O que é o cálculo de estruturas de aço leve?

Em edifícios de aço leve, o sistema estrutural é formado por painéis compostos por montantes de seção C ou Sigma, conformados a frio a partir de chapa fina, e pelo fechamento de OSB, compensado ou placas de gesso que os reveste. As cargas horizontais são resistidas pelos painéis por meio da resistência ao cisalhamento do fechamento; os montantes transmitem as cargas verticais e as forças de tombamento.

Em seções de paredes finas, a resistência é, na maioria das vezes, governada pela flambagem: flambagem local da alma e das mesas, flambagem distorcional em que a mesa e o enrijecedor de borda giram juntos e flambagem do elemento como um todo. A HCBTİE calcula essas seções pelo método da largura efetiva; a TBDY 2018 Capítulo 10 define o cálculo sísmico de edifícios de aço leve, as capacidades de cisalhamento dos painéis e as regras de ancoragem.

O StatiCAD reúne essas duas normas em um único fluxo: o modelo é analisado, as solicitações dos painéis e dos montantes são derivadas, as verificações de flambagem e de vento são realizadas, as ancoragens e as fundações são dimensionadas segundo as regras das normas e os resultados são relatados em turco ou inglês.

O que o StatiCAD faz em estruturas de aço leve?

A cadeia de dimensionamento do edifício de aço leve, do cálculo sísmico à fundação.

Capacidade de Cisalhamento de Painéis e Sismo

  • Capacidade de cisalhamento de painéis com fechamento (TBDY Tabela 10.5); OSB, compensado, chapa e placa de gesso
  • Carga sísmica pelo método da força sísmica equivalente, adotando T = 0,2 s (TBDY 10.2.6.1)
  • No modelo de elementos finitos, as rigidezes dos painéis são proporcionais à capacidade; a carga sísmica é distribuída aos painéis conforme suas capacidades
  • Verificação da parcela sísmica dos painéis com placa de gesso (TBDY 10.2.7.2)

Verificação de Montantes (Método da Largura Efetiva)

  • Resistência de cálculo a partir das linhas de flambagem local, distorcional e flexo-torcional
  • Na flambagem distorcional, método geral da HCBTİE 4.10.3.3 ou opção de faixas finitas
  • Nos montantes de extremidade, força de tombamento com o fator de sobrerresistência (TBDY 10.4.1.1)
  • Consideração, na resistência, da restrição à rotação que o fechamento proporciona ao montante

Vento e Flecha

  • Flexão por vento fora do plano nos montantes de paredes externas e efeito combinado com o esforço axial
  • Limite inferior da carga de vento da HCBTİE e verificação da pressão de vento conforme a altura do edifício
  • Flecha de montantes e vigas com a inércia efetiva da seção no momento de serviço
  • Limite de flecha selecionável conforme o tipo de fechamento (h/120 – h/360)

Vigas e Pilares de Aço Leve

  • 527 perfis predefinidos de aço leve: C, Z, U, C+, Sigma e Sigma+
  • Na viga: flexão, cisalhamento, efeito conjunto de esforço axial e flexão, flecha
  • No pilar: compressão, efeito combinado com flexão biaxial, cisalhamento e tração
  • Verificação da suficiência do enrijecedor de borda (lip) e das condições da seção transversal

Ancoragens, Ligações e Condições Estruturais

  • Dimensionamento de ancoragens de tração (hold-down) e de cisalhamento nas extremidades dos painéis
  • Em ligações com parafusos, razões de cisalhamento, esmagamento e resistência do concreto
  • Condições de painel do HCBTİE Capítulo 6: espaçamento dos montantes, espessura da chapa, dimensões da alma e do enrijecedor de borda
  • Altura do edifício e limites de R e D (HCBTİE Tabela 1.2)

Dimensionamento de Fundações e Método de Projeto

  • Dimensionamento das fundações com forças sísmicas ampliadas pelo fator de sobrerresistência (TBDY 10.4.1.2)
  • Opção de método de projeto LRFD (HCBTİE) e ASD para comparação
  • Inclusão automática das combinações de cargas verticais da HCBTİE
  • Relatórios de painéis, montantes, vigas e pilares em turco ou inglês

Como funciona?

  1. Desenhe as paredes, selecione o tipo de dimensionamento “Painel em Aço Leve” em Propriedades da Parede; informe o fechamento, o perfil do montante, o espaçamento dos montantes e o número de montantes de extremidade.
  2. Marque os painéis das fachadas externas; defina o método de projeto, a pressão do vento e o limite de flecha em Configurações Gerais do Projeto.
  3. Se necessário, atribua às vigas e aos pilares seções dos perfis predefinidos de aço leve; informe os dados das ancoragens.
  4. Execute a análise; as verificações de painéis, montantes, vigas, pilares, ancoragens e fundações são feitas automaticamente, e as insuficiências aparecem na lista de avisos.
  5. Emita os relatórios no grupo Relatórios de Elementos de Aço Leve.

Relatórios

No grupo Relatórios de Elementos de Aço Leve:

  • Dimensionamento de painéis de aço leve: dados do fechamento e capacidades de cisalhamento dos painéis
  • Dimensionamento de montantes de aço leve: solicitações dos montantes de extremidade e intermediários, capacidades de flambagem, combinação de vento, flecha, ancoragem e linhas de cisalhamento do painel
  • Dimensionamento de vigas de aço leve: flexão, cisalhamento, interação e flecha
  • Dimensionamento de pilares de aço leve: compressão, efeito combinado, cisalhamento e tração
  • Combinações de cargas governantes e hipóteses de cálculo em cada relatório

Verificação

As propriedades das seções foram comparadas com os valores do fabricante para todos os 527 perfis predefinidos; as grandezas de torção foram verificadas por solução fechada e por uma aplicação independente.

A cadeia de resistência foi comparada linha a linha com as equações das normas e a derivação das solicitações (esforço axial e vento, LRFD e ASD) com cálculo manual; todo o fluxo, da configuração ao relatório, foi executado de ponta a ponta em projetos de exemplo.

Detalhes dos estudos de verificação (Base de Conhecimento)

Normas

TBDY 2018 Capítulo 10 HCBTİE TS 498 AISI S100 e S240 (referência complementar)
Em qual edição? Os cálculos de aço leve estão disponíveis no StatiCAD Ultimate.

Perguntas Frequentes

Por quais normas um edifício de aço leve é calculado?

O cálculo sísmico, a capacidade de cisalhamento dos painéis e as regras de ancoragem e de fundação seguem a TBDY 2018 Capítulo 10; as resistências das seções de montantes, vigas e pilares são calculadas pelos Princípios para o Projeto de Edifícios de Aço Leve (HCBTİE). A pressão do vento é informada conforme a TS 498.

Quais perfis de aço leve podem ser utilizados?

Podem ser utilizados os 527 perfis predefinidos de aço leve: seções C, Z, U, C+, Sigma e Sigma+, com altura de 100–400 mm e espessura de chapa de 1,0–4,0 mm. Para os montantes de painéis são oferecidas as seções C, C+, Sigma e Sigma+. Você também pode adicionar seus próprios perfis com o mesmo formato de tabela.

Como é calculada a flambagem distorcional?

A flambagem distorcional é calculada pelo método geral da HCBTİE 4.10.3.3; por padrão nas seções C+ e, se desejado, a solução por faixas finitas pode ser usada em todas as seções. Se os dados do fechamento forem informados, a restrição à rotação que a placa proporciona à mesa do montante também é considerada.

Como os painéis com placa de gesso são avaliados no cálculo sísmico?

Segundo a TBDY 10.2.7.2, painéis com placa de gesso não conseguem atender sozinhos à demanda sísmica. O programa calcula, para cada pavimento e direção, a parcela da placa de gesso na resistência ao cisalhamento do painel e a compara com o limite da TBDY Tabela 10.3; se o limite for excedido, emite um aviso.

Em qual edição do StatiCAD está disponível?

Os cálculos de aço leve estão disponíveis no StatiCAD Ultimate. Você pode testar o fluxo com a versão demo gratuita.

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