco tesouras foram selecionados (amarelo)
Na lista Tesouras, à esquerda da janela do assistente, aparecem todas as tesouras e vigas inclinadas do pavimento. Cada linha mostra a posição da tesoura (x ou y), o comprimento (L, incluindo os beirais), a cota do topo e o tipo (tesoura: duas águas; viga inclinada: uma só inclinação). As marcas podem ser alteradas manualmente. O botão Obter da seleção marca as tesouras que contêm os elementos atualmente selecionados em planta ou em 3D. Também há os botões Todas e Nenhuma.
Sem seleção: Se não houver elemento selecionado ao abrir o assistente, o maior grupo da mesma família de perfil vem marcado (tesouras cujos intervalos de s se sobrepõem e que têm o mesmo número de trechos inclinados; a família de maior comprimento total). Por exemplo, em um projeto de usuário, 12 tesouras principais vieram marcadas, enquanto 18 caibros de alpendre na mesma direção ficaram desmarcados.
5. Aba Disposição
Figura 5 – Disposição: espaçamento máximo de 100 cm → 5 intervalos por trecho inclinado (92 cm), 11 linhas de terça
Na parte superior da pré-visualização central é desenhada a elevação da tesoura de referência: o perfil do banzo superior em vermelho, os demais elementos em cinza e as seções das terças em laranja; as distâncias entre as terças (ao longo da inclinação, em cm) são escritas. Abaixo é desenhada a planta: as tesouras marcadas em vermelho, as demais em cinza, as terças em laranja e os prolongamentos em laranja escuro. Na parte inferior, são escritos o número de tesouras, de linhas de terça e de vigas de terça, o comprimento total e o volume.
5.1. Tipo de disposição
| Opção | Descrição |
|---|---|
| Espaçamento máximo (ao longo da inclinação) | Cada trecho inclinado é dividido em partes iguais, de modo que o espaçamento não exceda o valor informado (no exemplo, 459 cm → 5 × 92 cm). |
| Quantidade por trecho inclinado | Em cada trecho inclinado é colocado o número informado de terças, com espaçamento igual (incluindo as extremidades). |
| Nos nós do banzo superior da tesoura | As terças são colocadas nos pontos em que os elementos da alma se ligam ao banzo superior (com tolerância de 5 cm). Não surge flexão local no banzo; é a disposição estruturalmente mais adequada para uma treliça. |
Figura 6 – Disposição nos nós: as terças estão nos nós (pontos de painel) da tesoura Howe (104 cm); uma terça na ponta do beiral e uma sobre o apoio
5.2. Terças de extremidade
Se Terça de beiral (ponta da tesoura) estiver marcada, uma terça é colocada nas extremidades do banzo superior. Se for informada a Distância da terça de beiral à ponta, essa terça é recuada da ponta, ao longo da inclinação, nessa distância. Se Terça de cumeeira (topo) estiver marcada, uma única terça é colocada no topo, onde as duas inclinações se encontram.
6. Aba Seção
Figura 7 – Seção: C24, 10 × 12 cm, articulada, no eixo do banzo
| Campo | Descrição |
|---|---|
| Tipo de material | Madeira, Aço (Seção 6.1) ou Aço leve (Seção 6.2). A opção Aço está disponível nas edições StatiCAD Ultimate e Hybrid, e a opção Aço leve, somente na edição StatiCAD Ultimate. |
| Material | Na madeira, as classes de madeira do projeto e da biblioteca; no aço e no aço leve, as classes de aço (S235, S275, S355 ...); se não estiver no projeto, é adicionado a partir da biblioteca. |
| Largura b, Altura h | Madeira: seção retangular da terça (cm). |
| Família de perfis, Perfil | Aço: família (IPE, IPN, HE A, HE B, UPN, UPE ...) e perfil do catálogo de perfis laminados a quente. Aço leve: família (CC, ZZ, SIGMA, CPLUS, SIGMAPLUS) e perfil do catálogo de perfis predefinidos de aço leve. |
| Mesa superior parafusada ao revestimento | Somente no aço leve: a mesa superior da terça é considerada contida lateralmente (Seção 6.2). |
| Ligação | Articulada: cada vão é uma viga simples (M2 e M3 liberados nas extremidades). Contínua: a terça passa de forma contínua sobre a tesoura. |
| Posição | No eixo do banzo (nó): o eixo da terça está na linha dos nós do banzo superior e, no modelo de elementos finitos, compartilha o mesmo nó com o banzo. Sobre o banzo: a terça é colocada sobre a face superior do banzo (excêntrica); a ligação é feita pelo módulo de contato de vigas, portanto a opção “ligar automaticamente as vigas que se cruzam/se tocam” da Verificação de Geometria deve estar ativada. |
Na verificação de flecha, as terças são identificadas com o tipo de elemento terça.
6.1. Terça de aço
Ao selecionar Aço em Tipo de material, os campos b e h são substituídos por Família de perfis e Perfil. As terças são montadas como vigas de aço com perfil de catálogo; a seção do perfil é adicionada à biblioteca de seções e ao projeto, e no modelo de elementos finitos a área e os momentos de inércia são tomados do catálogo. A linha de resumo informa o peso total (kg) em vez do volume.
Figura 8 – Terça de aço: S235, IPE 140, articulada, no eixo do banzo
- A alma do perfil é vertical; sob carga vertical, trabalha o eixo forte.
- Na verificação de aço, o comprimento Lb para a flambagem lateral com torção é o vão da terça; o Cb é calculado a partir do diagrama de momentos (1,14 em terça articulada com carga uniformemente distribuída). O limite de flecha é L/200 (terça).
- No sistema da tesoura, a terça também pode receber força axial; a verificação de aço considera a flambagem por compressão axial (comprimento de flambagem igual ao vão) e a interação força axial–flexão (ÇYTHYE 11.3).
- Os resultados aparecem, após a análise, no relatório de elementos de aço; uma terça de aço insuficiente entra no número de elementos insuficientes mostrado no título da janela ao editar o grupo salvo.
Perfis U: As terças UPN e UPE também são verificadas (regras de seção canal). O perfil U cuja mesa não é compacta (b/tf > 0,38·√(E/Fy); isso não ocorre nos perfis U do catálogo até o S355) aparece como insuficiente, com a observação “henüz desteklenmiyor” (ainda não suportado). A flambagem por flexo-torção não é calculada separadamente no perfil U.
6.2. Terça de aço leve
Ao selecionar Aço leve em Tipo de material, as terças são montadas como vigas de aço leve com perfis de aço leve formados a frio (Z, C, Σ, C+, Σ+) e passam pela verificação de elementos de aço leve (HCBTİE; largura efetiva, flambagem distorcional). O perfil padrão é ZZ Z200x60x15x2, classe S235. Os perfis U (guia) não constam da lista de terças.
Figura 8a – Terça de aço leve: S235, ZZ Z200x60x15x2, mesa superior parafusada ao revestimento
- Se Mesa superior parafusada ao revestimento (contida lateralmente) estiver marcada (padrão), a mesa superior é considerada continuamente contida: sob momento positivo (carga vertical, mesa superior comprimida), não há flambagem lateral com torção. Na sucção do vento e no momento de apoio da terça contínua, o comprimento de flambagem da mesa inferior comprimida é o vão. Se o revestimento não for parafusado, desmarque a caixa; nesse caso, a mesa superior também é considerada sem contenção ao longo do vão.
- A restrição rotacional do revestimento (kφ) não é considerada (a favor da segurança); o limite de flecha é L/200 (terça).
- Os resultados aparecem, após a análise, no relatório de aço leve; uma terça insuficiente é contada no título da janela ao editar o grupo.
7. Aba Prolongamento
Figura 9 – Prolongamento: 30 cm para fora da primeira e da última tesoura (beiral lateral do telhado de duas águas); 66 vigas de terça
O prolongamento além da primeira/última tesoura estende as terças para fora da primeira e da última tesoura, em balanço (beiral lateral do telhado de duas águas). Os trechos em balanço são ligados rigidamente à tesoura; mesmo que se escolha a ligação articulada, não se forma mecanismo, pois a ponta do balanço é livre.
As terças de cada operação são reunidas em um grupo de seleção separado (prefixo do grupo de seleção + número de ordem: ASIK-01, ASIK-02 ...). Selecionando o grupo, todas as terças dessa operação são selecionadas, excluídas ou copiadas em conjunto.
8. Montagem e resultado
Com Montar terças, as terças são adicionadas ao pavimento ativo e é exibida uma mensagem de resumo. A operação pode ser revertida em uma única etapa com Desfazer. O assistente lembra as últimas configurações usadas durante a sessão.
Figura 10 – Resultado: 11 linhas de terça, 66 vigas de terça entre 5 tesouras (ASIK-01), total de 94,60 m, volume de 1,135 m³
Figura 11 – Terças montadas em planta (vigas azuis perpendiculares às tesouras) e na vista 3D
9. Análise
Na análise, as terças são resolvidas e dimensionadas como vigas de madeira comuns. Suas extremidades compartilham o nó com o banzo superior da tesoura; a extremidade de uma terça que chega a um ponto interno do banzo divide o banzo nesse ponto. Na análise do modelo de exemplo, não há elementos sem apoio.
Figura 12 – Análise do modelo com terças (os avisos da lista referem-se ao peso específico do material da parede do exemplo)
Cargas: O assistente não atribui cargas às terças. As cargas do revestimento da cobertura e de neve são aplicadas com as ferramentas de carga de cobertura/laje do programa ou com cargas adicionais de viga. O peso próprio das terças é calculado a partir do material.
10. Limitações e dicas
- A terça é montada com seção retangular de madeira, com perfil de aço laminado a quente ou com perfil de aço leve formado a frio. Os eixos da seção são verticais; a terça não é girada para acompanhar a inclinação da cobertura (a flexão oblíqua não é considerada).
- Só são usadas em conjunto tesouras paralelas entre si (na mesma direção); em uma cobertura de quatro águas, cada direção é tratada separadamente.
- As tesouras são procuradas no pavimento ativo; as terças passam a ser elementos do mesmo pavimento.
- As configurações das terças são salvas no arquivo do projeto. Se o assistente for aberto com um elemento de terça selecionado, são carregadas as configurações e as tesouras desse grupo; Atualizar terças monta o grupo novamente com o mesmo nome (pode ser revertido com Desfazer).
- Se as ligações da alma no banzo superior da tesoura se desviam mais de 5 cm da linha do banzo, a disposição “nos nós” ignora esses pontos.
- Em tesouras duplas muito próximas (p. ex., duas tesouras espaçadas de 10 cm que abraçam um pilar dos dois lados), o vão curto entre elas também é montado como uma peça de terça separada.
O modelo e as seções do exemplo têm finalidade ilustrativa; a exatidão do espaçamento das terças, da seção e das ligações é de responsabilidade do engenheiro responsável pelo projeto.