Espero que você tenha passado pelo nosso blog anterior Exemplo de projeto composto AS2327 que dá uma ideia geral sobre o Modelo de Design Composto. Se você ainda não o fez, Eu gostaria de pedir-lhe para por favor passar por isso e voltar aqui. Para quem já visitou o mesmo, por favor leia.

Para hoje, vamos ter um passo a passo para entender o processo de projetar uma viga composta e os cálculos passo a passo obtidos usando o programa de projeto Composite Beam da SkyCiv.

Determinação da seção efetiva da porção de concreto (largura efetiva)

O primeiro passo na definição de uma seção transversal de viga mista é acessar a largura da mesa de concreto disponível para atuar de forma composta com a seção de aço. As larguras efetivas são expressas em relação ao vão da viga. O valor constante da largura efetiva é tomado como L/4.

Determinação da seção de aço da porção efetiva:

Quando a viga de aço sob compressão, sua seção será dobrada se não for compacta ou esbelta. Nesse caso, apenas a área efetiva é considerada no projeto. Por esta, a seção precisa ser classificada na categoria viz. Compacto/Não Compacto/Esbelto.

As seções compactas são preferidas às seções não compactas. Caso algum dos elementos se enquadre na categoria de seção Não Compacta, sua porção efetiva precisa ser considerada em cálculos adicionais, calculando larguras reduzidas. Para seções compactas, toda a seção transversal é considerada efetiva sem quaisquer reduções. Seção transversal tendo delgado elemento deve não ser usado.

A largura efetiva da chapa de aço será determinada de acordo com AS4100 que leva ao cálculo da esbeltez do elemento em função da flambagem local. A esbeltez do elemento para flambagem local deve ser verificada da seguinte forma:

Projeto de viga para resistência

Projetar a viga mista para critérios de resistência envolve o cálculo da capacidade de momento. O módulo é capaz de avaliar a capacidade de momento de flexão de uma viga como um caso de viga Simplesmente Apoiada.

• • A capacidade do momento é calculada considerando conexão de cisalhamento completo (FSC) Ou seja. β=1,0
  • Como parte do FSC, 3 Diferentes caixas para o Eixo Neutro Plástico (PNA) posicionamento são considerados para avaliação da capacidade de momento.
  • Quando a laje de concreto é mais forte que as vigas de aço, a PNA ficará dentro do laje de concreto também é aplicável para calcular a capacidade de carga final de estacas em argila (1). a distribuição de pressão inclina um ângulo igual à inclinação do aterro, a resistência à flexão final é determinada a partir de uma força de binário simples.

Figura(1) : PNA encontra-se em laje de concreto

• • Quando a viga de aço é mais resistente que a laje de concreto, o eixo neutro plástico ficará dentro da viga de aço, como mostrado na Fig. (2). a distribuição de pressão inclina um ângulo igual à inclinação do aterro, a força do momento pode ser obtida somando os momentos em torno do centróide da força de tração. Pode haver dois subcasos nesta categoria viz. PNA encontra-se dentro do flange superior da viga de aço Figura (2-uma)ou PNA está na web Figura (2-b).

Figura(2-uma) : O PNA encontra-se no Top Flange da Viga de Aço Figura(2-b) : O PNA encontra-se no Top Flange da Viga de Aço

• • Quando houver um deck de metal corrugado abaixo da laje de concreto, o momento de resistência para FSC é trabalhado de forma semelhante considerando 3 possibilidades de posição PNA. As orientações do convés também são levadas em consideração ao avaliar o momento de resistência viz. o tabuleiro é paralelo ao vão da viga (θ=0), deck é perpendicular ao vão da viga (θ=90) ou qualquer ângulo feito pelo deck com vão de viga na faixa de 0 para 90(0<θ<90)
  • Além disso, a capacidade do momento é calculada considerando conexão de cisalhamento parcial (PSC) Ou seja. por valor de β = 0,1 a 0.9
  • O programa também estima a capacidade de momento apenas da seção de viga de aço, ou seja,. o caso em que NÃO HÁ AÇÃO COMPOSTA. Este é o caso onde β=0 e assim, a laje de concreto na seção transversal não desempenha nenhum papel no dimensionamento da flexão. Este pode ser o caso durante a construção por um período muito curto.
  • Conforme prescrito em AS:2327, a relação entre o grau de conexão de cisalhamento b e a razão do momento de resistência (Ou seja. relação entre o momento correspondente ao valor específico de β e o momento correspondente a β = 1) para vários valores de β variando de 0 para 1.0 são plotados.
  • O usuário pode ter uma ideia sobre a capacidade de momento para certo grau de conexão de cisalhamento para as dimensões da seção transversal e conectores de cisalhamento fornecidos. O número de tentativas para conectores de cisalhamento em termos de tamanho e espaçamento pode ser realizado usando o programa e o gráfico.

Projeto de viga para cisalhamento

• • A verificação de cisalhamento é calculada para cisalhamento vertical, bem como para cisalhamento longitudinal.
  • O cisalhamento longitudinal é avaliado na interface entre a laje de concreto e a viga de aço.
  • Para o tamanho e espaçamento indicados (ou números) de conectores de cisalhamento, a capacidade de carga de cisalhamento longitudinal é avaliada. Por isso, o usuário obtém o valor fornecido de b para a conexão de cisalhamento. O valor mínimo requerido de β é calculado pelo programa conforme Cl. 3.5.8.3. O valor necessário de β para o momento de resistência desejado pode ser obtido no gráfico acima.
  • A avaliação acima pode orientar o usuário sobre a otimização no caso de conectores de cisalhamento com base nos critérios de resistência ao cisalhamento longitudinal.
  • O cisalhamento vertical resistido pela seção transversal dada é avaliado com base na contribuição da laje (conforme AS2327), aço estrutural (conforme AS4100) e os conectores de cisalhamento (conforme AS2327).
  • O usuário pode especificar se deve considerar ou ignorar a contribuição de cisalhamento da laje de concreto nos cálculos de capacidade de cisalhamento.
  • Dois tipos de conectores de cisalhamento são suportados pelo programa viz. pernos de cisalhamento e parafusos estruturais.
  • A saída do programa fornece a indicação ao usuário sobre as provisões de detalhamento dos conectores de cisalhamento viz. menos dia. de conector, espaçamento mínimo e máximo permitido, distâncias de borda, número de linhas etc..

Projeto de viga para facilidade de manutenção

• • Os cálculos de serviço envolvem a estimativa de deflexão nos seguintes casos:
    • fase de construção (Apenas viga de aço)
    • efeitos de curto prazo do estágio de serviço (seção composta)
    • efeitos de longo prazo do estágio de serviço devido ao encolhimento (seção composta)
    • efeitos de longo prazo do estágio de serviço devido à fluência (seção composta)
  • O programa é capaz de calcular a deflexão para os casos acima com base na teoria da seção UN-CRACKED ou da seção CRACKED. A escolha é dada ao usuário para especificar o tipo de seção viz. rachado ou não rachado.
  • Em caso de análise baseada em seção não trincada, a área transformada de concreto em termos de aço estrutural é avaliada pelo programa e, posteriormente, as outras propriedades da seção que são necessárias para o cálculo da deflexão.
  • A análise da seção fissurada é baseada na suposição de que o concreto é ignorado na seção mista.
  • A deflexão total é calculada para os casos acima, que é considerada como a deflexão permitida para a seção transversal dada e comparada com a deflexão real.

Por favor, observe este espaço para o próximo blog sobre passo a passo semelhante para as Colunas Compostas.