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Projeto de Vigas e Pilares em Aço Leve

Independentemente dos montantes de painel, uma cinta (viga) ou uma coluna de amarração (pilar) do modelo pode ser projetada com seção em aço leve. O cálculo é feito pelo método da largura efetiva (MLE) com os esforços de envelope de elementos finitos do elemento (M3, V2, N; no pilar, também M2) — é o equivalente em aço leve do fluxo de vigas e pilares de aço. Para o projeto de painéis, consulte o artigo Projeto de Painéis e Montantes em Aço Leve.

informação

Em quais edições? Os cálculos em aço leve estão disponíveis na edição StatiCAD Ultimate.

1. Atribuição de seção​

  1. Na janela Propriedades da Cinta (Coluna de Amarração), no campo Tipo de Elemento, marque a opção “Hafif Çelik” (Aço Leve) (ao lado das opções de madeira e aço).
  2. Para a seção, abra a janela Perfil de Fábrica e, em Cold Formed, selecione a categoria C, Z, U, C+, Sigma ou Sigma+. Os 527 perfis das tabelas predefinidas são listados no formato “CC C200x80x16x2”, “ZZ Z200x60x15x2”, “UU U200x94x4”, “CPLUS C+200-89x25x15x4”, “SIGMA S200-50x67x16x2”, “SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4”.
  3. Selecione o perfil e clique em Atribuir; o desenho da seção (contorno real), as propriedades brutas (A, Ix, Iy do catálogo) e as grandezas de torção são obtidos automaticamente. Como material, atribui-se o grau de aço (ex.: S235, S355); Fy e E são lidos desse material.
  4. Execute a análise; os resultados aparecem na lista de avisos da análise e no relatório.

2. Combinações de carga​

As solicitações são obtidas, além das combinações do programa, com as combinações da HCBTİE 4.3.1 — YDKT: 1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + 1,0Q; havendo vento, 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W e 0,9G + 1,6W; GKT: as combinações correspondentes da ASCE 7. Assim, os coeficientes de combinação vertical do projeto (padrão 1,0G + 1,0Q) não ficam aquém nos elementos em aço leve. No relatório é escrito o nome da combinação determinante; a marca “[1.2G+1.0Q]” ou “[GKT]” indica que os coeficientes da combinação do programa foram convertidos conforme o método.

observação

A lista de combinações da TBDY não contém o caso de carga de vento: para que o vento entre no projeto de vigas e pilares, devem ser selecionados casos de carga e combinações definidos (caso contrário, é emitido aviso). A flecha da viga é calculada a partir de combinações de serviço sem coeficientes (G + Q, G + S). O método de projeto (YDKT/GKT) vem da mesma configuração de projeto dos montantes de painel.

3. Verificações​

ElementoSolicitações (envelope da análise)Comprimentos de flambagemVerificações
VigaM3, V2, NLx = vão; comprimento sem contenção lateral conforme o sinal do momento: Lb+ = comprimento do elemento ou Le do usuário (se a mesa superior estiver ligada ao revestimento, não há flambagem lateral com torção sob momento positivo), Lb− = espaçamento de contenção da mesa inferior (sem entrada, Lb+); Cb a partir do diagrama de momentos (1 em balanço e quando Lb < L)M+/Md+ e M−/Md− com sinal, V/Vd, P/Pd + M/Md (Eq. 4.8.4), flexão + cisalhamento simultâneos (Eq. 4.8.5/4.8.6, com Mdlo no denominador), esmagamento da alma no apoio (4.8.3), necessidade de enrijecedor 7.4, flecha L/K e L/250 somente para a carga variável (Tabela 7.1), vibração (7.5)
PilarN, M3, M2, V2KLx = KLy = altura do pavimento (K = 1) ou entrada do usuárioN/Pd, P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (Eq. 4.8.4), V/Vd, aviso KL/r > 200; no pilar tracionado, T/Td (Eq. 4.8.1/4.8.2)
  • A resistência à flexão é a menor entre as linhas de flambagem global (lateral com torção), local e distorcional; a resistência à compressão é determinada da mesma forma.
  • No pilar, a capacidade à flexão no eixo fraco é calculada separadamente para as duas direções a partir da seção efetiva.
  • A suficiência do enrijecedor de borda (lip) é verificada conforme a HCBTİE 4.9.3; havendo redução, ela é registrada na nota de rodapé do relatório.
  • Seções que não atendem às condições de seção transversal do Capítulo 3 da HCBTİE (ex.: em seções com relação lip/mesa < 0,20, o lip é desconsiderado) são indicadas na nota de rodapé do relatório.
  • Para as entradas específicas da viga de piso (ligação do revestimento, espaçamento de contenção da mesa inferior, tipo de apoio, comprimento de apoio, enrijecedor, travamento) e o detalhamento das verificações, consulte o artigo Laje em Aço Leve: Vigas de Piso e Diafragma.
  • A seção Z é calculada como terça/viga fletida em torno do eixo perpendicular à alma; na seção U, como não há lip, as mesas são tratadas como elemento não enrijecido e não há linha distorcional; nas seções C+ e Sigma+, a dobra de retorno na ponta do lip é considerada parte do enrijecedor de borda.

4. Restrição rotacional do revestimento​

Em vigas e pilares também pode ser considerada a restrição rotacional (kφ) que o revestimento proporciona à mesa: nas propriedades do elemento (aba Madeira2 na viga, aba Madeira no pilar), no campo “Hafif Çelik: kaplama dönme tutulumu” (Aço Leve: restrição rotacional do revestimento), informam-se o tipo de revestimento, o espaçamento dos elementos, a rigidez à flexão da chapa, o espaçamento dos parafusos e, se necessário, o valor de kφ do usuário.

  • Considera-se que o revestimento informado está presente em ambas as mesas; em elementos com apenas uma mesa revestida, deixe “Tanımsız” (Indefinido).
  • Em elementos de borda em que a chapa está apenas de um lado do elemento (ex.: viga de borda de laje), informe metade da rigidez à flexão da chapa.
  • Condições: espaçamento dos parafusos ≤ 305 mm e espaçamento dos elementos ≤ 625 mm; caso contrário, adota-se kφ = 0 e o motivo é escrito no relatório.

5. Relatórios​

Se o projeto tiver viga ou pilar em aço leve, no grupo Hafif Çelik Eleman Raporları aparecem as páginas Projeto de Vigas em Aço Leve (MLE) e Projeto de Pilares em Aço Leve (MLE): nome e seção do elemento, geometria (L, Lb / KL, esbeltez, A, I), método e material, solicitações e combinações determinantes, flexão (global / local / distorcional → Md; na viga, momentos positivo e negativo separados), cisalhamento, interação axial + flexão, flecha na viga, linhas de esmagamento da alma, de enrijecedor de alma e de vibração, linhas de compressão no pilar e nota de hipóteses.

6. Biblioteca de perfis predefinidos de aço leve​

Os perfis são lidos do arquivo HafifCelikProfil.txt da pasta de instalação. A tabela contém as 527 seções predefinidas de aço leve: C (89), Z (90), U (88), C+ (87), Sigma (90), Sigma+ (83); altura de 100–400 mm, espessura de 1,0–4,0 mm.

Cada linha contém o código do tipo (1 = C, 2 = Z, 3 = U, 5 = Sigma, 8 = C+, 9 = Sigma+), a geometria completa (H, A, B, C1, C2, D dobra de retorno, E, F, G, T, R) e as propriedades de seção do catálogo (peso, A, Ix, Wx, ix, Iy, Wy, iy, ex, ey). Na lista de montantes de painel são oferecidas apenas as seções C, C+, Sigma e Sigma+. No projeto, A, Ix e Iy brutos são tomados das colunas do catálogo; as colunas de geometria são usadas no cálculo da largura efetiva, da torção e da flambagem distorcional.

informação

Inclusão de perfis próprios: O arquivo é de texto simples; as linhas iniciadas por # são comentários. Você pode adicionar seus próprios perfis com a mesma disposição de colunas (geometria em mm, propriedades da seção em cm, separador decimal ponto). Se as colunas do catálogo forem deixadas vazias ou 0, as propriedades são calculadas a partir da geometria (modelo de cantos vivos, alguns por cento mais alto).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. Escopo e hipóteses​

  • Somente as seções da tabela de perfis predefinidos (HafifCelikProfil.txt) são calculadas; se for atribuída uma seção inexistente na biblioteca, o cálculo é marcado como insuficiente com a nota “kütüphanede yok” (não consta na biblioteca).
  • O cálculo da viga baseia-se na hipótese de que a carga passa pelo centro de cisalhamento ou de que a torção é limitada pelas ligações (HCBTİE Capítulo 5). Em vigas C, U e C+, se as duas mesas não estiverem efetivamente ligadas ao revestimento, deve ser providenciada ligação adicional contra torção.
  • A seção Z é calculada apenas para flexão em torno do eixo perpendicular à alma; a flexão em torno do eixo principal e o comportamento biaxial sem contenção lateral não são modelados.
  • No pilar tracionado, a área líquida é tomada igual à área bruta; os furos de parafusos e bulões e a resistência da ligação devem ser verificados separadamente.
  • A força axial artificial (composta) gerada em conjunto pelo deslocamento do eixo da viga e pelo diafragma rígido é deduzida da força axial no projeto de vigas em aço leve (veja Laje em Aço Leve: Vigas de Piso e Diafragma).

8. Perguntas frequentes​

Recebo o aviso “… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok” (“… não foi possível calcular a viga/pilar em aço leve: seção não consta na biblioteca”). Foi atribuída ao elemento uma seção fora da tabela de perfis predefinidos. Selecione, em Perfil de Fábrica → Cold Formed, uma seção da categoria C, Z, U, C+, Sigma ou Sigma+.

Recebo o aviso “… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)” (“… viga em aço leve insuficiente (M/Md=… V/Vd=… flecha=…)”). Aumente a seção ou reveja os dados de contenção lateral (Le). Se, em uma viga de piso, a mesa superior estiver continuamente ligada ao revestimento, marque isso na aba Aço Leve; sob momento positivo, a flambagem lateral com torção deixa de existir.

No relatório do perfil U as linhas distorcionais indicam “yok” (não há). Na seção U sem lip não se aplica a linha de flambagem distorcional; essas linhas destinam-se a mesas com enrijecedor de borda.

No pilar aparece a linha “Çekme” (Tração). O pilar fica tracionado em pelo menos uma combinação. A resistência à tração é calculada com a hipótese de área líquida = área bruta; os furos e a resistência da ligação devem ser verificados separadamente.