Condições Normativas, Ancoragem e Fundação em Edifícios de Aço Leve

Este artigo descreve as regras normativas que complementam as verificações de painéis e montantes em edifícios de aço leve: cálculo e distribuição da carga sísmica, parcela dos painéis com chapa de gesso, condições estruturais, ancoragens dos painéis e fundações. Para o projeto de painéis e montantes, consulte o artigo Projeto de Painéis e Montantes em Aço Leve.

1. Carga sísmica: força sísmica equivalente e T = 0,2 s (TBDY 10.2.6.1)

informação

Conforme a TBDY 10.2.6.1, no cálculo sísmico de edifícios de aço leve utiliza-se o Método da Força Sísmica Equivalente, e a aceleração espectral de projeto elástica é obtida adotando-se T = 0,2 s. Quando o tipo de edifício é “aço leve”, o programa calcula a aceleração espectral, o coeficiente de redução da carga sísmica e as grandezas relacionadas com T = 0,2 s; o período calculado permanece apenas como informação.

• Se for selecionado, como método de cálculo sísmico, um método baseado em combinação modal, é emitido o aviso “TBDY 10.2.6.1” e um erro na lista de verificação do projeto (os modos são calculados com seus próprios períodos). O mesmo aviso é emitido quando se usam resultados modais do SAP2000.
• Calcular também o coeficiente de redução da carga sísmica com T = 0,2 s é favorável à segurança: se o período calculado for maior que 0,2 s, o coeficiente de redução resulta menor e a carga sísmica aumenta.

2. Rigidez do painel proporcional à capacidade (TBDY 10.2.6.1)

Conforme a norma, a carga sísmica é distribuída aos painéis em aço leve segundo suas capacidades e suas posições em planta. Quando a distribuição do cortante é feita pelo método dos elementos finitos, o programa proporciona à resistência ao cisalhamento do painel a rigidez no plano de cada parede em aço leve: painéis com revestimento de OSB, compensado ou chapa metálica recebem mais cortante do que painéis com chapa de gesso. A rigidez total em aço leve do pavimento não muda (o cortante basal e o do pavimento permanecem os mesmos).

• Quando se aplica? Quando a seleção Distribuição de Carga às Paredes Estruturais em Edifícios de Madeira e Aço Leve (tipo de rigidez do painel) em Configurações Gerais do Projeto for “capacidade” (padrão) e as paredes forem modeladas com elementos de barra. Na distribuição clássica do cortante, o cortante já é distribuído conforme a capacidade. A seleção é salva com o projeto; projetos antigos que não contêm essa informação abrem com “capacidade”.
• Muda apenas a rigidez lateral no plano; a rigidez axial e fora do plano e o compartilhamento da carga vertical permanecem iguais. Em pavimento com um único tipo de revestimento, o coeficiente é ≈ 1.
• O painel que não pode participar do cisalhamento (h/l > 4 ou l < 0,30 m) e o painel sem revestimento nas duas faces na prática não recebem cortante; se o cortante da análise for inferior a um milésimo do cortante dos painéis do pavimento na mesma direção, o painel não é considerado “insuficiente” e o relatório registra “ihmal edildi, panel yalnız düşey yük için tasarlandı” (desprezado, painel projetado apenas para carga vertical); se exceder um milésimo, é emitido erro. Se em uma direção não restar nenhum painel com capacidade ao cisalhamento, a análise emite também o erro de pavimento–direção (veja Projeto de Painéis e Montantes em Aço Leve, Seção 3.2).
• Painéis curtos entre porta e janela podem receber na análise cortante inferior à sua parcela de capacidade. Nas solicitações de painel, montante de extremidade e ancoragem, o programa eleva o cortante e o momento sísmicos de cada painel, no mínimo, à parcela de capacidade; o relatório registra “kapasite payı tabanıyla ×r büyütüldü” (majorado ×r pelo piso da parcela de capacidade) (lado seguro).
• No modelo de parede em casca, esse escalonamento não é feito; para a distribuição conforme a capacidade, use o modelo de parede em barras ou a distribuição clássica do cortante.

3. Parcela sísmica dos painéis com chapa de gesso (TBDY 10.2.7.2)

informação

Conforme a norma, painéis com chapa de gesso não podem atender sozinhos à demanda sísmica. Para cada pavimento em aço leve e cada direção (X/Y), o programa calcula a parcela da chapa de gesso na resistência ao cisalhamento do painel e a compara com o limite da Tabela 10.3 da TBDY: 80% em edifício de 1 pavimento; em 2 pavimentos, 80% no superior e 60% no inferior; em 3 pavimentos, de cima para baixo 80% / 60% / 40%.

• Qual face é considerada gesso? Se o tipo de revestimento na aba Hafif Çelik Paneli for “Chapa de gesso”, é gesso; se for OSB, Compensado ou kφ do usuário, não é gesso. Se o tipo for “Indefinido”, a face com resistência ao cisalhamento vc ≤ 3,4 kN/m é considerada gesso. O padrão das paredes novas é OSB de 11 mm (vc = 10,2 kN/m); em projetos antigos, painéis de tipo indefinido e com 2,7 kN/m são considerados chapa de gesso. O painel sem revestimento nas duas faces não entra no cálculo da parcela da chapa de gesso.
• Revestimento misto: Se as duas faces trabalham em conjunto (2·menor ≥ maior), cada face resiste à metade da força; se a face maior for determinante sozinha, o gesso não tem parcela.
• Se o limite for excedido: Nos avisos da análise e na lista de verificação do projeto aparece o erro “alçı levha payı” (parcela da chapa de gesso). Solução: usar OSB, compensado ou chapa metálica em parte dos painéis daquela direção (informando vc e o tipo de revestimento).

4. Condições estruturais do Capítulo 6 e da Tabela 1.2 da HCBTİE

Após a análise, as seguintes condições são verificadas nos painéis em aço leve; as violações são exibidas nos avisos da análise (com os nomes das paredes correspondentes), na lista de verificação do projeto e na nota de rodapé do relatório de montantes. O cálculo da capacidade não muda.

• Espaçamento dos montantes ≤ 625 mm (se excedido, o revestimento não pode ser considerado estrutural: a capacidade ao cisalhamento do painel e kφ ficam inválidos).
• Montante estrutural de seção C/Σ, espessura ≥ 0,9 mm (≥ 2 mm se o edifício for mais alto que 10,5 m), alma ≥ 70 mm, lip ≥ 9 mm.
• Se altura do montante / profundidade da alma > 50, deve-se executar uma linha de contraventamento (blocking) na meia altura (aviso; não é emitido em painel com contraventamento definido, veja a Seção 6 deste artigo).
• Painel com h/l > 4 ou l < 30 cm: não contribui para a capacidade ao cisalhamento do painel; 2 ≤ h/l ≤ 4: redução 2l/h (informativo).
• No tipo de edifício em aço leve, R não pode exceder 3 em ductilidade limitada nem 4 em ductilidade alta; D = 2; a altura do edifício não pode exceder o limite de 7 / 10,5 / 14 m conforme a classe de projeto sísmico e o nível de ductilidade (HCBTİE Tabela 1.2).
• A nota do relatório lembra ainda que as guias dos painéis devem ser U/C e t ≥ 0,8 mm e que as cargas de armários suspensos na parede devem ser adotadas com no mínimo 0,5 kN/m.

5. Ancoragem e ligações dos painéis (HCBTİE Capítulo 8, TBDY 10.4.1.1)

Na janela Propriedades da Parede, ao lado da aba Hafif Çelik Paneli, há a aba Hafif Çelik Ankraj (Ancoragem em Aço Leve) (aparece somente em paredes de painel em aço leve).

• Ancoragem de tração (hold-down): resistência de projeto do dispositivo e resistência da conexão barra de ancoragem/concreto/pavimento (valores do fabricante ou ETA), número de parafusos dispositivo–montante (0 = o programa calcula o número necessário), diâmetro do parafuso, espessura da chapa do dispositivo e resistência à ruptura, resistência ao cisalhamento da haste do parafuso.
• Ancoragem de cisalhamento: tipo de ligação (chumbador: fundação/concreto; parafuso: laje do pavimento), quantidade (0 = pelo espaçamento) e espaçamento, diâmetro, classe do chumbador (4.6–10.9), resistência do concreto ou do elemento inferior por ancoragem, espessura da guia inferior e, na ligação parafusada, espessura do elemento inferior. Se na aba Hafif Çelik Başlık (Guia em Aço Leve) o perfil da guia inferior estiver selecionado, a espessura é tomada desse perfil (veja a Seção 6 deste artigo).

Ao final da análise, para cada painel são calculados a força de arrancamento por extremidade (majorada por D, com a combinação determinante), as razões de dispositivo / barra–concreto / parafuso / tração do montante, o cortante por ancoragem e as razões de chumbador / esmagamento / concreto, e a razão de cisalhamento do painel (TBDY 10.3.2.1). A resistência do dispositivo é o valor de projeto do método de projeto selecionado; as resistências da barra de ancoragem/concreto e ao cisalhamento do concreto são informadas como valor de projeto YDKT em ambos os métodos. As insuficiências são exibidas nos avisos da análise e na lista de verificação do projeto, e as resistências não informadas, em um aviso informativo consolidado. No relatório de montantes constam as linhas de solicitação de ancoragem de tração, capacidades à tração, ancoragem de cisalhamento, cisalhamento do painel e hipóteses.

6. Guias inferior e superior do painel e contraventamentos (TBDY 10.3.1.3, 10.3.1.4, 10.4.1.1(a); HCBTİE Capítulo 6)

Na janela Propriedades da Parede, ao lado da aba Hafif Çelik Ankraj, há a aba Hafif Çelik Başlık (Guia em Aço Leve) (visível somente na edição Ultimate). Um campo deixado vazio ou preenchido com 0 é considerado não informado e o valor padrão é utilizado:

• Perfil da guia inferior / superior: Seleciona-se do catálogo um perfil U, C ou C+. Se não for selecionado, adota-se automaticamente o perfil U mais próximo da altura da alma do montante, com a espessura da chapa da guia informada na aba de ancoragem (se não informada, com a espessura da chapa do montante), e no relatório aparece “otomatik” (automático). Recomenda-se selecionar o perfil real da guia: a espessura da chapa do perfil selecionado também é usada nas verificações da ancoragem de cisalhamento (esmagamento do chumbador, ligação de pavimento do tipo parafuso) e do parafuso laje–guia superior; a espessura da guia inferior informada na aba de ancoragem deixa então de ser considerada.
• Guia superior dupla: Duas guias superiores; as resistências à tração e à compressão são tomadas em dobro.
• Primeira ligação na extremidade e1 (mm): Distância da ancoragem de cisalhamento mais próxima da extremidade do painel (na guia superior, do parafuso da laje); 0 = a/2.
• Contraventamento: Número de linhas (0–3), espessura da chapa do contraventamento t, largura da fita b, diâmetro do parafuso d (No.8 = 4,17 mm), número de parafusos por ligação, comprimento da orelha, distância do parafuso à borda e espaçamento dos parafusos (mm).
• Lado longo do revestimento: Vertical ou horizontal. No uso horizontal, é necessário um contraventamento horizontal que transmita o cisalhamento para o interior do painel (TBDY 10.3.1.4).

Na seleção múltipla, os campos que diferem entre as paredes selecionadas aparecem vazios (lista sem seleção, caixa em cinza) e não são alterados ao clicar em OK.

Na análise, são verificados os seguintes pontos:

• Guia inferior: N = v·max(a/2; e1), com v = Vd/L (o cisalhamento majorado por D da tabela de ancoragem do painel); resistência à tração (HCBTİE 4.4, seção líquida com o furo do chumbador descontado) e resistência à compressão (MLE). a é obtido do número ou do espaçamento das ancoragens de cisalhamento; se não informado, do número necessário de ancoragens.
• Guia superior: Força axial interna do painel (com o espaçamento de ligação da laje) e, se a parede estiver em uma linha de diafragma de laje em aço leve, a força do coletor (a maior força axial da linha + a força interna do painel).
• Contraventamento: Detalhes (a)–(f) da HCBTİE 6; força de apoio F = 0,02·P (em parede sem revestimento, acumulada ao longo dos montantes); parafuso de ligação (TBDY 10.3.4) e tração da fita (se a largura for informada; caso contrário, a área necessária é registrada no relatório).
• TBDY 10.3.1.3 e 10.3.1.4: A guia deve ter seção U ou C e t ≥ 0,8 mm; com revestimento horizontal, deve haver contraventamento. Se a altura da alma da guia diferir em mais de 10 mm da alma do montante (o montante não se encaixa na guia) e se a espessura da chapa da guia for menor que a do montante, é emitida informação. Em painel com contraventamento definido, o aviso h/d > 50 não é emitido.

Em montantes sem revestimento, n linhas de contraventamento reduzem o comprimento de flambagem do eixo fraco e da torção para h/(n+1). Os resultados aparecem nas linhas ALT / ÜST BAŞLIK e KUŞAK do relatório de montantes (guia inferior / superior e contraventamento). Para as expressões, consulte o artigo Fundamentos Teóricos do Projeto em Aço Leve.

7. Fundações: esforços majorados por D (TBDY 10.4.1.2)

Em edifícios de aço leve, as fundações são dimensionadas com os esforços internos sísmicos majorados pelo fator de sobrerresistência D (2 em aço leve). O programa aplica isso na opção “Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz” (Elementos Finitos - Análise Conjunta Estrutura-Fundação):

• ao projeto de flexão, esforço axial, cisalhamento e torção das sapatas corridas,
• à tensão no solo das sapatas corridas,
• ao radier.

perigo

Se for selecionada a opção “Rijit Kabul-Klasik analiz” (Hipótese Rígida - análise clássica), o cálculo da fundação é feito apenas com cargas verticais e a análise emite erro; selecione “Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz” em Configurações Gerais do Projeto. Nas combinações de carga definidas pelo usuário, D é aplicado apenas ao cisalhamento e à torção e é emitido aviso; use as combinações do programa. Na lista de verificação do projeto aparece a linha informativa “TBDY2018 M.10.4.1.2”.

8. Perguntas frequentes

Em todos os pavimentos em aço leve aparece o erro “alçı levha payı”. O revestimento dos painéis é considerado chapa de gesso. Conforme a TBDY 10.2.7.2, painéis com chapa de gesso não podem atender sozinhos à demanda sísmica; em cada direção, informe revestimento de OSB, compensado ou chapa metálica para parte dos painéis (vc e tipo de revestimento).

Na solução por elementos finitos, o cortante dos painéis de OSB aumentou e o dos painéis de chapa de gesso diminuiu. Conforme a TBDY 10.2.6.1, as rigidezes dos painéis são proporcionais à capacidade; o cortante total do pavimento não muda. Se a razão de cisalhamento do painel de OSB for insuficiente, reduza o espaçamento dos parafusos ou reforce o revestimento.

A armadura da fundação ou a tensão no solo do edifício de aço leve é maior que o esperado. Conforme a TBDY 10.4.1.2, os esforços internos da fundação são majorados por D (2); essa majoração se aplica à flexão, ao esforço axial, ao cisalhamento, à torção e à tensão no solo em sapatas corridas e radier.

Recebo o erro “TBDY 10.4.1.2 (temel)” (fundação). O cálculo da fundação está sendo feito pela “Rijit Kabul-Klasik analiz” e não inclui o sismo. Selecione “Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz” em Configurações Gerais do Projeto.

Por que a carga sísmica em edifício de aço leve independe do período calculado? Conforme a TBDY 10.2.6.1, a aceleração espectral é calculada com T = 0,2 s. O método de cálculo sísmico deve ser o Método da Força Sísmica Equivalente; se for selecionada a combinação modal, é emitido aviso.